智能焊接技术
工业机器人应用
2024-03-14

工业机器人应用

由广义上来讲,除演出机器人外,其他的都可叫做工业机器人。今朝,工业机器人应用领域主要在以下三个层面。

1.主动化工业范畴。

初期工业机械人在生产上主要适用于:机床上下料、点焊和喷漆。伴随着柔性自动化的涌现,机械人扮演了更主要的脚色,现举例如下。

(1)焊接机器人。焊接工艺是工业机器人使用的主要范畴,它使人由炽热的、不舒服的、有时是危险的事情 环境中摆脱出来。正在焊接工艺中,机器人主要适用于点焊和弧焊功课。点焊机器人能包管庞大空间结构件上焊接点位置和数目的准确性,而人事情业常常正在诸多的焊点 中会漏掉。弧焊机器人需求六个自由度,三个自由度用来掌握焊具追随焊缝的空间轨迹,另三个自由度坚持焊具取工件表面有准确的姿势干系,那样才气包管优越的焊缝质量。

汽车制造厂已广泛应用焊接机器人开展承重大梁和车身构造的焊接。装配每台汽车车普通约莫需求完成3000~4000个焊点,此中60%是由点点焊机器人完成的。图11.13所示为某公司点焊机器人要完成汽车驾驶室焊点分布图,图中数字为各区的焊点数。

点焊的机器人一般采纳液压驱动的机器人,由于要拿起质量70kg的焊枪,一样平常的电动机驱动机器人蒙受免不了。点焊机器人是属于点位节制,点取点之间的挪动轨迹和挪动的速度是不重要,点焊所请求的位置精度正在1mm摆布,一样平常的机器人都能满意这个精度请求。图11.14为德国产IR6621/100型点焊机器人总图,它是一种适用于空中安装的工业机器人。

1-手臂及手段;2-臂架;3-橡皮缓冲器;4-肘形节杆;5-回转台;6-基座;7-衔接电缆;8-转台缓冲器;

9-第一轴(转台)电动机;10-均衡气缸;11-第二轴(臂架)电动机;12-第三轴螺杆;驱动臂架;14-电动机组;15-控制柜。

弧焊是连气儿轨迹操纵,机器人必须按预先规定的线路和请求的挪动速度举行功课,焊接轨迹的精度取决于焊接项目标范例和尺寸。弧焊机器人的使用范畴很广,除汽车行业外,正在通用机械、金属构造等很多行业中都有使用。图11.15为弧焊机器人示意图,其构造情势为空间多枢纽型,自在度数为6,接纳直流伺服电动机驱动。双工位反转展转工作台,可手动操纵反转展转1800。中央加隔板,工人正在一边上、下料,另一边由机器人施焊。气动定位锁紧。反转展转夹具涌现误举措时,机器人没有举措,以保平安。

(2)质料搬运机器人。质料搬运机器人可以用来上下料、码垛、卸货和抓取零件从头定向等功课。一个简朴抓放功课机器人只需较少的自由度;一个为零件定向功课的机器人规定具有更多的自由度,增添其灵巧性。

搬运机械人利用实例,图11.16是一个耐火砖主动压抑体系,它由压机、搬运机械人和烧成车构成。制作耐火转时,把和洽的耐火材料送入压机,颠末模压后,使耐火材料成为砖的外形,搬运机械人由压机中把砖夹出来,正在烧成车上堆垛,然后把烧成车同砖送入炉中烧烤。搬运机械人的关键功课是由压机中掏出砖块,按堆垛请求,把砖块推放正在烧成车上。机械人取压机、烧成车按必然次第功课,并连结必然的互锁干系。

(3)检验机器人。零件制作过程中的检验和废品检验全是包管产品质量的关键问题。它主要有两个事情内容:确认零件尺寸是不是正在容许的公役内;零件质量节制上的分类。

(4)装配机器人。装配是一个比较复杂的功课进程,不只要检验装配功课进程中的偏差,并且要试图改正这类偏差。是以,装配机器人应用了很多传感器,如接触传感器、视觉传感器、靠近觉传感器、听觉传感器等。听觉传感器用来分辨压进件或滑进件是不是到位。图11.17所示是用机器人装配计算机硬盘。用两台SCARA型装配机器人装配计算机硬盘的体系,它具有一条传送线、两个装配工件供给单位(一个单位供给A~E五种部件;另一个单位供给螺钉)。传送线上的传送平台是装配功课的基台。一台机器人卖力把A~E五个部件按装配位置相互装好,另一台机器人配有拧螺钉手爪,专管把螺钉按必定力矩规定安装到工件上。所有体系是正在超净间安装事情的。

1—螺钉供应单位;2—装配机器人;3—传送辊道;4—控制器;5—定位器;6—随行夹具;7—拧螺钉器

(5)喷漆和喷涂。喷涂功课机器人的运用范畴愈来愈遍及,除正在汽车、家用电器和仪表壳体的喷涂功课中 大批采纳机器人事情外,还正在涂胶、铸型涂料、耐火饰面质料、陶瓷制品釉料、粉状涂料等功课中展开运用,并正在高层建筑墙壁的喷涂、船舶保护层的涂覆和焦炼内 水泥喷射等功课展开了运用研究事情,而机器人运用正在喷涂功课的主动化水平愈来愈高,以汽车为例,已由车体外外表多机主动主动喷涂,发展到多机内外表的成线主动喷涂。喷漆和喷涂机器人一样平常正在三维外表功课最少要五个自由度。因为可燃环境的存正在,驱动装配必需防燃防爆。正在大件上功课时,常常把机器人装正在一个导轨上,以便行走。

图11.18是第二汽车制造厂春风系列驾驶室多种类混流机器人体系喷涂线。它由4台PJ-1B、2台PJ-1A喷漆机器人、2台PM-111顶喷机、一台工件辨认装配、一台同步器、多台起动装配和总控制台等构成,并具有联锁掩护、妨碍报警和主动记录喷涂工件数目等装配。由一台工业PC(微型计算机)为主构成的总控台,根据通信体系,对6台机器人、2台顶喷机及相干终端开展群控,实现面漆喷涂主动功课。此喷涂线已利用数年,得到显明的经济效益。

(6)其他诸如密封和粘接、清砂和抛光、熔模铸造和压铸、铸造等等也是有普遍的运用。

2.卑劣事情环境,危险事情场所

这个范畴的功课是一种有害于安康,并危及性命或没有安全因素很大而没有宜于人去干的功课,用工业机械人去干是最合适的。例如,图11.19所示的核电站蒸汽发生器检验机械人,可正在有核污染的并危及性命的环境下替身开展功课。成折叠收缩状况的机械人沿进孔4的轴线标的目的进进,哄骗压紧器16顶紧,正在计算机的操纵下各臂顺次伸开,使前端摄像机14抵达预定的考察点。又如爬壁机械人稀奇合适超高层建筑外墙的喷涂、查抄、补缀事情。再如机械人正在冲床上下料、采矿、喷漆、铸造及水下功课等场所的运用,使人受到很好的劳动保护。

1—管板; 2—隔板; 3—球面; 4—进孔; 5—主管道;6—轮回管; 7—水室; 8—机座;

9—支承臂;10—平台; 11—毗邻臂; 12—中央臂; 13—上臂;14—摄像机; 15—手轮; 16—压紧器

3.特别功课场所

这个行业对人来说是力所没有能及的,只有机械人才能去开展功课,如图11.20所示的航天飞机上的操纵臂飞机上用来接纳卫星的操纵臂。

它是由加拿大SPAR航天公司设计并制作的,该操纵臂是世界上最大的枢纽式机器人(操纵臂)。该操纵臂额定载荷为15000kg,最大 载 荷 为30000kg;末尾操纵器的最大速度是:空载 时 为0.6m/s,承载150000kg时为0.06m/s,承载30000kg时为0.03m/s;定位精度为±0.05m。然而,这一些额定参数是正在外层空间抓放自在遨游飞翔体时的参数。若正在地球重力环境下,即便没有任何外加载荷,举起本身总质量为450kg的操纵臂还将发生很大的变形。

图11.21所示为正在狭窄容器内(人和一样平常设备是没法进入的)举行检查、保护和补缀功课的具有七个自由度的机械臂。这类机械臂还叫做容器内操纵装配,七枢纽机械臂握持东西可绕过180°举行功课。

尤其是由微米级机电、减速器、执行器等机械装配及显微传感器组装的微型机械人的呈现,更开辟了其特别功课的用处。美国波士顿大学已为一台微型机械人——“机械蚂蚁”申请了专利。“蚂蚁”的每条腿是长1mm或不到1mm的硅杆,当施加电压时使“蚂蚁”具有机动性,它由传到中央处理器的声频旌旗灯号掌握,经过不带传动装配的压电微机电来驱动各条腿活动。机械“蚂蚁”有许多用处,如果在实验室中收集放射性的灰尘和由在世的病人体内收取抱病的血细胞等。有些人猜测,微型机械人将被装入汽车的燃油体系中,用以清理燃油管路和喷油口;微型机械人将被置入人体内,以实施诸如补缀人体特定细胞,铲往动脉管内的斑块等显微手术。

4.工业机器人技能的发展趋向

工业机器人技能是一门触及机械学、电子学、计算机科学、掌握技能、传感器技能、仿生学、人工智能乃至生命科学等学科行业的穿插性科学,机器人技能的生长依赖于这一些相干学科技能的生长和提高。

归纳起来,工业机器人技能的发展趋向有以下一些层面。

(1)机器人的智能化

智能化是工业机器人一个主要的发展方向。现阶段,机器人的智能化研讨可 以分为两个条理,一是操纵含糊掌握、神经元网络掌握等智能掌握计谋,操纵被控工具对模子依赖性不强的刻点来处理机器人的庞大掌握题目,大概在此基础上提升 轨迹或举措计划等内容,这是智能化的最低条理;二是使机器人具有取人类类似的逻辑推理和题目求解才能,面临非结构性环境可以自立追求处理方案并加以履行, 这是更高条理的智能化。使机器人可以具有庞大的推理和题目求解才能,以便模拟人的思惟方法,现阶段还很难有所突破。智能技能领域有良多的研讨热门,如假造现 实、智能质料(如外形影象合金)、人工神经网络、专家系统、多传感器集成和信息交融技能等。

(2)机器人的多机调和化

因为出产规模不断扩大,对机械人的多机调和功课规定愈来愈急迫。正在良多大型出产线上,通常规定良多机械人共同完成一个出产过程,因此每一个机械人的节制就不纯真是本身的节制题目,须要多机调和举措。别的,跟着CAD/CAM/CAPP等 手艺的生长,更多地把设计、工艺计划、出产制作、零部件贮存和配送等有机地结合起来,正在性制作、计算机集成制作等当代加工制作体系中,机械人已不再是一 个个自力的功课机械,反而是成为了此中的主要组成部分,这一些皆规定多个机械人之间、机械人和出产体系之间必需调和功课。多机调和还能够认为是智能化的一个分 支。

(3)机器人的标准化

机器人的标准化事情是一项十分重要而又困难的使命。机器人的标准化有利于制造业的成长,但现在分歧厂家的机器人之间很难举行通信和零部件的交换。机器人的标准化题目不论是手艺层面的题目,而主如果分歧企业之间的认同和好处题目。

(4)机器人的模块化

智能机械人和高等机械人的布局力图简朴松散,其高性能部件乃至所有机构的设计已向模块化标的目的成长。其驱动接纳交换伺服电动机,并向小型和高输出标的目的成长;其掌握安装向小型化和智能化标的目的成长;其软件编程还正在向模块化标的目的成长。

(5)机器人的微型化

微型机械人是21世纪的尖端技术之一。现在已开辟出手指巨细的微型移动机械人,估计将生产出毫米级巨细的微型移动机械人和直径为几百微米乃至更小(纳米级)的医疗和军事机械人。微型驱动器、微型传感器等是开辟微型机械人的根蒂根基和关键技术,它们将对精密机械加工、当代光学仪器、超大规模集成电路、当代生物工程、遗传工程和医学工程等发生主要危害。介于大中型机械人和微型机械人之间的小型机械人也是机械人生长的一个趋向。