第七章工业机器人工作站及生产线精要.ppt

第12次 7 工业机器人工作站及生产线 工业机器人是最成熟、应用最广泛的一类机器人。 制造业应用机器人的主要目的在于提高产品质量和削减人员编制。工业机器人的应用可分为四个方面，即材料加工、零件制造、产品检验和装配。 就工业机器人在工作中担当任务,有主功能和辅助功能的区别。 工业机器人在制造业典型应用有：焊接机器人、搬运码垛机器人、喷涂机器人和装配机器人。 7.1 焊接机器人 7.2 搬运、码垛机器人工作站（自学） 7.3 喷涂机器人（自学） 7.4 装配机器人（自学） 7.1 焊接机器人 7.1.1 焊接机器人系统的组成和分类 机器人要完成焊接作业必须依赖控制系统与辅助设备的支持和配合。完整的焊接机器人系统一般由以下几个部分组成：机器人操作机、变位机、控制器、焊接系统(专用焊接电源、焊枪或焊钳等)、焊接传感器、中央控制计算机和相应的安全设备等。 机器人操作机是焊接机器人系统的执行机构，其任务是精确地保证末端执行器(焊枪)所要求的位置、姿态并实现其运动。一般情况下，工业机器人操作机至少应具有3个以上自由度。具有6个旋转关节的铰接开链式机器人操作机能以最小的结构尺寸获取最大的工作空间，并且能以较高的位置精度和最优的路径到达指定位置，因而在焊接领域得到广泛的应用。 变位机是机器人焊接生产线及焊接柔性加工单元的重要组成部分，其作用是将被焊工件旋转(平移)到最佳的焊接位置。在焊接作业前和焊接过程中，变位机通过夹具装卡和定位被焊工件。通常，焊接机器人系统采用两台变位机，一台进行焊接作业，另一台则完成工件装卸。 机器人控制器是整个机器人系统的神经中枢。控制器负责处理焊接机器人工作过程中的全部信息和控制其全部动作。 焊接系统是焊接机器人得以完成作业的必需装备，主要由焊钳或焊枪、焊接控制器以及水、电、气等辅助部分组成。焊接控制器是焊接系统的控制装置，它根据预定的焊接监控程序，完成焊接参数输入、程序控制及系统故障自诊断，并实现与上位机的通信联系。焊接电源及送丝设备必须由机器人控制系统直接控制，电源的功率和接通时间必须与自动过程相符。 在焊接过程中，由于存在被焊工件几何尺寸和位置误差以及焊接过程中的热变形，传感器仍是焊接过程中不可缺少的设备。传感器的任务是实现工件坡口的定位、跟踪以及焊缝熔透信息的获取。 中央控制计算机（上位机）在工业机器人向系统化、PC化和网络化的发展过程中发挥着重要的作用。通过相应接口与机器人控制器相连接，中央控制计算机主要用于形成通信网络，同时与传感系统相配合，实现焊接路径和参数的离线编程、焊接专家系统的应用及生产数据的管理。 安全设备是焊接机器人系统安全运行的重要保障，主要包括驱动系统过热自断电保护、动作超限位自断电保护、超速自断电保护、机器人系统工作空间干涉自断电保护及人工急停断电保护等，它们起到防止机器人伤人或周边设备的作用。 按用途焊接机器人可分为弧焊机器人和点焊机器人。 弧焊机器人在许多行业中得到广泛应用，是工业机器人最大的应用领域。必须是轨迹控制机器人。焊枪应跟踪工件焊道运动，运动过程中 速度稳定性和轨迹精度是重要指标。焊枪姿态对焊缝质量也有一定影响，希望焊枪姿态的可调范围尽量大。 点焊机器人系统典型应用领域是汽车工业。可以是点位控制机器人。汽车车体制造约60%的焊点是由机器人来完成的 7.1.2 弧焊机器人工作站 弧焊机器人工作站按功能和复杂程度不同可分为：无变位机的普通弧焊机器人工作站、不同变位机与弧焊机器人组合的工作站和弧焊机器人与周边设备协调运动的工作站。 一、普通弧焊机器人工作站 凡是焊接时工件可以不用变位，而机器人的活动范围又能达到所有焊缝或焊点位置的情况，都可以采用普通弧焊机器人工作站。它是一种能用于焊接生产且具有最小组成的一套弧焊机器人系统。 普通弧焊机器人工作站一般由弧焊机器人(包括机器人本体、机器人控制柜、示教盒、弧焊电源和接口、送丝机、焊丝盘支架、送丝软管、焊枪、防撞传感器、操作控制盘及各设备间相连接的电缆、气管和冷却水管等)、机器人底座、工作台、工件夹具、围栏、安全保护设施和排烟罩等部分组成，必要时可再加一套焊枪喷嘴清理及剪丝装置。 图7.2 普通弧焊机器人工作站（P220） 二、不同变位机与弧焊机器人组合的工作站 这里所说工作站是不需要变位机与机器人协调运动的机器人工作站。这种工作站比普通弧焊机器人工作站要复杂一些。根据工件结构和工艺要求的不同，所配套的变位机与弧焊机器人也有不同的组合形式。它应用范围最广，应用数量也最多。 1. 单轴变位机与弧焊机器人组合的工作站 一种塞拉门框架机器人焊接工作站，用于焊接塞拉门框架。该工作站由两套伺服控制头、尾架单轴变位机、两套焊接可翻