1、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
工業(yè)機器人于20世紀60年代誕生于美國,發(fā)展迅速。他們大多數(shù)是焊接機器人。隨著計算機控制技術的不斷進步,機器人正從單一的示教再現(xiàn)型向多傳感器智能方向發(fā)展,機器人的技術水平不斷提高。目前,大多數(shù)焊接機器人由交流伺服電機驅動,大多數(shù)控制器使用32位計算機。除了控制機器人本身,他們還可以控制外圍設備和機器人進行協(xié)調(diào)和鏈接。自動焊小車相應的匹配焊接系統(tǒng)也有許多新的發(fā)展和創(chuàng)新。各種焊接方法和技術都適用于焊工。
中國的自動焊接起步較晚。2000年,中國焊接生產(chǎn)的機械化和自動化程度僅為百分之三十,而歐美發(fā)達國家的焊接自動化率已經(jīng)達到百分之六十五以上。焊接技術的自動化和機器人的發(fā)展已經(jīng)成為中國制造業(yè)發(fā)展的重要課題。
近年來,我國焊接技術的自動化程度也在快速發(fā)展。目前,自動焊接技術已在我國大型船廠有廣泛應用。在工程機械行業(yè),我國已經(jīng)發(fā)展了多種成熟的焊接機器人技術。例如,焊絲接觸感測功能包括具有位置校正功能的三向感測,即起點感測、焊接長度感測和電弧感測。
1、自動焊小車的技術參數(shù)
(1)電源電壓:直流+40V 交流100V三相380V
(2)控制線路電壓:直流+5V
(3)焊接電流:50-250A
(4)送絲速度:1.5-15m/min
(5)焊接速度:0.2-2m/min
(6)焊縫跟蹤精度:0.01 mm
(7)使用壽命:10年, 每年工作300天,每天單班工作
(8)焊縫調(diào)節(jié)行程要有限位保護
2、系統(tǒng)的總體設計方案
(1)系統(tǒng)總體結構
自動焊小車由檢測系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和執(zhí)行器三部分組成,形成閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)。執(zhí)行機構包括運動機構和焊接系統(tǒng),主要用于調(diào)整焊槍位置和進行焊接進給運動。檢測系統(tǒng)用于檢測焊槍是否偏離預定的焊接路徑,控制系統(tǒng)用于接收檢測系統(tǒng)發(fā)送的焊槍位置信號,分析焊槍應遵循的路徑,并通過執(zhí)行機構向執(zhí)行機構發(fā)送信號以控制整個焊接路徑。
根據(jù)系統(tǒng)框圖和自動焊接小車要實現(xiàn)的功能,可以獲得設計的自動焊接小車的基本機構和功能框架。
(2)檢測系統(tǒng)的功能設計
檢測系統(tǒng)的功能是通過位置傳感器檢測焊槍是否偏離預定的焊接路徑。探測系統(tǒng)應選擇合適的傳感器,快速準確地檢測出口信息。(3)控制系統(tǒng)的功能設計。
控制系統(tǒng)是整個自動焊小車的核心部分,它決定了焊接小車的運行速度、焊槍位置的調(diào)整以及人機交互,從而控制整個小車和焊頭的運行軌跡。
(3)執(zhí)行機構的的功能設計
小車的主要機構的任務是攜帶焊接裝置,沿直縫進行焊接運動。
該自動焊小車應具備3個自由度,包括焊炬的X、Z兩個方向平動的調(diào)整和車體的前后運動。執(zhí)行機構應包括兩部分:小車的移動機構和焊槍的調(diào)節(jié)機構。運動機構負責驅動小車前進,完成基本的直線焊接軌跡。焊槍調(diào)節(jié)機構負責根據(jù)焊縫的實時變化攜帶焊槍移動,并微調(diào)焊接路徑。
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