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点焊机器人概述

点焊机器人的典型应用领域是汽车工业。一般装配每台汽车车体大约需要完成 3000 —4000 个焊点,而其中的 60 %是由机器人完成的。在有些大批量汽车生产线上,服役的机器人台数甚至高达 150 台。汽车工业引入机器人已取得了下述明显效益:改善多品种混流生产的柔性;提高焊接质量:提高生产率;把工人从恶劣的作业环境中解放出来。今天,机器人已经成为汽车生产行业的支柱。

最初,点焊机器人只用于增强焊点作业 ( 往已拼接好的工件上增加焊点 ) 。后来,为了保样,点焊机器人逐渐被要求具有更全的作业性能。具体来说有:安装面积小,工作空间大:快速完成小节距的多点定位 ( 例如每 0 .3 ~ 0 .4s 移动 30 ~ 50mm 节距后定位 ) :定位精度高 ( ±0 .25mm) ,以确保焊接质量:持重大 (300 ~ 1000N) ,以便携带内装变压器的焊钳;示教简单,节省工时;安全可靠性好。

以下列举了生产现场使用的点焊机器人的分类、特点和用途。在驱动形式方面,由于电伺服技术的迅速发展,液压伺服在机器人中的应用逐渐减少,甚至大型机器人也在朝 电动机驱动方向过渡,随着微电子技术的发展,机器人技术在性能、小型化、可靠性以及维修等方面日新月异;在机型方面,尽管主流仍是多用途的大型 6 轴垂直多关节机器人,但是,出于机器人加工单元的需要,一些汽车制造厂家也进行开发立体配置 3 ~ 5 轴小型专用机器人的尝试。

点焊机器人的分类

• 垂直多关节型(落地式

特征

工作空间/安装面积之比大,持重多数为1000N左右,有时还可以附加整机移动自由度

用途

主要用语增强焊点作业

•垂直多关节型(悬挂式)

特征

工作空间均在机器人的下方

用途

车体的拼接作业

•直角坐标型

多数为3、4、5轴,适合于连续直线焊缝,价格便宜

•定位焊接用机器人(单向加压)

特征

能承受500KG加压反力的高刚度机器人。有些机器人本身带加压作业功能

用途

车身底板的定位焊

典型点焊机器人的规格。以持重 1000N ,最高速度 4m/s ·的 6 轴垂直多关节点焊机器人为例。由于实用中几乎全部用来完成间隔为 30 -50mm 左右的打点作业,运动中很少能达到最高速度,因此,改善最短时间内频繁短节距起、制动:的性能是本机追求的重点:为了提高加速度和减速度,在设计中注意了减轻手臂的重量,增加驱动系统的输出力矩。同时,为了缩短滞后时间,得到高的静态定位精度,该机采用低惯性、高刚度减速器和高功率的无刷伺服电动机。由于在控制回路中采取了加前馈环节和状态观测器等措施,控制性能得到大大改善,50mm 短距离移动的定位时间被缩短到 0.4s 以内。

一般关节式点焊机器人本体的技术指标,见表 2

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