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    簡介焊接機器人等

    日期:2019-05-08 11:17
    跟著產品向高質量、多品種的方向開展以及人們對改進出產環境意識的進一步進步,機器人作為創造舒適環境的一種手段,其使用越來越廣泛。本文就首要介紹了工業機器人在現代制造業中的開展及其重要方位,論述了機器人的使用范疇,其間具體介紹了焊接機器人中的點焊機器人以及弧焊機器人。具體敘述了點焊機器人與弧焊機器人的根本功用及其所用的焊接設備。  一、 機器人產生及其開展狀況  機器人技能的開展,它應該說是一個科學技能開展共同的一個綜合性的結果,也同時,為社會經濟開展產生了一個重大影響的一門科學技能,它的開展歸功于在第二次國際大戰中,各國加強了經濟的投入,就加強了本國的經濟的開展  現在,工業機器人作為現代制造業首要的主動化設備,己經廣泛使用于汽車、摩托車、工程機械、電子信息、家電、化工等職業,首要用于完結焊接、轉移、安裝、加工、噴漆、碼垛等作業。據統計,全國際己經有100多萬臺機器人投入運用,其間用于焊接作業的機器人占全部機器人的45%以上。機器人技能己成為國際各國競相開展的高新技能,其開展己成為衡量一個國家技能水平開展程度的重要目標之一。  二、 機器人的使用范疇  研發機器人的最初意圖是為了幫助人們擺脫繁重勞作或簡略的重復勞作,以及替代人到有輻射等風險環境中進行作業,因而機器人最早在汽車制造業和核工業范疇得以使用。跟著機器人技能的不斷開展,工業范疇的焊接、噴漆、轉移、安裝、鑄造等場合,己經開端很多運用機器人。另外在軍事、海洋勘探、航天、醫療、農業、林業甚到效勞娛樂職業,也都開端運用機器人。  從機器人的用處來分,能夠分為兩大類:軍用機器人和民用機器人。  軍用機器人首要用于軍事上代替或輔助戎行進行作戰、偵查、探險等作業。依據不同的作戰空間可分為地上軍用機器人、空中軍用機器人(即無人飛行機)、水下軍用機器人和空間軍用機器人等。軍用機器人的操控辦法一般有自主操控式、半自主操控式、遙控式等多種辦法。  在民用機器人中,各種出產制造范疇中的工業機器人在數量上占絕對多數,成為機器人宗族中的主力軍;其它各種品種的機器人也開端在不同的范疇得到研討開發和使用。總體看來,若按用處分,民用機器人能夠分為以下幾個首要類別:  1、 工業機器人  現在工業機器人首要用于汽車工業、機電工業(包含電訊工業)、通用機械工業、建筑業、金屬加工、鑄造以及其它重型工業和輕工業部分。  機器人的工業使用分為四個方面,即資料加工、零件制造、產品查驗和安裝。其間,資料加工往往是最簡略的。零件制造包含鍛造、點焊、搗碎和鑄造等。查驗包含顯式查驗(在加工過程中或加工后查驗產品外表圖畫和幾何形狀、零件和尺寸的完整性)和隱查驗(在加工中查驗零件質量上或外表上的完整性)兩種。安裝是最雜亂的使用范疇,由于它可能包含資料加工、在線查驗、零件供給、配套、劑壓和緊固等工序。在農業方面,已把機器人用于生果和蔬菜嫁接、收獲、查驗與分類,剪羊毛和擠牛奶等。這是一個潛在的工業機器人使用范疇。  2、 效勞機器人  在一些科幻影片、電視片或影碟中,多少具有外形的機器人常被用來幫忙或代替人去執行人不樂意做或風險和困難的任務。今天在現實生活中能夠看到的最接近于人類的機器人可能要算家用機器人了。家用機器人能夠清掃地板而不碰到家具。不過它的價格現在還較高,影響到它的推廣使用。跟著家用機器人造價的大起伏下降,它將獲得日益廣泛的使用。  效勞機器人尚處于開發及遍及的早期階段,現在國際上對它還沒有普遍供認的嚴厲界說,它的界說是由操作型工業機器人引伸而來的。依據國際機器人聯合會(IFR)選用的初步界說,所謂效勞機器人是一種半自主或全自主作業的機器人,它完結的是有益于人類健康的效勞作業,但不包含那些從事出產的設備。另一種界說把效勞機器人看做一種可自由編程的移動設備,它至少有三個運動軸,能夠部分地或全主動地完結效勞作業。這些效勞作業為個人或單位完結的,不指工業出產效勞。  依據這個界說,操作型工業機器人也能夠看作是效勞機器人,如果它們裝備在非制造業的話。效勞機器人往往是能夠移動的(并非總是移動的)。在某些狀況下,效勞機器人是由一個移動渠道構成,在它上面裝有一只或幾只手臂,其操控辦法與工業機器人手臂的操控辦法相同。  三、 焊接機器人  跟著我國加入WTO,我國經濟的開展和國際正在接軌,國內競賽和國際競賽的邊界將越來越含糊,改造曩昔的出產辦法和管理形式已迫在眉睫。在焊接范疇也是如此,選用主動化焊接進步出產率和產品質量已是大勢所趨。在大型企業是這樣,對中小型企業也是如此。  選用機器人進行焊接作業能夠極大地進步出產效益和經濟功率;另一方面,機器人的移位速度快,可達3m/s,乃至更快。因而,一般而言,選用機器人焊接比相同用人工焊接功率可進步2~4倍,焊接質量優良且安穩。  跟著電子技能、計算機技能、數控及機器人技能的開展,主動弧焊機器人作業站, 從60年代開端用于出產以來,其技能已日益成熟,首要有以下長處:  1)安穩和進步焊接質量;  2)進步勞作出產率;  3)改進工人勞作強度,可在有害環境下作業;  4)下降了對工人操作技能的要求;  5)縮短了產品改型換代的準備周期,削減相應的設備投資。  因而,在各行各業已得到了廣泛的使用。  ① 焊接機器人的組成、  焊接機器人首要包含機器人和焊接設備兩部分。機器人由機器人本體和操控柜(硬件及軟件)組成。而焊接裝備,以弧焊及點焊為例,則由焊接電源,(包含其操控體系)、送絲機(弧焊)、焊槍(鉗)等部分組成。關于智能機器人還應有傳感體系,如激光或攝像傳感器及其操控設備等。  ② 點焊機器人  點焊機器人是用于點焊主動作業的工業機器人。國際上第一臺點焊機于1965年開端運用,是美國Unimation公司推出的Unimate機器人,我國在1987年自行研發成第一臺點焊機器人──華宇-Ⅰ型點焊機器人。點焊機器人由機器人本體、計算機操控體系、示教盒和點焊焊接體系幾部分組成,由于為了習慣靈敏動作的作業要求,一般電焊機器人選用關節式工業機器人的根本規劃,一般具有六個自由度:腰轉、大臂轉、小臂轉、腕轉、腕擺及腕捻。其驅動辦法有液壓驅動和電氣驅動兩種。其間電氣驅動具有保養維修簡便、能耗低、速度高、精度高、安全性好等長處,因而使用較為廣泛。點焊機器人按照示教程序規則的動作、次序和參數進行點焊作業,其過程是徹底主動化的,并且具有與外 部設備通訊的接口,能夠經過這一接口承受上一級主控與管理計算機的操控命令進行作業。  1、點焊機器人的根本功用  點焊對所用的機器人的要求是不很高的。由于點焊只需點位操控,至于焊鉗在點與點之間的移動軌道沒有嚴厲要求。這也是機器人最早只能用于點焊的原因。點焊用機器人不僅要有滿意的負載才能,并且在點與點之間移位時速度要方便,動作要平穩,定位要準確,以削減移位的時刻,進步作業功率。點焊機器人需要有多大的負載才能,取決于所用的焊鉗形式。關于用與變壓器分離的焊鉗,30~45kg負載的機器人就滿意了。但是,這種焊鉗一方面由于二次電纜線長,電能損耗大,也不利于機器人將焊鉗伸入工件內部焊接;另一方面電纜線隨機器人運動而不停搖擺,電纜的損壞較快。因而,現在逐漸增多選用一體式焊鉗。這種焊鉗連同變壓器質量在70kg左右。考慮到機器人要有滿意的負載才能,能以較大的加速度將焊鉗送到空間方位進行焊接,一般都選用100~150kg負載的重型機器人。為了習慣連續點焊時焊鉗短距離快速移位的要求。新的重型機器人增加了可在0.3s內完結50mm位移的功用。這對電機的性能,微機的運算速度和算法都提出更高的要求。  2、 點焊機器人的焊接裝備  點焊機器人的焊接裝備,由于選用了一體化焊鉗,焊接變壓器裝在焊鉗后邊,所以變壓器有必要盡量小型化。關于容量較小的變壓器能夠用50Hz工頻溝通,而關于容量較大的變壓器,現已開端選用逆變技能把50Hz工頻溝通變為600~700Hz溝通,使變壓器的體積削減、減輕。變壓后能夠直接用600~700Hz溝通電焊接,也能夠再進行二次整流,用直流電焊接。焊接參數由定時器調理,參見圖1b。新型定時器現已微機化,因而機器人操控柜能夠直接操控定時器,無需另配接口。點焊機器人的焊鉗,一般用氣動的焊鉗,氣動焊鉗兩個電極之間的開口度一般只有兩級沖程。并且電極壓力一旦調定后是不能隨意變化的。近年來呈現一種新的電伺服點焊鉗,如圖4所示。焊鉗的打開和閉合由伺服電機驅動,碼盤反應,使這種焊鉗的打開度能夠依據實際需要恣意選定并預置。并且電極間的壓緊力也能夠無級調理。這種新的電伺服點焊鉗具有如下長處:  1)每個焊點的焊接周期可大起伏下降,由于焊鉗的打開程度是由機器人準確操控的,機器人在點與點之間的移動過程、焊鉗就能夠開端閉合;而焊完一點后,焊鉗一邊打開,機器人就能夠一邊位移,不用等機器人到位后焊鉗才結束會議或焊鉗徹底打開后機器人再移動;  2)焊鉗打開度能夠依據工件的狀況恣意調整,只需不發生磕碰或干與盡可能削減打開度,以節約焊鉗開度,以節約焊鉗開合所占的時刻。  3)焊鉗閉合加壓時,不僅壓力大小能夠調理,并且在閉合時兩電極是輕輕閉合,削減撞擊變形和噪聲。  ③弧焊機器人  弧焊機器人是用于進行主動弧焊的工業機器人。弧焊機器人的組成和原理與點焊機器人根本相同,我國在20世紀80年代中期研發出華宇-Ⅰ型弧焊機器人。一般的弧焊機器人是由示教盒、操控盤、機器人本體及主動送絲設備、焊接電源等部分組成。能夠在計算機的操控下實現連續軌道操控和點位操控。還能夠利用直線插補和圓弧插補功用焊接由直線及圓弧所組成的空間焊縫。弧焊機器人首要有熔化極焊接作業和非熔化極焊接作業兩品種型,具有可長期進行焊接作業、確保焊接作業的高出產率、高質量和高安穩性等特點。跟著技能的開展,弧焊機器人人正向著智能化的方向開展。  1、 弧焊機器人的根本功用  弧焊過程比點焊過程要雜亂得多,東西中心點(TCP),也就是焊絲端頭的運動軌道、焊槍姿態、焊接參數都要求準確操控。所以,弧焊用機器人除了前面所述的一般功用外,還有必要具備一些適合弧焊要求的功用。  盡管從理論上講,有5個軸的機器人就能夠用于電弧焊,但是對雜亂形狀的焊縫,用5個軸的機器人會有困難。因而,除非焊縫比較簡略,否則應盡量選用6軸機器人。  弧焊機器人除前面提及的在作“之”字形角落焊或小直徑圓焊縫焊接時,其軌道應能貼近示教的軌道之外,還應具備不同搖擺款式的軟件功用,供編程時選用,以便作搖擺焊,并且搖擺在每一周期中的中止點處,機器人也應主動中止向前運動,以滿意工藝要求。此外,還應有接觸尋位、主動尋覓焊縫起點方位、電弧跟蹤及主動再引弧功用等。  2、 弧焊機器人用的焊接設備  弧焊機器人多選用氣體保護焊辦法(MAG、MIG、TIG),一般的晶閘管式、逆變式、波形操控式、脈沖或非脈沖式等的焊接電源都能夠裝到機器人上作電弧焊。由于機器人操控柜選用數字操控,而焊接電源多為模擬操控,所以需要在焊接電源與操控柜之間加一個接口。近年來,國外機器人出產廠都有自己特定的配套焊接設備,這些焊接設備內現已播人相應的接口板、所以在圖1a中的弧焊機器人體系中并沒有附加接口箱。應該指出,在弧焊機器人作業周期中電弧時刻所占的份額較大,因而在選擇焊接電源時,一般應按繼續率100%來確定電源的容量。  送絲機構能夠裝在機器人的上臂上,也能夠放在機器人之外,前者焊槍到送絲機之間的軟管較短,有利于堅持送絲的安穩性,而后者軟管校長,當機器人把焊槍送到某些方位,使軟管處于多曲折狀況,會嚴重影響送絲的質量。所以送絲機的安裝辦法一定要考慮確保送絲安穩性的問題。  四、 總結  工業機器人技能的研討、開展以及使用,有力的推動了國際工業技能的進步。特別是焊接機器人在高質高效的焊接出產中,發揮了極其重要的作用。盡管我國工業出產經過幾十年的努力,取得了很大的開展,但焊接出產作業的操作辦法還相對比較落后而焊接機器人的呈現,不但能夠改變傳統的焊接出產作業形式,在下降出產工人勞作的前提下,極大的進步了焊接出產率和焊接質量。現在,機器人在國外得到了敏捷的開展,現已進入了一個全新技能階段。尤其是工業發達的美國、日本等國,機器人現已形成了一個獨立的工業,這使得我國在國際市場競賽更加激烈,對工業機器人的需求會越來越大,我國的工業機器人工業將面對信的開展機會和來自國外的應戰,咱們要把握這一機會,迎接應戰,為我國躋身于機器人強國之列而努力。
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