管道焊接機(jī)器人發(fā)展歷史

管與管之間相交產(chǎn)生的相貫線焊縫在工業(yè)中非常常見(jiàn)。在20世紀(jì)，國(guó)內(nèi)外工廠大多采用手工的方式來(lái)完成焊接。由于相貫線焊縫是復(fù)雜的空間軌跡，并且焊接的生產(chǎn)周期一般較長(zhǎng)，所以很難保證焊縫質(zhì)量的穩(wěn)定性。另外，在大型的厚壁容器在焊接的過(guò)程中，一般需要對(duì)待焊管體進(jìn)行預(yù)熱工作，并且預(yù)熱溫度一般較高，使得工作環(huán)境比較惡劣。自20世紀(jì)末期開(kāi)始，國(guó)內(nèi)外開(kāi)始研究相貫線焊縫的自動(dòng)焊接技術(shù)，并且有了一定的成果。1996年日本慶應(yīng)大學(xué)研制出了管道焊接自主移動(dòng)機(jī)器人它能夠沿管道移動(dòng)，在焊前利用CCD相機(jī)采集信息，自動(dòng)尋找焊縫位置，然后讓通過(guò)幾個(gè)軸的配合實(shí)現(xiàn)全位置焊接，其結(jié)構(gòu)圖如圖1-6所示。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的研究、發(fā)展與應(yīng)用，有力推動(dòng)了世界工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步。該焊接機(jī)器人設(shè)計(jì)較為繁瑣，在實(shí)際應(yīng)用中適應(yīng)性不強(qiáng)。

相貫線焊接機(jī)器人自動(dòng)焊接的方法

目前可以分為三種:一種方法為將被焊工件安裝在變位機(jī)上，通過(guò)變位機(jī)的旋轉(zhuǎn)與焊槍的直線運(yùn)動(dòng)配合完成相貫線焊縫的焊接，這種方法僅適合于小工件相貫線焊縫的焊接場(chǎng)合，而對(duì)于如鍋爐管體等大構(gòu)件的焊接并不適合;第二種方法是將焊接機(jī)器人裝卡在被焊接管上，通過(guò)焊接機(jī)器人自身的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)相貫線焊縫的焊接過(guò)程，這種方法一般被稱為騎座式，該方法具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，能夠適合各種直徑相貫線的焊接;第三種方法與騎座式類似，只是將焊接機(jī)器人懸掛于被焊接管的上部，該方法一般應(yīng)用于中小型相貫線的焊接。要想保障其應(yīng)用，就要充分了解焊接機(jī)器人的系統(tǒng)故障診斷，并做好相關(guān)工作。

點(diǎn)焊機(jī)器人的焊接裝備

點(diǎn)焊機(jī)器人的焊接裝備，由于采用了一體化焊鉗，焊接變壓器裝在焊鉗后面，所以變壓器必須盡量小型化。對(duì)于容量較小的變壓器可以用50Hz工頻交流，而對(duì)于容量較大的變壓器，已經(jīng)開(kāi)始采用逆變技術(shù)把50Hz工頻交流變?yōu)?00~700Hz交流，使變壓器的體積減少、減輕。變壓后可以直接用600~700Hz交流電焊接，也可以再進(jìn)行二次整流，用直流電焊接。焊接參數(shù)由定時(shí)器調(diào)節(jié)。新型定時(shí)器已經(jīng)微機(jī)化，因此機(jī)器人控制柜可以直接控制定時(shí)器，無(wú)需另配接口。點(diǎn)焊機(jī)器人的焊鉗，通常用氣動(dòng)的焊鉗，氣動(dòng)焊鉗兩個(gè)電極之間的開(kāi)口度一般只有兩級(jí)沖程。而且電極壓力一旦調(diào)定后是不能隨意變化的。近年來(lái)出現(xiàn)一種新的電伺服點(diǎn)焊鉗，如圖4所示。焊接變位機(jī)工作原理就是如此，大家可以好好了解一下，對(duì)于焊接變位機(jī)的操作會(huì)更加熟悉。焊鉗的張開(kāi)和閉合由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，碼盤反饋，使這種焊鉗的張開(kāi)度可以根據(jù)實(shí)際需要任意選定并預(yù)置。而且電極間的壓緊力也可以無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。這種新的電伺服點(diǎn)焊鉗具有如下優(yōu)點(diǎn):

1)每個(gè)焊點(diǎn)的焊接周期可大幅度降低，因?yàn)楹搞Q的張開(kāi)程度是由機(jī)器人控制的，機(jī)器人在點(diǎn)與點(diǎn)之間的移動(dòng)過(guò)程、焊鉗就可以開(kāi)始閉合;而焊完一點(diǎn)后，焊鉗一邊張開(kāi)，機(jī)器人就可以一邊位移，不必等機(jī)器人到位后焊鉗才閉合或焊鉗完全張開(kāi)后機(jī)器人再移動(dòng);

2)焊鉗張開(kāi)度可以根據(jù)工件的情況任意調(diào)整，只要不發(fā)生碰撞或干涉盡可能減少?gòu)堥_(kāi)度，以節(jié)省焊鉗開(kāi)度，以節(jié)省焊鉗開(kāi)合所占的時(shí)間。

3)焊鉗閉合加壓時(shí)，不僅壓力大小可以調(diào)節(jié)，而且在閉合時(shí)兩電極是輕輕閉合，減少撞擊變形和噪聲。

焊接機(jī)器人工作站

箱體焊接機(jī)器人工作站由弧焊機(jī)器人、焊接電源、焊槍送絲機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)雙工位變位機(jī)、工裝夾具和控制系統(tǒng)組成。該工作站適用于各式箱體類工件的焊接，在同一工作站內(nèi)通過(guò)使用不停的夾具可實(shí)現(xiàn)多品種的箱體自動(dòng)焊接，焊接的相對(duì)位置高。由于采用雙工位變位機(jī)，焊接的同時(shí)，其他工位可拆裝工件，極大的提高了焊接效率。由于采用了MIG脈沖過(guò)渡或CMT冷金屬過(guò)渡焊接工藝方式進(jìn)行焊接，使焊接過(guò)程中熱輸入量大大減少，保證產(chǎn)品焊接后不變形，通過(guò)調(diào)整焊接規(guī)范和機(jī)器人焊接姿態(tài)，保證產(chǎn)品焊縫質(zhì)量好，焊縫美觀，特別對(duì)于密封性要求高的不銹鋼氣室，焊接后保證氣室氣體不泄露。模擬焊工的焊接操作過(guò)程中智能行為進(jìn)而實(shí)現(xiàn)智能化機(jī)器人焊接技術(shù)師智能化焊接科學(xué)問(wèn)題與關(guān)鍵技術(shù)的研究熱點(diǎn)，可分為三個(gè)方面研究問(wèn)題：需要準(zhǔn)確采集和獲取焊接動(dòng)態(tài)過(guò)程的信息，類似于人類的感覺(jué)受外部的焊接條件。通過(guò)設(shè)置控制系統(tǒng)中的品種選擇參數(shù)并更換工作夾具，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)品種箱體的自動(dòng)焊接。