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    車橋、后橋焊接應用

    一、前景:

    1.1 低成本競爭的加劇,環境法規的日趨嚴格,以及從業人員生產技能的降低,致使制造商承受著越來越大的壓力。此外,制造商還面臨提高生產力、產品質量及安全水平的挑戰。在這種形式下,采取可持續的制造解決方案是一條成本效益顯著的途徑,可實現經濟效益、環境效益乃至工廠總體績效的全面改善。由于工業自動化的全面發展和科學技術的不斷提高,對工作效率的提高迫在眉睫。單純的手工勞作以滿足不了工業自動化的要求,因此,必須利用先進設備生產自動化機械以取代人的勞動,滿足工業自動化的需求。其中工業機械手是其發展過程中的重要產物之一,它不僅提高了勞動生產的效率,還能代替人類完成高強度、危險、重復枯燥的工作,減輕人類勞動強度,可以說是一舉兩得。在制造行業中,機械手越來越廣泛的得到應用,它可用于零部件的組裝,加工工件的焊接、搬運、裝卸,尤其是在工作環境高溫輻射惡劣焊接使用更為普遍。目前,機械手已發展成為柔性制造系統FMS和柔性制造單元FMC中一個重要組成部分。把焊機設備和機械手共同構成一個柔性加工系統或柔性制造單元,可以節省龐大的工件輸送裝置,結構緊湊,而且適應性很強。

    1.2焊接機械手應用及發展現狀和趨勢

       目前,我國大多數工廠的生產線上工件的焊接成型仍由人工完成,其勞動強度大、生產效率低,而且具有一定的危險性,已經滿足不了生產自動化的發展趨勢。為了提高工作效率,降低成本,并使生產線發展成為柔性制造系統,適應現代機械行業自動化生產的要求,針對具體生產工藝,結合加工工件的實際結構,利用機械手技術,設計用一臺焊接機械手代替人工工作,以提高勞動生產率。本機械手主要與焊接輔機組合最終形成焊接生產工作站,實現加工過程的自動化和無人化。目前,國內外各種機械手和機械手的研究成為科研的熱點,其研究的現狀和大體趨勢如下:

    a.機械結構向模塊化、可重構化發展。

    b.工業機械手控制系統向基于PC機的開放型控制器方向發展,便于標準化、網絡化、智能化;器件集成度提高,結構小巧,且采用模塊化結構;大大提高了系統的可靠性、易操作性,而且維修方便。

    c.支持各種焊接工藝(氬弧焊接,CO2焊接等)。

    1. 支持示教編輯,編程更方便。

    2. XYZU動作及其各氣動部件邏輯關系清晰明了,軸及IO可獨立或并聯控制(支持直線、圓弧插補功能)。

    3:完善的工藝設置參數及指令集,系統運行更平滑順暢。本系統支持直線,圓弧,螺旋, 三軸空間圓弧插補,四軸空間圓弧插補,支持三軸圓弧跟隨U軸,擺焊。20-10V電壓信號輸出。80-10v電壓輸入。跟多電壓輸出要求.可以擴展。

    4:控制系統經過嚴格多項可靠性測試,如EFT(電快速瞬變/脈沖群)、EMC(電磁兼容性)、ESD(靜電放電測試)、高低溫、震動、跌落等。

     

    二、成本及收益:

    以現有客戶實際應用為例:

    a:目前焊接工人平均5000/月計算,一人操作1臺焊機,3班制:人工一年費用:5000元×9(人)×12(月)=540000元。

    b:采用焊接機械手后一人臺機械手工作效率相當于3-5名焊接熟手甚至更多,且普通人員一周即可熟悉使用焊接機械手了,不需專業人員。采用機械手節省費用:(5000*9*12-5000*3*12=360000

    C:半年即可收回機械手的成本投入,又解決用工難,人員流動性大的問題。

     

    車橋焊接機器人效果圖

    前端為機械手焊接輔機:將待焊接的工件水平擺放在輔機上,通過尾座壓緊工件,工件焊縫起點需要放置在機械手模擬示教的路徑原點上(類似數控加工對原點一個原理)。此方案可以實現環縫、直縫、復雜空間路徑氬弧、CO2焊接工藝。做復雜路徑焊接時,只需要讓機械手在工件的需焊接位置模擬行走一遍,就可以自動生成工件的加工路徑文件,文件還可以用U盤進行導出。

    1、    采用進口伺服電機作驅動。傳動絲桿導軌、夾具氣動元件均用進口產品,以保證機械手的低故障率。

    2、    焊接機械手輔助機械也是采用伺服定位控制,自動進行工件翻轉變位等。

    3、    采用落地式安裝,大大提高了機器的靈活性。

    3.2機械手核心控制系統:


                用戶操作系統屏(界面自主開發)

               我司自主研發機械手核心運動控制系統

     

     

    系統以高速高精度指標為要求,分析系統的傳動鏈動態特征,對影響這些動態特性的參數進行相關性及敏感性分析,采用多目標優化算法優化結構及尺寸參數。用有限元思想建立交流伺服電機-機器人彈性部件系統的動態耦合模型,并根據該模型計算、分析系統的動態響應。采用有效的軌跡規劃算法和振動抑制算法來合理的提高機器人的速度。采用IPC+控制卡開放式控制結構,基于windows的友好人機界面接口,方便易用的編程示教系統,使機器人的各項性能指標達到國際先進水平。

    機器特點:

    1、采用示教型編程方式,只要用手動按焊接軌跡走一次,系統自動記錄焊接軌跡。大大節省編程時間,學習簡單。

    2、控制系統采用日本專用運動控制芯片技術可實現4-8軸聯動,高速運行時穩定性高。

    3、執行部分采用交流伺服電機或,實現高精度、高速運行、穩定性高等特點。

    4、傳動部分采用精密滾珠絲桿提高了重復定位精度和使用壽命。

    5、導軌采用進口直線導軌,提高重復定位精度和使用壽命和降低機器噪音。

    6、安裝方式采用落地式安裝,大大提高了機器的靈活性。

    7、機器操作簡單穩定性高,只需普通工人就能夠操作,無需專業焊工。

    8、該焊接機械手的價格只是進口機械手的30%大大降低的使用成本,是真正用的起的機械手。

     二、系統基本參數

    1、示教、手動編程;點動功能;支持步進驅動器或伺服驅動器

    2、示教速度:高速、中速、低速、微動,24路輸入端口,12路輸出端口

    3、系統默認128M加工文件內存;100個調用子函數,可根據自己的要求自行設定加工名,支持U盤導入\導出加工文件。

    4、空移速度,加工速度,加速度,回原點速度,示教速度,回原點各軸順序\方向均設定。

    5、直線插補、圓弧插補、螺旋插補、空間圓弧、橢圓插補、橢圓螺旋插補、電子凸輪、電子齒輪、同步跟蹤、運動疊加、虛擬軸、硬件位置鎖存、位置比較輸出、連續插補、速度前瞻、運動暫停、動態變速、動態修改目標位置、動態修改坐標等。

     

     

     

     

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