Качество, надежность и производительность - с доставкой
[email protected]
Artizono

Роботы для точечной сварки: Компоненты и возможности

Последнее обновление:
5 марта, 2024

Оглавление

С точки зрения сварочных процессов, наиболее широко используемые в настоящее время сварочные роботы включают в себя роботы для дуговой, точечной и лазерной сварки. Робот для точечной сварки относится к промышленным роботам, используемым для автоматизированных операций точечной сварки, или может быть интерпретирован как тип промышленного робота, оснащенного клещами для точечной сварки.

Технические характеристики робота для точечной сварки

Технические характеристики основного корпуса робота

На примере 6-осевого робота для точечной сварки Yaskawa грузоподъемностью 165 кг внешний вид робота показан на рис. 2-1 (см. прилагаемый CD-видеоролик - (1) Процесс производства роботов).

Поскольку на практике робот почти полностью используется для выполнения операций точечной сварки с интервалом 30-50 мм, он редко достигает максимальной скорости во время движения. Поэтому повышение производительности при частых кратковременных запусках и остановках за минимальное время является ключевой задачей для робота.

Чтобы увеличить ускорение и замедление, в конструкции уменьшен вес манипулятора и увеличен выходной крутящий момент системы привода. В то же время для уменьшения времени запаздывания и достижения высокой статической точности позиционирования в этой модели используются малоинерционные редукторы с высокой жесткостью и мощные бесщеточные серводвигатели.

Благодаря применению в схеме управления таких мер, как компенсация с опережением и наблюдатели состояния, эффективность управления значительно улучшилась, а время позиционирования при перемещении на короткое расстояние в 50 мм сократилось до 0,4 секунды. Технические характеристики основного корпуса широко используемого шарнирного робота для точечной сварки MOTOMAN ES165D приведены в таблице 2-1.

Система управления роботом точечной сварки состоит из секции управления основным корпусом и секции управления сваркой. Основная секция управления состоит из пульта управления, шкафа управления и манипулятора робота.

Помимо времени нажатия сварочного зажима и переключения программ, секция управления сваркой управляет сварочным током, изменяя угол проводимости тиристора главной цепи. Диапазон движения руки YRES0165DA00 в основном корпусе робота показан на виде сверху на рис. 2-2.

Рисунок 2-1: Схема робота для точечной сварки ES165D
Рисунок 2-1: Схема робота для точечной сварки ES165D

Таблица 2-1: Технические характеристики шарнирного робота для точечной сварки MOTOMAN-ES165D

ИмяMOTOMAN ES165D
ТипYR-ES0165DA00
СтруктураВертикальный многошарнирный тип (6 степеней свободы)
Полезная нагрузка165 кг (151,5 кг) * 3
Повторяемость *1±0,2 мм
Диапазон движенияОсь S (вращение)-180°~+180°
Ось L (нижняя часть руки)-60°~+76°
Ось U (верхняя часть руки)-142.5°~+230°
Ось R (вращение запястья)-360°~+360°(-205°~+205°)*3
Ось B (поворот запястья)-130°~+130°(-120°~+120°)*3
Ось Т (поворот запястья)-360°~+360°(-180°~+180°)*3
Максимальная скоростьОсь S (вращение)1.92rad/s,110°/s
Ось L (нижняя часть руки)1.92rad/s,110°/s
Ось U (верхняя часть руки)1.92rad/s,110°/s
Ось R (вращение запястья)3,05 рад/с, 175°/с
Ось B (поворот запястья)2,62 рад/с, 150°/с
Ось Т (поворот запястья)4.19rad/s,240°/s
Допустимый момент инерции (GD²/4)Ось R (вращение запястья)921N m(868N m)*3
Ось B (поворот запястья)921N m( 868N m)*3
Ось Т (поворот запястья)490N м
Допустимый инерционный моментОсь R (вращение запястья)85 кг - м² (83 кг - м²) *3
Ось B (поворот запястья)85 кг м² (83 кг м²)*3
Ось Т (поворот запястья)45 кг - м2
Вес робота1100 КГ
Среда установкиТемператураОт 0° до +45°
Влажность20% - 80% RH (без конденсации)
ВибрацияНиже 4,9 м/с2
Другие1.Хранить вдали от агрессивных газов и жидкостей, воспламеняющихся газов
2.Держите окружающую среду вдали от воды, масла и пыли
3.Держите вдали от источников электрического шума
Мощность *25,0 кВ A
Примечание: Таблица приведена в символах СИ (Международной системы единиц), где *1 означает соответствие стандарту JISB8432; *2 означает отклонения, связанные с различными применениями и режимами работы; *3 означает значение в скобках при наличии кабелей.

Вид сбоку на диапазон движения руки робота YRES0165DA00 показан на рисунке 2-3.
Вид спереди корпуса робота YRES0165DA00 и частичные виды в направлениях A, B и C показаны на рисунке 2-4.

Система управления роботом

Шкаф управления роботами

Передняя панель и внутренняя структура шкафа управления роботом NX100 показаны на рисунке 2-5.

На рисунке 2-5 модуль питания включает в себя основной блок питания; плата управления сваркой включает в себя базу данных сварки I/F блока и хранилище программ; модуль сервопривода включает в себя схему привода усиления сервопривода; силовой преобразователь обеспечивает питание блоков шкафа управления; модуль ввода/вывода содержит схемы ввода/вывода и интерфейсы; модуль ЦПУ включает в себя плату управления, объединительную панель, плату управления синхронизацией и источник питания управления.

Рисунок 2-2: Вид сверху на корпус робота YR-ES0165DA00 Диапазон движения руки
Рисунок 2-2: Вид сверху на корпус робота YR-ES0165DA00 Диапазон движения руки
Рисунок 2-3 Вид сбоку корпуса робота YR-ES0165DA00 Диапазон движения руки
Рисунок 2-3: Вид сбоку корпуса робота YR-ES0165DA00 Диапазон движения руки
Рисунок 2-4 Вид спереди корпуса робота YR ES0165DA00 с частичными видами осей A, B и C
Рисунок 2-4: Вид спереди корпуса робота YR ES0165DA00 с частичными видами осей A, B и C

При открывании дверцы шкафа управления ручка переключателя должна быть установлена в положение OFF. Затем с помощью шлицевой отвертки поверните замок двери (на двери два замка - по часовой стрелке для разблокировки, против часовой стрелки для блокировки). Открывая дверь, придерживайте ее и используйте шлицевую отвертку для поворота замка двери. После закрытия двери, услышав звук "щелчок", убедитесь, что дверь надежно заперта.

Передача сигналов управления роботом

Корпус сварочного робота подключен к блоку управления с помощью кабелей 1BC, 2BC и 3BC для передачи сигналов обратной связи энкодера и сигналов привода серводвигателя робота, как показано на рисунке 2-6.

Рисунок 2-5 Вид спереди и внутренняя структура блока управления робота NX100
Рисунок 2-5: Вид спереди и внутренняя структура блока управления робота NX100
Рисунок 2-6 Соединение между корпусом сварочного робота и блоком управления

Основные функции роботов для точечной сварки

Плавное движение и высокая точность позиционирования

По сравнению с роботами для дуговой сварки, точечная сварка предъявляет менее жесткие требования к используемому роботу. Это связано с тем, что точечная сварка требует управления только точками, и нет жестких требований к траектории движения сварочных клещей между точками.

Именно по этой причине роботы изначально использовались только для точечной сварки. Роботы для точечной сварки не только требуют достаточной грузоподъемности, но и должны быстро и плавно перемещаться между точками с точным позиционированием, чтобы сократить время перемещения и повысить эффективность работы.

Быстрая скорость перемещения, высокая грузоподъемность и большой диапазон движения

Необходимая нагрузка для роботов точечной сварки зависит от типа используемых сварочных клещей. Для сварочных клещей, используемых для разделения трансформаторов, достаточно нагрузки в 30,5 кг. Однако длина таких клещей ограничена длиной основного вторичного кабеля, что приводит к потере энергии и затрудняет выдвижение клещей для внутренней сварки заготовок.

Кроме того, кабель постоянно раскачивается при движении робота, что приводит к быстрому повреждению кабеля. Поэтому в современных системах часто используются встроенные сварочные клещи, вес которых обычно составляет около 10 кг.

Учитывая, что робот должен обладать достаточной грузоподъемностью для быстрого перемещения сварочных клещей в пространственные позиции для сварки, обычно выбирают тяжелые роботы грузоподъемностью от 100 до 165 кг.

Чтобы удовлетворить требование быстрого перемещения сварочных клещей на короткие расстояния при непрерывной точечной сварке, новые сверхмощные роботы были оснащены возможностью выполнять перемещение на 50 мм за 0,3 секунды. Это предъявляет повышенные требования к производительности двигателя, скорости обработки данных микрокомпьютером и алгоритмам.

Поэтому роботы для точечной сварки должны обладать стабильной работой, большим диапазоном движения, высокой скоростью перемещения и большой грузоподъемностью. Качество сварки должно быть значительно выше, что способствует повышению производительности операций точечной сварки.

Интерфейсы для связи с внешними устройствами

Роботы точечной сварки оснащены интерфейсами для связи с внешними устройствами, что позволяет им получать команды управления от контроллеров более высокого уровня и управляющих компьютеров. Таким образом, под управлением главного компьютера несколько роботов для точечной сварки могут быть сконфигурированы для создания гибкой производственной системы точечной сварки.

Щипцы для точечной сварки

Классификация и структура клещей для точечной сварки

Обзор клещей для точечной сварки

Являясь исполнительным инструментом робота, клещи для точечной сварки накладывают существенные ограничения на его использование. Если выбор не будет обоснованным, это напрямую повлияет на эффективность работы робота и его доступность, создавая значительную угрозу безопасности его работы.

Конструкция клещей для роботов точечной сварки должна отвечать производственным и эксплуатационным требованиям, основанным на производственных потребностях и эксплуатационных характеристиках. В связи с многочисленными различиями между роботизированными операциями и традиционными ручными операциями, между ними существуют значительные различия, как показано в таблице 2-2.

Таблица 2-2: Сравнение характеристик ручного сварочного пистолета для точечной сварки и роботизированного сварочного пистолета для точечной сварки

Ручное управление пистолетом для точечной сваркиРоботизированный пистолет для точечной сварки
Не очень строго относится к весу пистолета для точечной сваркиПистолет для точечной сварки устанавливается на роботе, и каждый робот имеет номинальную нагрузку, поэтому к весу пистолета для точечной сварки предъявляются жесткие требования.
В решении различных вопросов в значительной степени полагается на человеческий интеллектРаботает строго по программе, с возможностью решения таких проблем, как различные положения заготовок и образцов, поэтому сварочный пистолет должен иметь функцию автоматической компенсации для достижения автоматического отслеживания работы
Не требует учета взаимного расположения сварочного пистолета и оператораВо время движения, поворота, позиционирования и возврата робота, чтобы избежать столкновений с заготовками или другими устройствами, пистолет для точечной сварки должен находиться в фиксированном положении во время движения, поэтому в конструкции пистолета для точечной сварки необходим механизм ограничения
Действия пистолета для точечной сварки контролируются человеком и не требуют подачи сигналаРоботизированный пистолет для точечной сварки работает в соответствии с программой, и в конце каждого действия должна быть подана команда, поэтому пистолет для точечной сварки должен управляться сигналами

Классификация пистолетов для точечной сварки

(1) По форме конструкции пистолеты для точечной сварки можно разделить на пистолеты для сварки типа C и пистолеты для сварки типа X.

(2) В зависимости от хода пистолета для точечной сварки, его можно разделить на однотактный и двухтактный.

(3) По способу подачи давления сварочные пистолеты для точечной сварки можно разделить на пневматические сварочные пистолеты и электрические сварочные пистолеты.

(4) По типу трансформатора пистолеты для точечной сварки можно разделить на пистолеты для сварки промышленной частоты и пистолеты для сварки средней частоты.

(5) В зависимости от величины силы прижима сварочного пистолета для точечной сварки, их можно разделить на пистолеты для легкой сварки и пистолеты для тяжелой сварки. Как правило, пистолеты для точечной сварки с давлением электрода более 450 кг называются пистолетами для сварки в тяжелых условиях, а пистолеты с давлением электрода менее 450 кг - пистолетами для сварки в легких условиях.

В целом, классификация пистолетов для точечной сварки показана на рисунке 2-7.

Рисунок 2-7 Классификация электродов для точечной сварки
Рисунок 2-7 Классификация электродов для точечной сварки

Структура и названия компонентов электродов для точечной сварки

1) Сварочный электрод типа С

В зависимости от положения сварки, сварочный электрод типа С в основном используется для точечной сварки в вертикальном и околовертикальном наклонном положении. Структура и названия компонентов сварочного электрода типа С показаны на рис. 2-8.

Рисунок 2-8 Структура и названия компонентов сварочного электрода типа С
Рисунок 2-8 Структура и названия компонентов сварочного электрода типа С

(2) Сварочный электрод X-типа

Сварочный электрод X-типа в основном используется для точечной сварки в горизонтальном и окологоризонтальном наклонном положении. Структура и названия компонентов сварочного электрода типа X показаны на рис. 2-9.

Общая конструктивная форма электродов для точечной сварки требует специальной конструкции корпуса электрода, основанной на специфических характеристиках мест точечной сварки в практическом применении. Только таким образом сварочный электрод может достичь положения точки сварки.

Рисунок 2-9 Структура и названия компонентов сварочного электрода X-Type

Рисунок 2-9 Структура и названия компонентов сварочного электрода X-Type

Технические характеристики электродов для точечной сварки

Технические параметры пневматического сварочного электрода типа C

1) Схема строения пневматического сварочного электрода типа С показана на рисунке 2-10.

2) Параметры выбора электрода для пневматической сварки типа C приведены в таблице 2-3.

Рисунок 2-10 Схема строения пневматического сварочного электрода типа C

Примечание: a и b представляют собой требования к ходу, обусловленные электродами. Максимальный ход включает в себя не только a + b, но и повышенные требования, вызванные отклонением рукоятки электрода.

Таблица 2-3 Параметры выбора электрода для пневматической сварки типа C

Основные технические характеристикиСодержаниеРоботы MOTOMAN-ES165D, MOTOMAN-ES200D, MOTOMAN-ES165RD и MOTOMAN-ES200RD совместимы с двумя типами фланцев сварочных зажимов:
приварка зажимных фланцев
Тип сварочного зажимаПневматический сварочный зажим С-типа
Корпус сварочного зажимаГлубина горла H/мм
Ширина горла H/мм
Ход /мм
Максимальный ход /мм
Максимальное усилие зажима /кгс
ТрансформаторТип (линейная частота или средняя частота)
Мощность/кВА
Максимальный ток
Тип хода зажимаОднотактный
Двухтактный
*Примечание: При использовании двухтактного сварочного зажима, малый ход открытия /мм
Конфигурация крепления сварочного зажима на роботе

Технические характеристики зажима для электросварки типа C

1) Принципиальная схема конструкции электросварочного зажима типа C показана на рисунке 2-11.

2) Параметры выбора электросварочного зажима типа C см. в таблице 2-4.

Рисунок 2-11 Схематическая диаграмма зажима для электросварки типа C
Рисунок 2-11 Схематическая диаграмма зажима для электросварки типа C

Примечание: a и b представляют собой требования к ходу, вызванные электродом, максимальный ход включает в себя увеличение требований, вызванное изгибом держателя электрода в дополнение к a+b.

Таблица 2-4 Параметры выбора зажима для электросварки типа C

Основные технические характеристикиСодержаниеРоботы MOTOMAN-ES165D, MOTOMAN-ES200D, MOTOMAN-ES165RD и MOTOMAN-ES200RD совместимы с двумя типами фланцев сварочных зажимов:
приварка зажимных фланцев
Тип сварочного зажимаСварочный зажим C-Type Servo
Корпус сварочного зажимаГлубина горла H/мм
Ширина горла H/мм
Ход /мм
Максимальный ход /мм
Максимальное усилие зажима /кгс
ТрансформаторТип (линейная частота или средняя частота)
Мощность/кВА
Максимальный ток
Номер модели серводвигателя
Конфигурация крепления сварочного зажима на роботе

Технические характеристики пневматического сварочного зажима X-типа приведены ниже:

1) Принципиальная схема пневматического сварочного зажима X-типа показана на рисунке 2-12.

2) Параметры выбора пневматического сварочного зажима X-типа приведены в таблице 2-5.

Рисунок 2-12 Схема пневматического сварочного зажима X-типа
Рисунок 2-12: Схема пневматического сварочного зажима X-типа

Примечание: "a" и "b" представляют собой требования к ходу, вызванные электродами, а максимальный ход включает в себя требования, вызванные отклонением держателя электрода в дополнение к "a" и "b".

Таблица 2-5: Параметры выбора пневматического сварочного зажима X-типа

Основные технические характеристикиСодержаниеКорпуса роботов MOTOMAN-ES165D, MOTOMAN-ES200D, MOTOMAN-ES165RD и MOTOMAN-ES200RD совместимы с двумя типами фланцев сварочных горелок.
Тип сварочного зажимаПневматический сварочный зажим X-типа
Корпус сварочного зажимаГлубина горла H/мм
Ширина горла H/мм
Ход /мм
Максимальный ход /мм
Максимальное усилие зажима /кгс
ТрансформаторТип (линейная частота или средняя частота)
Мощность/кВА
Максимальный ток
Тип хода зажима
*Примечание: При использовании двухтактного сварочного зажима, малый ход открытия /мм
Конфигурация крепления сварочного зажима на роботе

Технические характеристики электросварочного зажима X-типа следующие:

1) Принципиальная схема электросварочного зажима X-типа показана на рисунке 2-13.

2) Параметры выбора электросварочного зажима X-типа приведены в таблице 2-6.

Рисунок 2-13 Принципиальная схема электросварочного зажима X-типа.
Рисунок 2-13: Принципиальная схема электросварочного зажима X-типа.

Примечание: "a" и "b" представляют собой требования к ходу, вызванные электродами, а максимальный ход включает требование, вызванное отклонением держателя электрода в дополнение к "a" и "b".''

Таблица 2-6: Параметры выбора для электросварочного зажима типа X

Основные технические характеристикиСодержаниеКорпуса роботов MOTOMAN-ES165D, MOTOMAN-ES200D, MOTOMAN-ES165RD и MOTOMAN-ES200RD совместимы с двумя типами фланцев сварочных горелок.
Тип сварочного зажимаХ-образный сервозажим для сварки
Корпус сварочного зажимаГлубина горла H/мм
Ширина горла H/мм
Ход /мм
Максимальный ход /мм
Максимальное усилие зажима /кгс
ТрансформаторТип (линейная частота или средняя частота)
Мощность/кВА
Максимальный ток
Номер модели серводвигателя
Конфигурация крепления сварочного зажима на роботе

Физические иллюстрации пневматического сварочного зажима типа X и пневматического сварочного зажима типа C показаны на рис. 2-14 выше.

Выбор зажимов для точечной сварки

Независимо от того, идет ли речь о зажиме для точечной сварки с ручной подвеской или о роботизированном зажиме для точечной сварки, к нему предъявляются особые требования при заказе. Он должен соответствовать сварочным характеристикам, предъявляемым к изделию. Основные принципы таковы:

1) Определите максимальный ток короткого замыкания и максимальное давление электродов сварочного зажима в зависимости от толщины заготовки и материала.

2) Исходя из формы заготовки и положения точек сварки на заготовке, определите глубину горловины, ширину горловины, держатель электрода, максимальный ход, рабочий ход и т.д. корпуса сварочного зажима.

3) Исходя из распределения всех точек сварки на заготовке, определите тип сварочного зажима. Обычно существует четыре распространенных типа сварочных зажимов: сварочный зажим одинарного действия С-типа, сварочный зажим двойного действия С-типа, сварочный зажим одинарного действия Х-типа и сварочный зажим двойного действия Х-типа.

В этих условиях важно максимально снизить вес сварочного зажима. Для точечной сварки с подвесом это позволяет снизить трудоемкость работы операторов. Для роботизированной точечной сварки можно выбрать робота с низкой нагрузкой, что повысит эффективность производства. В зависимости от размера и положения заготовки при сварке выбирайте сварочные зажимы с большим зазором и зажимы с малым зазором, как показано на рис. 2-15.

Выберите пневматические сварочные зажимы одинарного действия и двойного действия в соответствии с требованиями процесса, как показано на рис. 2-16.

Площадь под напряжением сварочного зажима = глубина горловины × ширина горловины. Чем больше эта площадь, тем сильнее индуктивность, возникающая при сварке, что затрудняет выдачу тока. В таких случаях обычно используется трансформатор большей мощности или инверторный трансформатор для вывода тока. Выберите размер сварочного зажима в зависимости от износа электрода, как показано на рис. 2-17.

Рисунок 2-14 Физические изображения пневматических сварочных клещей X-типа и пневматических сварочных клещей C-типа.
Рисунок 2-14: Физические изображения пневматических сварочных клещей X-типа и пневматических сварочных клещей C-типа.

a) Пневматические сварочные клещи X-типа
b) Пневматические сварочные клещи типа C

Рисунок 2-15 Схема переключения между конфигурациями с малым и большим зазором.
Рисунок 2-15: Схема переключения между конфигурациями с малым и большим зазором.
Рисунок 2-16 Однотактные пневматические сварочные клещи и двухтактные пневматические сварочные клещи
Рисунок 2-16: Однотактные пневматические сварочные клещи и двухтактные пневматические сварочные клещи
Рисунок 2-17 Основные моменты при выборе клещей для точечной сварки
Рисунок 2-17: Ключевые моменты при выборе клещей для точечной сварки

Роботизированная система точечной сварки

Состав роботизированной системы точечной сварки

Роботы для точечной сварки обычно состоят из корпуса робота, устройства управления роботом, обучающего кулона, клещей для точечной сварки и сварочной системы, как показано на рисунке 2-18. Названия каждого компонента на рисунке 2-18 приведены в таблице 2-7.

Рисунок 2-18 Состав роботизированной системы точечной сварки
Рисунок 2-18 Состав роботизированной системы точечной сварки

Таблица 2-7 Названия различных компонентов системы робота для точечной сварки

НомерИмяНомерИмя
1Корпус робота (ES165D/ES200D)★12Робот-трансформер★
2Серво/пневматические клещи для точечной сварки13Кабель питания для губок☆
3Станок для шлифования электродов14Шкаф управления роботом (DX100)★
4Кабель наручного блока (GISO)15Инструктивный кабель для точечной сварки (I/F)◇
5Щипцы (пневматические/серво) Кабель управления SI16Кабель питания робота 2BC★
6Сборка воздушного/водяного трубопровода☆17Кабель питания робота 3BC★
7Труба для охлаждающей воды Tongs◇18Кабель управления роботом 1BC★
8Труба для возврата воды с помощью губок◇19Язычки Впускной воздушный трубопровод☆
9Блок управления точечной сваркой Труба охлаждающей воды20Подвеска для обучения робота (PP)★
10Охладитель☆21Переключатель потока охлаждающей воды☆
11Блок управления точечной сваркой◇22Источник питания
Примечание: ★ обозначает стандартную конфигурацию для робота; ◇ обозначает стандартную конфигурацию для оборудования точечной сварки; ☆ обозначает стандартные принадлежности для сварочного оборудования.

Функции каждого компонента роботизированной системы точечной сварки приведены в таблице 2-8.

Таблица 2-8: Классификация функций для каждого компонента системы робота для точечной сварки

КатегорияКоды оборудования (см. рис. 2-18)Описание функций
Связанные с роботами(1), (4), (5), (13), (14), (15), (16), (17), (18), (20)Устанавливает связь между роботом и другим оборудованием, разработанным японской компанией Yaskawa
Связанные с точечной сваркой(2), (3), (11)Выполняет условия точечной сварки, предусмотренные производителем оборудования для точечной сварки
Система газоснабжения(6), (19)Используется только при использовании пневматических сварочных клещей, баллон давления сварочных клещей дополняет давление точечной сварки, обеспечиваемое разработчиком системы.
Система водоснабжения(7), (8), (9), (10), (21)Используется для охлаждения оборудования (2) и (11), предоставляется разработчиком системы
Система электропитания(12), (22)Мощность системы

Сварочная система

Сварочная система в основном состоит из сварочного контроллера (таймера), сварочных клещей (включая трансформатор для контактной сварки) и вспомогательных частей, таких как вода, электричество и газ. Состав и принципы работы системы показаны на рисунке 2-19.

Сварочные клещи

Исходя из структурной взаимосвязи между сварочным трансформатором и сварочными клещами, сварочные клещи можно разделить на три формы: отдельные, встроенные и цельные.

(1) Отдельные сварочные щипцы

Особенностью этих клещей является то, что сварочный трансформатор отделен от корпуса клещей. Корпус клещей крепится к руке робота, а сварочный трансформатор подвешивается над роботом и может перемещаться по направлению запястья робота на треке. Они соединены дополнительным кабелем. Как показано на рис. 2-20, к преимуществам относятся снижение нагрузки на робота, высокая скорость перемещения и низкая стоимость.

Основным недостатком отдельных сварочных клещей является необходимость использования сварочного трансформатора большой мощности, что приводит к повышению энергопотребления и снижению энергоэффективности. Кроме того, большой вторичный кабель вызывает растягивающие и скручивающие усилия на руке робота, что ограничивает выбор рабочих зон и положений для точечной сварки. В качестве отдельных сварочных клещей можно использовать обычные подвесные сварочные клещи и трансформаторы для контактной сварки.

Однако вторичный кабель требует специального изготовления: обычно он состоит из двух проводников, разделенных изолирующим слоем, причем каждый проводник полый для водяного охлаждения. Кроме того, кабель должен обладать определенной гибкостью.

(2) Встраиваемые сварочные клещи

В этой конструкции сварочный трансформатор размещается внутри руки робота как можно ближе к корпусу тоунга. Вторичный кабель трансформатора может перемещаться внутри. При использовании такой формы сварочных клещей они должны быть спроектированы совместно с корпусом робота. Кроме того, роботы для точечной сварки с полярной или сферической координатой также могут иметь такую конструкцию.

Преимущество заключается в том, что вторичный кабель короче, и мощность трансформатора может быть уменьшена, но это усложняет конструкцию корпуса робота. Роботы для точечной сварки со встроенными сварочными клещами показаны на рис. 2-21.

(3) Встроенные сварочные клещи

Так называемые интегральные сварочные клещи предполагают установку сварочного трансформатора сопротивления и корпуса клещей вместе, а затем их крепление на фланце на конце руки робота. К основным преимуществам относится отказ от громоздкого вторичного кабеля и рабочей рамы для подвесного трансформатора. Выходной конец сварочного трансформатора напрямую соединен с верхним и нижним рычагами сварочных клещей, что позволяет экономить электроэнергию.

Например, при выходном токе 12000 А отдельный сварочный клещ требует трансформатора мощностью 75 кВА, а встроенный - всего 25 кВА. Основным недостатком встроенных сварочных клещей является значительное увеличение веса и размера, требующее, чтобы корпус робота выдерживал нагрузку более 60 кг.

Кроме того, инерционная сила, создаваемая весом сварочных клещей на активном запястье робота, может вызвать перегрузку, поэтому при проектировании необходимо, чтобы центр тяжести сварочных клещей был максимально приближен к оси руки робота. Конструкция трансформатора для контактной сварки является основной проблемой для интегральных сварочных клещей.

Поскольку трансформатор занимает мало места в сварочных клещах, его размеры и вес должны быть меньше, чем обычно, а вторичная обмотка также нуждается в водяном охлаждении.

В настоящее время используются небольшие интегральные трансформаторы контактной сварки, изготовленные методом вакуумного эпоксидного литья. Например, трансформатор мощностью 30 кВА имеет размеры 325×135×125 мм³ и весит всего 18 кг. Встроенные сварочные клещи для точечной сварки показаны на рис. 2-22.

Рисунок 2-19 Типичный состав и принципы работы сварочного робота для точечной сварки
Рисунок 2-19 Типичный состав и принципы работы сварочного робота для точечной сварки
Рисунок 2-20 Робот для точечной сварки отдельного типа
Рисунок 2-20: Робот для точечной сварки отдельного типа
Рисунок 2-21 Робот для точечной сварки встроенного типа
Рисунок 2-21: Робот для точечной сварки встроенного типа
Рисунок 2-22 Робот для точечной сварки интегрированного типа
Рисунок 2-22: Робот для точечной сварки интегрированного типа

Контроллер сварки

Принцип работы контроллера сварки (точечной) заключается в определении вторичного тока и напряжения, подаваемых на свариваемое изделие, а также соответствующего значения изменения импеданса, получаемого по состоянию плавления металла изделия.

Эта информация затем передается в контроллер робота для расчета, выдачи наиболее подходящего сварочного тока и сохранения сварочного тока для каждой точки, чтобы обеспечить ссылку для установки параметров сварки для последующих точек. Этот тип контроллера контактной сварки может обеспечить качество сварки, контролируя разбрызгивание в процессе сварки, а также автоматически управлять размером переднего конца электрода.

В соответствии с заданной программой контроля сварки контроллер выполняет ввод параметров сварки во время точечной сварки, управляет программой точечной сварки, контролирует сварочный ток, диагностирует неисправности сварочной системы и устанавливает связь с главным компьютером и обучающим кулоном. Широко используемые контроллеры точечной сварки в основном имеют следующие три конструктивные формы.

(1) Тип централизованной структуры

В этом типе часть управления сваркой расположена в виде модуля в том же шкафу управления, что и основная часть управления роботом, и управляется главным компьютером, предоставляя данные сварочному модулю, а управление процессом сварки осуществляется сварочным модулем. Преимуществом такой структуры является высокая степень интеграции и простота унифицированного управления.

(2) Децентрализованный тип структуры

Децентрализованный тип структуры отделяет сварочный контроллер от главного шкафа управления роботом, и они обмениваются данными с помощью ответного типа связи. После того как главный компьютер подает сигнал на сварку, сварочный контроллер самостоятельно управляет процессом сварки, а после завершения сварки на главный компьютер поступает сигнал об окончании сварки для управления движением робота.

Преимуществом этой структуры является гибкость отладки, а сварочная система может использоваться независимо, но она требует связи на определенном расстоянии, и ее интеграция не так высока, как у централизованного типа структуры. Сварочный цикл децентрализованной структуры показан на рис. 2-23.

(3) Система группового управления

Система группового управления подключает несколько роботов точечной сварки (или обычных сварочных аппаратов) к компьютеру группового управления для управления несколькими устройствами, которые одновременно получают питание, обеспечивая совместное управление сварочным током нескольких роботов точечной сварки, ограничивая мгновенную нагрузку на электросеть и стабилизируя напряжение сети для обеспечения качества сварки.

Система группового управления позволяет значительно снизить мощность трансформатора питания цеха. Кроме того, если робот (или аппарат точечной сварки) выходит из строя, система группового управления запускает резервный робот точечной сварки или перераспределяет работу между остальными роботами, чтобы обеспечить нормальное сварочное производство.

Чтобы удовлетворить потребности группового управления, система точечной роботизированной сварки должна добавлять сигналы "запрос на сварку" и "разрешение на сварку" и соединяться с компьютером группового управления.

Рисунок 2-23 Цикл сварки дисперсной структуры
Рисунок 2-23 Цикл сварки дисперсной структуры

Примечание: T1 управляет сварочным контроллером; T2 управляется главным компьютером робота; T - цикл сварки; F - давление электрода; I - сварочный ток.

Требования к роботам для точечной сварки в сварочных системах

1) Следует использовать специальные сварочные клещи с плавающим нажимным устройством, также можно использовать обычные сварочные клещи. Сварочные клещи должны быть легкими и иметь два типа хода - длинный и короткий, чтобы облегчить быструю сварку, правку, замену электродов и преодоление препятствий.

2) Центр тяжести сварочных клещей телесного типа должен располагаться на оси неподвижного фланца.

3) Система управления сваркой должна иметь возможность самодиагностики и самозащиты от таких неисправностей, как перегрев трансформатора контактной сварки, перегрев тиристора, вызывающий короткое замыкание или обрыв, потеря напряжения воздушной сети, чрезмерное напряжение сети и залипание электродов. Помимо уведомления об остановке, аппарат также должен отображать тип неисправности.

4) Система управления дисперсной структурой должна иметь коммуникационный интерфейс для распознавания различных сигналов от корпуса робота и обучающего кулона и реагировать соответствующим образом.

Роботизированная система точечной сварки с системой автоматизированного проектирования

Если робот для точечной сварки может взаимодействовать с системой автоматизированного проектирования, можно проводить обучение в автономном режиме. Базовая конфигурация системы автономного обучения для роботов точечной сварки с системами САПР и базами данных сварки показана на рис. 2-24.

Рисунок 2-24 Базовый состав автономной обучающей системы для робота точечной сварки с системой CAD и базой данных сварки
Рисунок 2-24: Базовый состав системы автономного обучения для робота точечной сварки с системой CAD и базой данных по сварке

Система управления роботом точечной сварки

Принцип управления роботом точечной сварки

Когда робот точечной сварки начинает работать, главная система управления подтверждает заданное положение робота. Затем она подает команду на закрытие сварочных клещей через порт OUTPUT на плате ввода/вывода робота. На катушку электромагнитного клапана цилиндра подается напряжение 24 В постоянного тока, что приводит к началу работы. В цилиндр подается сжатый воздух, что приводит к смещению штока поршня.

Информация о перемещении цилиндра в основном поступает от бесконтактного датчика положения, обеспечивая эффективную обратную связь. Эта информация передается обратно в главную систему управления робота, которая затем посылает команду на сварку в блок управления сваркой через плату ввода-вывода робота. Блок управления сваркой посылает сигнал готовности к сварке обратно на плату ввода/вывода робота, который затем поступает в главную систему управления.

Главная система управления выдает команду вызова номера стандарта, используя код 8421, который соответствует 16 стандартам. Блок управления сваркой активирует предварительно сохраненный код стандарта, выдавая требуемое время сварки и силу тока для процесса сварки. По завершении сварки блок управления подает сигнал, указывающий на окончание процесса сварки.

После того как главная система управления робота подтверждает этот сигнал, она посылает команду на открытие сварочных клещей через порт OUTPUT платы ввода/вывода. Электромагнитный клапан цилиндра обесточивается, сердечник клапана сбрасывается, цилиндр набирает воздух в обратном направлении, а открытое положение клещей фиксируется бесконтактным выключателем, установленным на цилиндре.

Эта информация поступает в главную систему управления робота, которая затем отправляет информацию о движении в систему перемещения робота, как показано на рис. 2-25.

Рисунок 2-25 Принцип управления роботом для точечной сварки
Рисунок 2-25: Принцип управления роботом для точечной сварки

Контроллер точечной сварки

Трансформатор сварочного клеща подает ток на электроды сварочного клеща для процесса точечной сварки, а контроллер точечной сварки (также известный как "таймер") представляет собой устройство, контролирующее продолжительность каждой фазы процесса точечной сварки, обычно задаваемую частотой.

Например, контроллер точечной сварки модели PH5-7003 оснащен тиристорным синхронным фазовым управлением и предлагает регулирование постоянного тока на основе обратной связи по сварочному току, функцию повышения тока, различные функции контроля и сигнализации.

Он может выполнять ввод параметров сварки, управление программой точечной сварки, контроль сварочного тока и самодиагностику неисправностей сварочной системы в соответствии с заданной программой контроля сварки.

Основные сигналы, связывающие сварочный контроллер с корпусом и блоком обучения, включают информацию об увеличении/уменьшении сварочного тока, регулировке времени сварки, начале и окончании сварки, а также о неисправностях сварочной системы. Временная диаграмма управления показана на рисунке 2-26.

Рисунок 2-26 Временная диаграмма для контроллера точечной сварки PH5-7003.
Рисунок 2-26: Временная диаграмма для контроллера точечной сварки PH5-7003.

Вспомогательное оборудование

Одевалка для электродов

Станок для правки электродов, также известный как станок для шлифовки электродов, необходим для операций точечной сварки. Из-за высокой плотности тока, проходящего через электроды, и значительного давления электроды часто деформируются, теряя свою первоначальную форму. Такая деформация негативно сказывается на контроле над размером сварочного самородка.

Кроме того, высокие температуры во время сварки могут вызвать реакции легирования и окисления между электродами и панелями кузова, что ухудшает электропроводность электродов. Чтобы обеспечить стабильное качество сварки, очень важно регулярно выполнять правку электродов с помощью электродозаправщика. Существует два типа электродозаправщиков: ручные и автоматические. Приведенный ниже порядок действий может служить руководством по управлению операциями ручной правки:

(1) Одевать электроды следует при следующих условиях:

a) Если края электрода истерты или диаметр торца превышает 8 мм.

b) Если диаметр контактного конца электрода менее 6 мм.

c) Если поверхность электрода неровная, с заметными ямками или слишком заостренная.

d) Если верхний и нижний электроды смещены, а притирка не дает желаемого эффекта, отрегулируйте электроды соответствующим образом.

(2) Ручной метод одевания электродов:

Установите переключатель сварки/регулировки в положение регулировки. Сначала обработайте боковые стороны электрода, затем торцевую поверхность. После правки выполните пробную сварку на пробной пластине, чтобы проверить качество сварки и состояние электродов.

(3) Рекомендации по одеванию и замене электродных колпачков:

a) Обеспечьте симметрию между верхней и нижней контактными поверхностями с отклонением не более 0,5 мм.

b) Верхняя и нижняя контактные поверхности должны быть плоскими, без зазоров.

c) Контактные поверхности электродов не должны быть слишком маленькими или слишком большими; поддерживайте диаметр контактной поверхности в пределах от 6 до 8 мм, с конусностью не менее 45°, регулируя в зависимости от ситуации.

d) При замене на новый колпачок электрода его поверхность должна быть гладкой, без выступов и ямок.

В роботизированных системах точечной сварки обычно используются автоматические устройства правки. Принцип роботизированной правки электродов заключается в следующем: когда робот достигает заданного количества сварных швов, он автоматически запускает программу правки. Например, при сварке обычных материалов из углеродистой стали для обеспечения хорошего качества шва необходимо выполнять правку электродов через каждые 800-1000 швов.

Электроды сварочного пистолета перемещаются по обеим сторонам шлифовального круга копра, зажимают верхний и нижний электроды, чтобы они одновременно соприкасались с двусторонними лезвиями копра. После того как шлифовальный круг сделает заданное количество оборотов, верхний и нижний наконечники электродов обрезаются, чтобы соответствовать форме лезвия. Электродные правки и шлифовальные круги делятся по типу вращения на однонаправленные и двунаправленные.

По количеству режущих кромок шлифовальные круги делятся на однокромочные и многокромочные. Внешний вид автоматического устройства для правки электродов показан в таблице 2-9a.

Тестер давления

Тестер давления - это прибор, используемый для проверки условий опрессовки сварочных пистолетов. Обычно он используется для периодической проверки давления, прикладываемого сварочными пистолетами, как показано в таблице 2-9b.

Таблица 2-9: Вспомогательное оборудование для точечной сварки

Детектор тока

Токовый детектор - это прибор, используемый для контроля качества точечной сварки. Он может использоваться для периодической проверки выходного тока контроллера точечной сварки, а также для контроля тока каждой точки сварки в режиме реального времени во время производства. Он также обеспечивает считывание тока во время точечной сварки, как показано в таблице 2-9c. Примечание: Электрический ток во время точечной сварки и приложенное давление сварочных клещей являются критическими элементами.

В начале калибровки системы операторы должны тщательно проверить условия тока и давления на сварочном оборудовании, чтобы обеспечить бесперебойное выполнение последующих операций.

Запрос БЕСПЛАТНОГО предложения
Контактная форма

Последние сообщения
Будьте в курсе новых и интересных материалов на различные темы, включая полезные советы.
Поговорите с экспертом
Свяжитесь с нами
Наши инженеры по продажам готовы ответить на любые ваши вопросы и предоставить быстрое предложение с учетом ваших потребностей.

Запросить индивидуальное предложение

Контактная форма

Запрос индивидуального предложения
Получите индивидуальное предложение с учетом ваших уникальных потребностей в обработке.
© 2024 Artizono. Все права защищены.
Получить бесплатную цитату
Вы получите наш квалифицированный ответ в течение 24 часов.
Контактная форма