自动焊接技术在机器人技术加工中的应用现状

浏览次数:218    更新时间:2025-02-08


一、前言

近年来,焊接机器人技术的研究与应用,在焊缝跟踪、信息传感、智能控制等方面都取得了突出的成果。

随着计算机技术、智能控制技术和人工智能技术等先进技术的不断发展,焊接机器人技术领域还有很多等待我们去认真研究的问题,特别是焊接机器人的视觉控制技术、智能化控制技术、嵌入式控制技术等方面将是未来研究的主要方向。

二、焊接机器人的分类

1. 弧焊机器人

弧焊机器人不只是一个简单的操作运动机构,是包括各种电弧焊附属装置在内的柔性焊接系统,因此,它的性能有特殊要求。在电弧焊接中,火炬尖端应珠沿预定轨迹,并且连续地形成焊缝填充金属。

2. 点焊机器人

汽车工业是一个重大的点焊机器人系统的应用,在该组件中的每个车体,当身体中,焊料接头的约60%是由机器人完成。

点焊机器人逐渐需要有更好的工作性能,主要有:

1)与点焊机的接口通讯功能;

2)工作空间大;

3)点焊速度与生产线速度相匹配,快速完成小节距的多点定位(大约每0.3―0.4s移动30―50mm且准确定位);

4)持重大(50―100kg),以便携带内装变压器的焊钳;

5)定位准确,精度约±0.25mm,以确保焊接质量。

3. 焊接机器人使用其分类方法的不同轨迹

按下电源驱动方法的不同点,每个焊接机器人以下几类:

1)气压驱动

压力0.4-1.0MPa。其主要优点是气动气方便,驱动系统具有圆筒型,气动驱动结构简单,成本低,维护方便的缓冲作用;主要的缺点是该装置的尺寸大,定位精度不高;

2)液压驱动

电能质量液压驱动系统,既快又好,而且速度液压驱动的大,传动平稳,高效率的内在比较简单,通过阀门无级变速在很宽的范围内流动;其主要缺点是我们需要泵液压站,易漏油,这不仅影响稳定性和定位精度,而且还污染环境;

3)电气驱动

电驱动是利用由马达或多种转矩产生的力,无论是直接或通过减速机构来驱动负载,以获得所需的机器人动作。

由于电驱动器是容易控制的精度高的运动,使用方便,成本低,效率高的车程,不污染环境等诸多优点,是最常见的,大部分应用为导向的方法。目前生产的机器人大都采用交流伺服电机驱动。

三、 焊接机器人的最新应用技术

机器人技术、焊接技术和系统工程技术融合在一起构成了焊接机器人应用技术,这几项技术的融合程度决定了焊接机器人在在实际生产中应用程度及其特性的发挥程度。

目前,焊接机器人技术研究主要集中在焊缝轨迹的跟踪技术、多个机器人协调控制技术、专用弧焊电源技术、焊接机器人系统仿真技术、机器人用焊接工艺方法、遥控焊接技术、离线编程与路径规划技术等。

另外,最新的焊接机器人应用技术包括伺服焊钳技术、双丝焊接技术、激光/电弧复合热源焊接技术和电源融合技术等。

1.伺服焊接技术

点焊机器人焊钳按电极臂加压驱动方式可分为气动驱动和伺服驱动两类。伺服驱动采用伺服电动机作为动力源,完成焊钳的张开与闭合,张开度可根据实际焊接需要任意选定并预置,电极间的压紧力也可以实现无极调节。

伺服驱动可提高焊接工件表面的质量及生產率,也可改善工作环境。总之,点焊机器人伺服焊钳是焊接机器人应用技术的发展趋势。

2. 双丝焊接技术

焊接薄板时采用双丝焊接技术可显著提高焊接速度,焊接厚板时可提高熔敷效率。采用双丝焊接技术,在熔敷效率增加时,可保持较低的热输入,且热影响区小,焊接变形小,焊接气孔率低。

3. 激光/电弧复合热源焊接技术

激光焊接技术和气体保护焊接技术两种焊接热源同时作用于一个焊接熔池的技术成为激光/电弧复合热源技术。

这种焊接技术对工件的装配间隙要求低,消除了激光焊接存在的固有缺陷,使焊缝更加致密,同时还能提高电弧的稳定性和功率密度,提高焊接速度和焊缝熔深,具有热影响区小,变形低,消除起弧时的不良缺陷等优点。

4. 电源融合技术

电源融合技术是将焊接机器人的焊接设备的电源和机器人的电源相融合,改善传统焊接机器人焊接焊接设备与机器人之间数据交换量有限的缺点。

目前,日本松下的TAWERS焊接机器人实现了机器人与高性能焊接电源的完美结合,采用全软件高速波形控制技术,可控制焊接热输入,实现焊接飞溅极小化,非常适合于高速焊接。

5. 焊接机器人在高职高专焊接机实训中的应用

高职高专院校教育对接市场产业的发展,工业机器人技术将成为高职高专院校机电类、自动控制类专业的新型发展方向。

焊接机器人实训更是成为焊接技术及其自动化专业必备的实训项目。通过ABB焊接机器人工作站,可实现对焊接机器人系统构造和基本操作的教学,让学生可以学习如何搭建焊接机器人系统和相关焊接机器人的维护与故障排查技能、焊接轨迹在线示教编程、焊接轨迹在线语言编程、焊接轨迹离线编程等,并可配合变位机工作台实现复杂空间焊接轨迹的应用,在实现基本教学的基础上完成更加综合的教学内容。