工业机器人操作与应用（中级） 课件 第5、6章 机器人的拓展功能、工业机器人应用

工业机器人操作与应用（中级）机器人协调功能第五章工业和信息化工业机器人技术技能人才培养工程系列丛书机器人协调功能为了满足用户需求，各机器人制造厂商在进行机器人控制系统设计时，都考虑到了系统的扩展性，采用了模块化方案，并不断开发新的功能模块，充实各种功能。01机器人外部轴机器人外部轴在实际的生产过程中，由于工艺的复杂性及机器人本身工作范匣的局限性，机器人制造厂商开发出了能扩展机器人工作范围的变位机、移动轴等，从而解决了很多工艺问题，提高了生产效率。标准的机器人控制系统除了可以负责一个机器人本体的运动控制，还能负责多个伺服单元的控制，扩展的伺服单元包括伺服驱动器和伺服电机，通常被称为外部轴，增加的外部轴只能使用工业机器人制造厂商提供的产品。外部轴电机的功率由机械负荷决定，外部轴的数量由主控单元的能力决定。机器人外部轴02机器人协调功能机器人协调功能机器人协调功能是指在机器入控制系统的控制下，机器人与外部工装轴或其他机器人协调运动，完成指定工艺要求的功能。不同机器人制造厂商的机器人控制系统所能控制的外部工装轴或机器入数量不同。机器人协调功能协调系统类型协调系统有单机与外部轴协调系统、双机协调系统、三机协调系统、双机与外部轴协调系统四种。1机器人协调功能协调系统类型1机器人协调功能协调系统类型1机器人协调功能协调系统类型单机与外部轴协调系统：一般是指一个机器人与单轴或双轴变位机的组合。变位机能实现工件的旋转和翻转，旋转角度和翻转角度由实际生产工艺确定，为保证安全，一般通过系统设定的软极限来进行限制。变位机作为机器人的附加轴与机器人互连。在硬件配置上，机器人控制系统中一般要增加额外的伺服控制器等电气元件。1机器人协调功能协调系统类型双机协调系统与三机协调系统：一般是指将两个或三个机器人通过总线连接起来，按照加工作业要求，同步完成指定任务的系统。在此系统中，机器人一般分为主机器人和辅机器人，辅机器人跟随主机器人做法兰运动，在编写程序时，将示教器与主机器人连接起来，进行运动轨迹的编辑。1机器人协调功能协调系统类型双机与外部轴协调系统：又称为扩展的主辅机器人系统。以两个或多个带附加轴运动系统（如线性滑轨、旋转台）的机器人的协作为基础，主机器人与活动的附加轴运动系统连接，并且与另一个在附加轴运动系统上的机器人一起进行几何耦合作业。1机器人协调功能机器人双机、多机协调系统2[_＿＿＿龟＿＿＿＿ ([> 机器人协调功能机器人双机、多机协调系统机器人双机、多机协调系统的数据通信通过系统总线进行。通过示教器可进行程序的一个加工过程中的协作，同时保证运动同步和程序编辑和修改，实现两个或多个机器人在同步。机器人双机、多机协调系统多用于焊接工艺等。2机器人协调功能机器人协调功能的意义机器人协调功能的意义如下。·协调功能使机器人可以用最好的工作姿态完成工艺应用，极大地提高了工艺质量，缩短了工作时间，优化了生产节拍。·协调功能有效避免了机器人之间及机器人与工件之间的干涉。通常情况下，我们利用外围控制系统或机器人之间的控制信号来避免碰撞，这种方法不能从根本上避免碰撞的发生，而协调功能利用一个外围控制系统很简单地解决了这个问题。3机器人协调功能机器人协调功能的意义机器人协调功能的意义如下。·协调功能使得在一个外围控制系统内可以完成机器人与外部轴或其他机器人之间的程序编辑，修改方便。·协调功能使得多个机器人可以协同运动，并在完成一个作业时保持高度一致性。303机器人输送器同步跟踪机器人输送器同步跟踪机器人输送器同步跟踪功能能够使机器人与输送器同步运行，广泛应用于流水线作业中，如车身喷漆线、手机外壳喷涂线等，大大提高了生产效率。其工作方式是在电机驱动一个速度传感器（编码器）和一个检测元件，通过光电开关或行程的输送器驱动轴上安装开关来获取同步信号。机器入从同步点开始，用输送器的速度修正值修正轨迹，追踪输送器上的工件，对移动中的工件进行加工。机器人输送器同步跟踪在输送器静止时，可以进行示教编程，示教编程时要考虑工件的移动方向，使机器人的动作不受干涉。不同机器人的输送器同步跟踪功能的硬件配置、软件配置及工作原理可能不同，下面以KUKA机器人为例进行说明。机器人输送器同步跟踪同步跟踪反馈方式(1)旋转变压器方式这种方式将旋转变压器通过RDC（分解器数字转换器）直接与KRC4系统相连。1机器人输送器同步跟踪同步跟踪反馈方式(2)编码器方式这种方式将编码器（增量型）连接至脉冲计数模块，再通过CAN总线将脉冲计数模块。与KRC4系统连接。脉冲值与路径长度成比例。1机器人输送器同步跟踪同步跟踪反馈方式(2)编码器方式1机器人输送器同步跟踪输送器测量为实现机器入与输送器的同步运行，需要进行输送器跟踪方向、跟踪距离及平面姿态的确定。KUKA机器人的输送器测晕方法主要有线形输送器测噩和环形输送器测量两种，经过测量后的输送器还需要进行位移校验。2机器人输送器同步跟踪输送器测量校验方法是：将工件放到输送器上并启动输送器，当工件获取了同步信号后，让输送器继续运行一段距离然后停止。一般情况下该段距离必须足够长，使测蜇能顺利地进行。此时检查工件和同步点之间的距离与系统显示的数值是否一致，若一致则校验合格。2机器人输送器同步跟踪输送器测量(1)线形输送器测量线形输送器测量方法需要借助三个点，如图5-7所示。Pl、P2、P3点为标记的点，输送器应用的精度取决于用其测量这三个点的精度，因此TCP（工具中心点）要精确地指向各点。位置点Pl可以是输送器上的任意一点。可以在机器人开始跟踪工件的起始范围内选择一个点作为Pl点，在继续使用时要能清楚地识别出该点。以Pl点作为参考点对输送器基坐标系的原点进行定义，所有输送器程序将以该基坐标系作为参考。2机器人输送器同步跟踪输送器测量(1)线形输送器测量位置点P2定义了输送器基坐标系的X轴正向。应尽量选择一个位于末端的位置作为P2点，也就是说，机器人可以跟踪输送器上的工件到该位置。一般地，Pl点和P2点之间的距离应尽量大。位置点P3必须位于输送器基坐标系的正向XY平面上，用该点可以确定输送器的平面姿态。2机器人输送器同步跟踪输送器测量(2)环形输送器测量环形输送器测量方法同样需要借助三个点。Pl、P2、P3点为标记的点，输送器应用的精度取决于用其测量这三个点的精度，因此TCP要精确地指向各点。压表示机器人基坐标系的X轴，跺表示其Y轴。及表示输送器基坐标系的X轴，Ye表示其Y轴。2机器人输送器同步跟踪输送器测量(2)环形输送器测量位置点Pl可以是输送器上的任意一点。可以在机器人开始跟踪工件的起始范围内选择一个点作为Pl点，在继续使用时要能清楚地进行识别出该点。Pl点作为参考点位于输送器基坐标系的X轴上，它定义了输送器基坐标系的姿态。输送器基坐标系的原点位于环形输送器的（虚拟）旋转中心上。所有输送器程序将以该基坐标系作为参考。2机器人输送器同步跟踪工件测量工件测量主要是为了确定工件的基坐标系。测量方法是：将工件放到输送器上并启动输送器，当工件获取了同步信号时，输送器继续运行段距离并停在可以很容易测量工件基坐标系的位置上。3完成输送器的测量和校准后，需要进行工件测量。机器人协调功能工件测量先将TCP移至工件基坐标系的原点(P4点）并记录；再移至X轴正向上的一点(P5点）并记录；最后移至工件基坐标系正向XY平面内的一点(P6点）并记录。由于后续输送器应用的位置精度取决于用其测量这三个点的精度，因此TCP要精确地指向各点。3机器人输送器同步跟踪工件测量3机器人输送器同步跟踪输送器同步点示教当完成工件测量并校验合格后，需要进行输送器同步点示教。示例中共有5个位置点，即Pl~P5,同步点为P2、P3、P4。具体的示教方法是：当工件收到同步信号后，输送器停止，此时进行同步点(P2、P3、P4)的程序编辑，完成同步点的程序编辑后，选择运行方式，进行程序的测试，如果发现跟踪位置有偏差，需要重新进行工件测量或输送器测量。4机器人输送器同步跟踪输送器同步点示教404机器人自动检出功能机器人自动检出功能功能实现在应用过程中，通常要求机器人定位精确，而在实际生产过程中，由于工件测量、工装定位存在误差，机器人运动轨迹经常出现偏差，影响工艺质量。因此机器人制造厂商开发出了机器人自动检出功能，其目的迹的偏差。KUKA公司开发出的自动检出功能软件是“TouchSense",是补偿上述误差造成的机器人运动轨主要用于弧焊工艺。1机器人自动检出功能功能实现在弧焊工艺中，工件的原有位置通过传感器和一条焊接中的焊丝进行采集。焊丝接触到工件时，电流会被记录下来。同时，工件搜索被一个中断信号中断时，焊丝与工件接触时所处的位置将被保存。1机器人自动检出功能功能实现若工件发生位移，则通过相同的程序测量工件的新位置，机器人控制系统根据原有位置与新位置之间的差别计算修正数据。然后，在修正过程中通过修正数据对轨迹数据进行计算。通信原理是：当焊丝与工件之间出现短路时，一个24V的电压信号将从焊接电源通过无电位触点和快速测最输入端被发送给机器人控制系统，并由机器人控制系统进行评估。1机器人自动检出功能功能实现1机器人自动检出功能检测方式(1)单接触方式首先设定好起始点，在设定的搜索距离内进行工件搜索。一旦焊丝接触到工件，机器人就会停止运动并执行后续动作，如抓取等。搜索方向由辅助点确定。2机器人自动检出功能检测方式(2)双接触方式机器人在辅助点确定的搜索方向上由起始点开始进行工件搜索，一旦搜索到工件，机器人就会自动沿着轨迹反向运动进行另一侧的工件搜索，直到检测到边沿为止。然后根据两次搜索的位置关系计算出工件两侧边沿的中心点，将其作为修正数据保存。最后机器人返回起始点。205机器人视觉功能机器人视觉功能计算机视觉技术的原理是：用可视化设备采集物体的图像，用图像处理单元对图像按照一定的条件进行处理，抽取出物体的某种特殊数据，输出检测结果。计算机视觉技术和机器人控制系统相配合，使得工业机器人具有了视觉功能，能够感知外界环境的变化，并依据检测结果进行相应的动作。工业机器人与计算机视觉技术配合使用时，要有相应的软、硬件接口，且图像的信息处理过程与工业机器人的作业程序需要同步并行。因此，需要用机器人编程语言编写简单的程序，读取图像数据，再利用图像处理结果，自动进行相应的动作。机器人视觉功能机器人视觉功能由机器人制造厂商开发的专用软件包实现，下面以KUKA机器人KRC4系统为例，说明机器人视觉功能的实现流程。·确定KRC4系统可视化设备的连接，一般情况下采用TCP/IP通信方式。·通过可视化设备进行数据读取。·通过可视化设备进行目标识别、2D图像定位和定向，并在机器人运行过程中将图像信息上传到KRC4系统中。·在机器人运行或诊断过程中，在KRC4系统上实时监控静态或动态图像。·目标和位置确定。感谢观看，再见！工业机器人操作与应用（中级）工业和信息化工业机器人技术技能人才培养工程系列丛书工业机器人操作与应用（中级）工业机器人应用第六章工业和信息化工业机器人技术技能人才培养工程系列丛书01工业机器人弧焊应用工业机器人弧焊应用弧焊机器人的应用范围很广，除了汽车制造行业，在通用机械、金属结构等许多行业中都有应用，这是因为弧焊工艺早已在诸多行业中得到普及。在弧焊作业中，要求焊枪跟踪工件的焊道运动，并不断填充金屈形成焊缝。因此，在弧焊应用中，机器人运动的速度稳定性和轨迹精度是两项重要的评价指标。工业机器人弧焊应用一般情况下，焊接速度为5~50mrn/s、轨迹精度为0.2~0.Smm。由于焊枪的姿态对焊缝质量也有一定的影响，因此在跟踪焊道的同时，焊枪姿态的可调范围要尽量大。作业时，为了得到优质焊缝，往往需要在机器人动作的示教及焊接条件（电流、电压、速度）的设定上花费大量的时间。工业机器人弧焊应用机器人弧焊系统一套完整的机器人弧焊系统，包括机器人本体、机器人控制系统、焊接装置、夹待装置。夹持装置上有两组可以轮流进入机器人工作范围的工件转台。1工业机器人弧焊应用机器人弧焊系统1.弧焊机器人的结构弧焊机器人通常有5个以上的自由度，具有6个自由度的弧焊机器人可以实现焊枪的任意空间轨迹和姿态。弧焊机器人点到点运动方式的移动速度可达60m/min,其轨迹精度可达0.2mm。弧焊机器人可以通过示教、再现方式或编程方式工作。弧焊机器人的控制系统不仅要保证机器人精确运动，而且要具有可扩展性，以控制周边设备，确保焊接工艺的实施。1工业机器人弧焊应用机器人弧焊系统2.弧焊机器人的周边设备弧焊机器人的周边设备包括行走机构（如机器人台车）及小型、大型移动机架（如移动门形架）等。这些周边设备用来扩大弧焊机器人的工作范围。机器人弧焊系统中常用的变位机。1工业机器人弧焊应用机器人弧焊系统1工业机器人弧焊应用机器人弧焊系统2.弧焊机器人的周边设备在常见的结构中，弧焊机器人固定于基座上，工件转台则安装于其工作范围内。为了更经济地使用弧焊机器人，至少应由两个工位轮流进行焊接。所有周边设备的技术指标均应满足弧焊机器人的要求，即确保工件上焊缝的精度达到0.2mm。1工业机器人弧焊应用机器人弧焊系统2.弧焊机器人的周边设备因为弧焊机器人本身及转台的基本构件已经实现标准化，所以用于每种工件装夹、夹紧、定位及固定的工具必须要重新设计。这些工具中既有简单的、手动夹紧杠杆操作的设备，也有极复杂的、全自动的液压或气动系统。根据转台及工具的复杂性，机器人控制系统与外围设备之间的信号交互是不同的，信号交互对焊接安全性有很大影响。1工业机器人弧焊应用机器人弧焊系统3.弧焊机器人的焊接设备弧焊机器人的焊接设备包括焊接电源和送丝设备，由于要进行参数选择，因此它们必须由机器人控制系统直接控制。一般的焊接过程至少需要2个给定电压，对于复杂的焊接过程，如脉冲电弧焊或填丝鸽极惰性气体保护焊，可能需要2~5个给定电压。焊接电源在其功率和接通持续时间上必须与自动过程相匹配，目前使用最多的焊接电源是晶闸管整流电源。1工业机器人弧焊应用机器人弧焊系统3.弧焊机器人的焊接设备送丝设备必须保证能够恒定送丝，应具有足够大的功率，并能调节送丝速度。为了机器人的自由运动，送丝设备必须采用软管，且软管应尽量短。在机器人进行电弧焊时，由于焊接待续时间长，经常会采用水冷式焊枪，焊枪与机器入末端的连接处应便于更换，并具有柔性环节或制动保护环节，防止在示教和焊接时与工件或周围物件碰撞，影响机器人的寿命。机器人控制系统不仅要控制机器人的运动，而且要控制周边设备、焊接设备的动作、开启、切断及安全防护等。1工业机器人弧焊应用弧焊机器人的工艺方法弧焊机器人可以应用在所有电弧焊、切割及类似的工艺方法中。常用的应用包括结构钢和CTNi钢的熔化极活性气体保护焊（二氧化碳保护焊、MAG焊）、铝及特殊合金的熔化极惰性气体保护焊(MIG焊）、CrNi钢和铝的加冷丝及不加冷丝的鸽极南性气体保护焊(TIG焊）及埋弧焊。除气割、等离子弧切割及等离子弧喷涂外，弧焊机器人还实现了在激光切割上的应用。2工业机器人弧焊应用弧焊机器人的工艺方法弧焊机器人在汽车及零部件领域的应用较为广泛、成熟，在汽车的冲压、焊装、涂装、总装四大生产工艺中都有广泛的应用，而其中应用最多的是弧焊、点焊。在摩托车、工程机械等行业，弧焊机器人也有广泛的应用。2工业机器人弧焊应用弧焊机器人的工艺方法弧焊机器人在汽车车身、座椅支架、消音器焊接中的应用如图6-5所示。2工业机器人弧焊应用弧焊机器人的操作与安全1.弧焊机器人的操作弧焊机器人普遍采用示教方式工作，即通过示教器的操作键引导机器人到达起始点，然后用按键确定位置、运动方式、摆动方式、焊枪姿态及各种焊接参数，还可确定周边设备的运动速度等。3工业机器人弧焊应用弧焊机器人的操作与安全1.弧焊机器人的操作弧焊机器人的操作包括引弧、施焊、熄弧、填充火口等，均通过示教器设定。示教完毕后，机器人控制系统进入程序编辑状态，焊接程序生成后即可进行焊接。3工业机器人弧焊应用弧焊机器人的操作与安全2.弧焊机器人的安全弧焊机器人应在一个被隔开的空间内工作，用安全门或光栅进行保护，机器入的工作区应通过电及机械方法加以限制。从安全角度出发，危险常在下面几种情况下出现。3工业机器人弧焊应用弧焊机器人的操作与安全2.弧焊机器人的安全从安全角度出发，危险常在下面几种情况下出现。在示教时。此时，操作人员为了更好地观察焊接完成情况，必须来到机器人工作区及工件旁边。在这种情况下，限制机器人的最大运动速度、及时使用急停键，能够提高安全性。3工业机器人弧焊应用弧焊机器人的操作与安全2.弧焊机器人的安全从安全角度出发，危险常在下面几种情况下出现。在维护及保养时。此时，维护人员必须靠近机器人及其周边设备进行检测操作。可能会由于操作不当而发生设备碰撞，造成设备损坏及人身安全事故的发生。3工业机器人弧焊应用弧焊机器人的操作与安全2.弧焊机器人的安全从安全角度出发，危险常在下面几种情况下出现。在观察故障时。当机器人发生故障时，维护入员要对故障进行确认，此时，不能让非专业人员随意启动机器人，以免故障进一步扩大。首先，要查看故障记录，向操作人员询间故障出现的全过程；其次，在确认通电对机器人系统无危险的清况下，再通电观察。因此，机器人操作人员及维护人员必须经过严格的实训。302工业机器人点焊应用工业机器人点焊应用点焊机器人的典型应用领域是汽车行业。一般装配每辆汽车的车体时，需要完成3000~4000个焊点，而其中60％是由点焊机器人完成的。在一些大批量汽车的生产线上，服役的点焊机器人的数量甚至高达150台。在汽车工业中引入点焊机器人的优点包括：改善多品种混流生产的柔性、提高焊接质簸、提高生产率、把工人从恶劣的作业环境中解放出来。工业机器人点焊应用机器人点焊系统1.机器人点焊系统的结构机器人点焊系统大体上可以分为三大部分，即机器人本体、点焊焊接系统及机器人控制系统。目前应用较广的点焊机器人，其机器人本体的类型为直角坐标简易型或全关节型。1工业机器人点焊应用机器人点焊系统1.机器人点焊系统的结构前者具有1~3个自由度，焊件及焊点位置受限；后者具有5~6个自由度，分DC伺服和AC伺服两种形式，能在可到达的工作区内任意调整焊钳姿态，以适应多种形式的焊接。机器人控制系统由本体控制部分及焊接控制部分组成。本体控制部分主要实现焊接姿态、焊接轨迹、焊接位置的控制及程序转换，还能通过改变主电路晶闸管的导通角而实现焊接电流控制。1工业机器人点焊应用机器人点焊系统1.机器人点焊系统的结构1工业机器人点焊应用机器人点焊系统2.点焊焊接系统点焊焊接系统主要由焊接控制器、焊钳（含阻焊变压器）组成。（1）焊接控制器按照变压器类型分类，焊接控制器可分为工频点焊机和中频逆变点焊机。工频点焊机：变压器将220V/50Hz的电压转换为低电压C30V左右）、高电流，输出到点焊机中。中频逆变点焊机：变压器的输出为中频（一般为lOOOHz)电压，具有大容盘、轻量化、高效率、模块化、智能化的特点，与工频点焊机相比，可靠性更强。1工业机器人点焊应用机器人点焊系统2.点焊焊接系统点焊焊接系统主要由焊接控制器、焊钳（含阻焊变压器）组成。（1）焊接控制器按照焊接控制技术分类，焊接控制器可分为恒流焊接点焊机和自适应焊接点焊机。恒流焊接点焊机：在焊接过程中，电流不发生改变。工频点焊机技术。1工业机器人点焊应用机器人点焊系统2.点焊焊接系统点焊焊接系统主要由焊接控制器、焊钳（含阻焊变压器）组成。（1）焊接控制器自适应焊接点焊机：在焊接过程中，电流会根据焊接电阻动态变化，焊接质量稳定，焊核成型较好。由于中频逆变点焊机的电流改变间隔远小于工频点焊机，故自适应焊接技术通常被中频逆变点焊机采用。1工业机器人点焊应用机器人点焊系统2.点焊焊接系统点焊焊接系统主要由焊接控制器、焊钳（含阻焊变压器）组成。(2)焊钳焊钳从外观角度可分为X形和C形两种。X形焊钳用于点焊水平及接近水平位置的焊缝；C形焊钳用于点焊垂直及接近垂直位置的焊缝。1工业机器人点焊应用机器人点焊系统2.点焊焊接系统点焊焊接系统主要由焊接控制器、焊钳（含阻焊变压器）组成。(2)焊钳从控制方式角度，焊钳可分为气动焊钳和伺服焊钳两种。气动焊钳主要通过比例阀控制焊接气体的压力，从而实现焊接；伺服焊钳作为机器人的附属轴，由机器人控制系统控制电流及压力。从阻焊变压器与焊钳的结构关系角度，焊钳可分为分离式焊钳、内藏式焊钳和一体式焊钳三种。1工业机器人点焊应用机器人点焊系统图6-7所示为焊钳的般结构形式，在实际应用中，需要对焊钳进行特殊设计，才能确保焊钳能够到达焊点位置。1工业机器人点焊应用机器人点焊系统在实际应用中，需要对焊钳进行特殊设计，才能确保焊钳能够到达焊点位置。1工业机器人点焊应用机器人点焊系统从阻焊变压器与焊钳的结构关系角度，焊钳可分为分离式焊钳、内藏式焊钳和一体式焊钳三种。该焊钳的特点是阻焊变压器与焊钳分离，焊钳安装在机器人手臂上，而阻焊变压器悬挂在机器人上方，可在轨道上沿着机器人手腕移动的方向移动，二者之间用二次电缆相连。其优点是能够减小机器人的负载、运动速度快、价格便宜。1工业机器人点焊应用机器人点焊系统分离式焊钳的主要缺点是需要大容量的阻焊变压器、电力损耗较大、能源利用率低。此外，二次电缆在焊钳上引起的拉伸力和扭转力会作用于机器人手臂上，限制了点焊工作区与焊接位置的选择。分离式焊钳可采用普通的悬挂式焊钳及阻焊变压器，但二次电缆需要特殊制造：一般将两条导线放在一起，中间用绝缘层分开，每条导线要做成空心的，以便通水冷却。此外，二次电缆还要有一定的柔性。1工业机器人点焊应用机器人点焊系统1工业机器人点焊应用点焊机器人焊钳的选择与设计无论是人工悬挂点焊还是机器人点焊，在焊钳的选择与设计时都有其特别的要求，焊钳必须与点焊工件所要求的焊接规范相适应，基本原则如下。·根据工件的材质和厚度，确定焊钳电极的最大短路电流和最大压力。·根据工件的形状和焊点在工件上的位置，确定焊钳的喉深、喉宽、最大行程、工作行程等。·综合工件上所有焊点的位置分布清况，确定选择何种焊钳，通常包括C形单行程焊钳、C形双行程焊钳、X形单行程焊钳、X形双行程焊钳等。·在满足以上条件的情况下，尽可能地减小焊钳的质量。对手工悬挂点焊来说，减小焊钳的质噩可以减轻操作者的劳动强度，对机器人点焊来说，减小焊钳的质蛋可以降低机器人负载，提高生产效率。2工业机器人点焊应用点焊机器人辅助设备1.电极修磨器通常在点焊生产时，电极上通过的电流很大，再加上同时作用的比较大的压力，电机极易失去原有的形状，这样就不能很好地控制焊核的大小。同时，电极导电面的氧化会造成其导电能力下降，点焊时的通电电流就不能得到很好的保证。为了消除这些不利因素对焊接质量的影响，必须使用电极修磨器定期对电极进行修磨。3工业机器人点焊应用点焊机器人辅助设备2.相关设备点焊机器人的辅助设备还包括电、水、气相关设备，如图6-13所示，水管的作用主要是焊接冷却；气管主要用于气动焊钳，控制焊接压力及焊钳的开合；电缆主要用于焊接电源，传输焊接电流。3工业机器人点焊应用点焊机器人的工艺方法按照对工件的供电方式，点焊通常分为单面点焊和双面点焊两类。双面点焊是最常见的点焊方法，电极由工件的两侧向焊接处馈电，如图6-14所示。单面点焊主要用于电极难以从工件两侧接近工件或要求工件一侧压痕较浅的场合。4工业机器人点焊应用点焊机器人的操作与安全1.点焊机器人的操作点焊机器人普遍采用示教方式工作，即通过示教器的操作键引导机器人到达起始点，然后用按键确定位置、运动方式、焊钳姿态及各种焊接参数，还可确定周边设备的运动速度等。焊接参数包括电流、压力、焊接时间等。示教完毕后，机器人控制系统进入程序编辑状态，焊接程序生成后即可进行焊接。2.点焊机器人的安全同弧焊机器人，此处不再赘述。503工业机器人包边应用工业机器人包边应用机器人包边系统标准的机器人包边系统包括滚轮、机器人本体、机器人控制系统（未在图6-15中）、压力控制及输送系统、模具及定位工装等，如图6-15所示。1工业机器人包边应用机器人包边系统1.滚轮将滚轮压在需要加工的平面上，用一个旋转轴控制滚轮的移动，即可完成滚轮包边操作。滚轮主要分为推式滚轮、推拉式滚轮两种，如图6-16所示。1工业机器人包边应用机器人包边系统1.滚轮滚轮的结构如图6-17所示，包括以下部分。·机器人抓取单元：用于与机器人的连接及控制。·固定销栓：用于固定机器人与滚轮。·空气供给、气缸：负责空气供应及滚轮的行程支持。·滚轮本体：包边的实际操作部分。·摇轴、终止行程轴。1工业机器人包边应用机器人包边系统2.压力控制及输送系统（l)比例阀压力控制比例阑压力控制过程：机器人控制系统向比例阀传送控制信号，同时接收其反馈信号，实现对气缸输入压力的控制，最终实现对滚轮与工件间压力的控制，如图6-18所示。1工业机器人包边应用机器人包边系统2.压力控制及输送系统(2)机械式压力控制机械式压力控制是指通过压力刻度尺来控制滚轮与工件间的压力，如图6-19、图6-20所示。1工业机器人包边应用机器人包边系统3.机器人本体与定位工装包边工艺对机器人本体的性能、定位工装的精度要求较高，因此选型时要充分考虑机器人本体的工作范围、负载、重复定位精度及运行速度等参数，同时要考虑定位工装的加工材料、加工精度对包边工件的影响。定位工装的主要作用是工件的定位、夹紧，以保证工件的工艺尺寸在工艺要求的合理范围内，按照工艺要求，定位工装可以设计成单一定位工装和柔性定位工装两种，单种工件的定位，即包边机器人只能完成一种工件的加工，包装机器人的包边头不可通过快换装置更换，如图6-21所示。而柔性定位工装可通过辅助转台的旋转来切换不同的工件，包边机器人按照工艺要求能完成不同工件的作业任务，包边机器入也可利用快换装置，通过切换工装夹具和包边头来完成不同工件的作业任务，如图6-22所示。1工业机器人包边应用机器人包边系统1工业机器人包边应用包边机器人的工艺方法包边机器人灵活的工作方式，可以适应多种车型的包边工艺要求，通常用于前后车门、左右车门、发动机盖、后备箱盖（四门两盖）、天窗、翼子板等工位。在包边时，包边头通过压力控制及输送系统将压力传给滚轮，滚轮施加作用力将工件在冲压过程中预留的翻边向内侧翻折。2工业机器人包边应用包边机器人的工艺方法包边一般分为三步：首先将工件翻边从100°~9矿翻折至80°~60°'称为预包边1;然后将其从80°~60°翻折至45°~30°'称为预包边2,最后将其从45°~30°翻折至00'从而将外板的翻边紧紧压住内板，使外板和内板整合成一体，称为终包边。四门两盖一般采用三道包边(60°、30°、如图6-23所示。根据生产工艺的不同包边角度也会发生变化，比如有的汽车制造企业的发动机盖包边会增加第4道工艺即水滴包边。2工业机器人包边应用包边机器人的工艺方法使用包边机器人的优点如下。·成本低。·单个机器人可以包边多个工件，包边工具可更换。·扩容简单。·可以通过修改机器人程序来适应工件的变化。2工业机器人包边应用机器人包边质量参数机器人包边质量的好坏直接影响车身装配的尺寸精度、车身覆盖件的表面质量、整车的外观美观性及强度，因此，控制机器人包边质量尤为重要。影响机器人包边质蜇的主要参数有包边步数、包边速度、包边压力、工装定位精度、胎模质量等。3工业机器人包边应用机器人包边质量参数1.包边步数包边步数通常是指机器人示教的轨迹点的数量，一般情况下要求轨迹点分布均匀，否则可能由于轨迹变化影响包边质量。在些特殊位置（如拐角处）应尽量增加机器人的运行轨迹点（且分布均匀），这样有利于对包边质量的控制。3工业机器人包边应用机器人包边质量参数2.包边速度包边速度通常是指机器人作业时的运行速度，包边速度需要根据工艺要求进行调整，主要考虑工件的厚度、材质及包边位置的形状等。包边速度过快，会导致工件滚压部位起皱，降低工件包边质量；包边速度过慢，则会增加工件制造时间，从而影响制造成本。因此针对不同工件，合理选择包边速度是机器人包边质量控制的途径之一。3工业机器人包边应用机器人包边质量参数3.包边压力在机器人包边过程中，合理控制对滚轮施加的压力是获得良好包边质蜇的关键。包边压力大，会破坏叛金，造成工件包边开裂，在外板外表面形成包边印，造成工件表面质量缺陷；包边压力小，则会造成包边过松、包边起皱等问题，不能满足产品设计要求。另外，滚轮压力控制不均匀也易造成工件在涂密封胶、过油漆烘烤之后出现气泡，影响包边工件外观质量。包边工艺不同，包边压力也不同，如发动机盖三道包边中的每道，包边压力都不同。3工业机器人包边应用机器人包边质量参数4.工装定位精度工装定位精度直接影响包边前工件内外板的相互关系，从而影响包边质量。工装定位精度高，有利于保持工件质量的致性。夹持压力是指定位工装上各压头作用于工件上的力，夹持压力的大小会影响工装定位精度，夹持压力过大，会造成工件表面有印痕，从而影响包边质益；夹持力过小，则不利于工装定位，从而影响工装稳定性。3工业机器人包边应用机器人包边质量参数5.胎模质量包边胎模采用整体铸造数控加工而成，其型面与工件外板的型面相吻合，它的定位精度直接影响工件的整体尺寸精度。胎模定位精度直接影响包边前工件内外板的相互关系，从而影响包边质最，而胎模的表面质簸会直接反映在工件外板表面上。在实际的生产过程中，影响包边质噩的因素有很多，滚轮的磨损及其在滚压过程中产生的饭金碎屑也会影响滚轮，从而导致工件表面出现问题。因此滚轮的形状、表面质量和硬度对包边质簸的影响也很大。其他影响因素包括包边轨迹离线编程精度，包边工具及胎模标定精度，工件的公差、材质、厚度及形状等。304工业机器人涂胶应用工业机器人涂胶应用机器人涂胶系统机器人涂胶系统（以SCA涂胶系统为例）包括机器人本体、机器人控制系统、胶料泵、控制块、定量胶枪、连接件（胶料管线、电缆）、APC3000系统柜等。1工业机器人涂胶应用涂胶机器人的工艺方法涂胶工艺在汽车自动化生产线中的应用主要包括车身涂胶、风挡玻璃涂胶两种。1.车身涂胶在车身的各个工艺板块中均要用到涂胶工艺。车身涂胶采用的胶水包括包边胶、点焊胶、支撑减震胶等，从主基材上可分为橡胶类、环氧类、塑溶类三类。它们的共性包括：·能附着在油面钢板上；·有良好的耐水洗脱性；·能固化于电泳烘房内或中频加热装置中；·对后续的涂装工艺无不良影响。205工业机器人搬运应用工业机器人搬运应用机器人搬运系统1.机器人本体机器人本体的选型很重要，要充分考虑机器人本体的重复定位精度、负载及工作半径等因素，选择最适合生产制造工艺要求的类型。对应的机器人控制系统的选择一般要根据实际生产中其与上位控制系统(PLC等）之间的通信方式而定，要尽可能预留一些I/0模块，便于后期工程改造或功能扩展。1工业机器人搬运应用机器人搬运系统2.电气控制系统电气控制系统是实现搬运机器人与抓手（执行机构）信号连接的装置，根据实际控制I/0端的数量及通信速度的要求，可以采用点到点控制方式或网络通信协议控制方式。目前自动化程度较高的生产线都采用网络通信协议控制方式，其主要优点是便于维护，缺点是设计成本较高。3.抓手抓手是实现物料搬运的执行机构，一般包括定位机构（如定位销栓或定位块）、压紧机构、气缸、真空吸盘、传感器等。抓手一般为非标产品，需要根据实际的工艺要求进行设计，要充分考虑定位机构的分布、压紧机构的压紧力、整体质量及与外围设备的干涉情况等。1工业机器人搬运应用机器人搬运系统4.快换装置（可选）快换装置能使同一个机器人实现不同的工艺要求，如一个机器人可能要执行焊接和搬运两个动作，利用快换装置可以有效解决此类问题。快换装置的选型要注意以下几个问题。·机器人负载及被抓放工件的质量要求。·快换装置的定位精度。·快换装置与外围设备通信的要求。1工业机器人搬运应用搬运机器人的工艺方法搬运机器人因其较高的定位精度、柔性的工作方式而被广泛用于焊装大型工件的搬运，冲压系统的上下料，拆跺、码堍及总装车间的装配等工艺中。206工业机器人激光焊接应用工业机器人激光焊接应用机器人激光焊接系统1.激光器激光器是所有激光应用产品的核心部件，种类很多，可按照激光工作物质、激励方式、运转方式、输出波长范围等几个方面对其进行分类。根据工作物质，激光器可分为两大类：固体激光器和气体激光器。固体（晶体和玻璃）激光器采用的工作物质是由能够把产生受激辐射作用的金属离子掺入晶体或玻璃基质中的发光中心制成的。固体激光器所用的材料为红宝石钦玻璃等。1工业机器人激光焊接应用机器人激光焊接系统1.激光器激光器是所有激光应用产品的核心部件，种类很多，可按照激光工作物质、激励方式、运转方式、输出波长范围等几个方面对其进行分类。根据工作物质，激光器可分为两大类：固体激光器和气体激光器。固体（晶体和玻璃）激光器采用的工作物质是由能够把产生受激辐射作用的金属离子掺入晶体或玻璃基质中的发光中心制成的。固体激光器所用的材料为红宝石钦玻璃等。固体激光器的输出能滥小，约为1~50J,产生脉冲激光，其加热脉冲持续时间极短（小于lOms)，因而焊点可小到几十至几百微米(µm)，焊接精度高，适用于0.5mm以下厚度的金属销片的点焊、连续点焊或直径为0.6mm以下的金属丝的对接焊，固体激光器广泛用于焊接微型、精密、排列密集对受热敏感的电子组件和仪器部件。1工业机器人激光焊接应用机器人激光焊接系统2.AL03激光焊接头AL03激光焊接头由ScansonicGmbh公司在汽车行业积累长时间经验后，结合顾客的需求而开发的产品。以往，不同的加工过程需要使用不同的激光加工光学系统，但目前AL03系列产品已经融合了这些不同的系统。1工业机器人激光焊接应用机器人激光焊接系统3.送丝系统激光纤焊主要靠熔化焊丝、填充焊缝实现焊接，焊缝质量的好坏与送丝系统密切相关。机器人激光钉焊送丝系统的工作原理与常见的MIG焊、MAG焊的送丝系统基本相同，都是靠电机驱动压紧轮旋转，靠焊丝与压紧轮之间的摩擦力来推动焊丝，但是由于机器人激光纤焊系统的焊接速度快，对焊接参数的敏感度比较高，且焊缝窄，一般对其焊接结果都有很高的外观要求。为确保焊丝的稳定输出，送丝系统常采用两极送丝机构，焊丝盘安装在从送丝机侧。从送丝机的主要作用是确保抽丝顺畅，尽晕为主送丝机削减焊丝盘转动惯量产生的抽丝阻力，而主送丝机安装在尽量靠近焊丝输出的侧。此外主送丝机上还有焊丝测速器，可实时监控送丝速度，并通过控制系统设置所需的送丝速度。控制系统与整个激光焊接系统之间有信号通路，能够实现焊接前焊丝尖点到激光靶心的适时补偿，避免焊缝起始处缺料。1工业机器人激光焊接应用机器人激光焊接系统4.机器人本体和机器人控制系统机器人本体是激光焊接系统的执行单元，其任务是携带激光焊接头，按照预先编写好的焊接轨迹并调用相应的焊接参数来完成焊接。预先编写好的各项焊接参数包括激光器的激光功率、激光焊接头的焦点能晕、送丝系统的送丝速度和机器人的焊接速度等。调配到各个焊接轨迹点后，机器人做空间运动，逐点执行以完成焊接，合理的焊接轨迹对保证焊接质量至关重要。1工业机器人激光焊接应用激光焊接机器人的工艺方法1.熔化焊（热传导焊）熔化焊：在激光光斑上功率密度不高(<105W/cm2)的情况下，金属表面在加热时不会超过其沸点，所吸收的激光转变为热能后，通过热传导将工件熔化，熔池轮廓近似为半球形。这种熔化焊的过程类似于非熔化极电弧焊。但熔化焊中的激光大部分被反射，熔化焊适用于薄小工件的焊接且焊接速度慢。2工业机器人激光焊接应用激光焊接机器人的工艺方法2.小孔焊（深熔焊）小孔焊：当激光光斑上的功率密度足够大时（习06W/cm2)，金属在激光的照射下被迅速加热，其表面温度在极短的时间内升高到沸点，金属发生气化；金属蒸气以一定的速度离开熔池，产生1个附加压力反作用于熔化的金属，使其向下凹陷，在激光光斑下产生1个小凹坑；随着加热过程的进行，激光可直接射入坑底形成一个细长的“小孔”；当金属蒸气的反冲压力与液态金展的表面张力和重力平衡后，小孔不再继续深入。当光斑的功率密度很大时，产生的小孔将贯穿整个金属板，形成深穿透焊缝（或焊点）。小孔焊熔深大，熔池深宽比也大。在机械制造领域，除一些薄小的工件之外，一般都选用小孔焊。2工业机器人激光焊接应用激光焊接机器人的工艺方法3.激光扦焊激光针焊：使用熔点比母材低的填充金属（称为针料），在低于母材熔点、高于纤料熔点的温度下，利用液态纤料在母材表面润湿、铺展，在母材间隙中填缝，与母材相互溶解与扩散，实现工件间的连接。2工业机器人激光焊接应用激光焊接机器人的工艺方法4.激光复合焊激光－电弧复合焊栠合了大熔深、高速度和小变形的优点，又具有间隙敏感度低、焊接适应性好的特点