3-4 焊接机器人（课件）《机械制造工艺基础》上好课（劳动版·第八版）

《机械制造工艺基础》（劳动版)第八版 上好课—中职专业课 第三章 焊接 3-4 焊接机器人 教学目标 知识目标 1.能说出焊接机器人的三个发展阶段及其特征。 2.能列举焊接机器人的三个特点。 3.能区分点焊机器人和弧焊机器人的特点。 4.能说出焊接机器人系统的六个组成部分。 能力目标 1.通过图示分析，理解焊接机器人的系统组成。 2.通过对比分析，区分点焊机器人与弧焊机器人的应用场景。 情感目标 1.培养规范操作、安全焊接的职业意识。 2.养成认真听讲、积极思考、参与互动的学习习惯。 教学引入 这些机械臂在做什么？ 它们有什么优势？ 人工焊接有什么局限性？ 为什么企业要使用焊接机器人？ 知识讲授：焊接机器人 定义 在焊接生产领域代替焊工从事焊接任务的工业机器人。 多功能性 一台机器人可完成抓物、搬运、安装、焊接、卸料等多种任务。 知识讲授：发展阶段：第一代 名称：示教再现型机器人 特点：操作人员通过示教器“手把手”地教机器人完成动作，机器人会精确重复执行。 应用：目前已在生产中广泛应用。 知识讲授：发展阶段：第二代 名称：具有感知能力的机器人 能力：通过视觉或触觉系统识别和跟踪焊缝。 优势：能察觉工件变形并及时调整，保证焊接质量。 知识讲授：发展阶段：第三代 名称：智能型机器人 能力：具有学习、推理和自动规划能力。 趋势：向多传感、智能化的柔性加工单元方向发展。 知识讲授：最早应用 最早应用 -领域：汽车装配生产线上的电阻点焊。 -原因：过程相对简单，控制方便，对机器人精度要求较低。 知识讲授：焊接机器人的应用 知识讲授：点焊机器人的优势 ·提高效率和质量：大大提高了汽车装配焊接的生产效率和质量。 ·柔性焊接：改变程序即可在同一条生产线上对不同车型进行焊接。 知识讲授：复杂场合的应用：解决方案 问题：工件过大或形状复杂，焊枪无法到达指定位置。 解决方案：增加1~3个外部辅助轴。 方法一：机器人装于移动轨道或龙门架。 方法二：让工件移动或转动。 知识讲授：电弧焊机器人的应用 电弧焊机器人的应用 -关键技术：电弧传感器的开发与应用，解决了焊缝轨迹跟踪问题。 -最大特点：柔性，可通过编程随时改变焊接轨迹和顺序。 -适用场景：适用于品种变化大、焊缝短而多、形状复杂的产品。 知识讲授：其他应用领域 其他应用领域 机器人电弧焊不仅用于汽车制造业，还可用于： - 造船 - 机车车辆 - 锅炉 - 重型机械 知识讲授：焊接机器人的特点 能适应产品多样化 - 在一条生产线上可以生产若干种类型产品。 - 对生产量的变动和型号的更改，能迅速地改进生产线的重组更替。 知识讲授：焊接机器人的特点 可提高产品质量 · 倒逼提高零件、夹具、搬运工具等的精度。 · 焊接参数稳定，可得到稳定的高质量产品。 知识讲授：焊接机器人的特点 可提高生产效率 - 机器人的作业效率不随作业者变动，可以稳定生产计划。 - 可实现24小时不间断工作，从而提高生产效率。 知识讲授：焊接机器人的分类 点焊机器人 -应用：在汽车工业生产中应用广泛。 -特点：负荷大、动作快、工作点姿态要求严。 -早期作业：增强焊作业、定位焊作业。 知识讲授：焊接机器人的分类 点焊机器人：七点要求 1. 安装面积小，工作空间大。 2. 可快速完成小节距的多点定位。 3. 定位精度高（±0.25mm）。 4. 持重大（50~100kg）。 5. 内存容量大，示教简单。 6. 点焊速度与生产线速度匹配。 7. 有足够的自由度。 知识讲授：焊接机器人的分类 弧焊机器人 -应用：广泛应用于通用机械、金属结构制造等行业。 -定义：包括各种电弧焊附属装置在内的柔性焊接系统。 -性能要求：对运动轨迹要求较严，焊枪姿态可调范围大。 知识讲授：弧焊机器人 知识讲授：焊接机器人的组成 机器人要完成焊接作业，必须依赖于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分为驱动系统、机械结构系统、感受系统、机器人-环境交互系统、人-机交互系统和控制系统。 焊接机器人由机器人操作机、变位机、控制器、焊接系统(专用焊接电源、焊枪或焊钳等)、传感器、中央控制计算机和相应的安全设备等部件组成。 知识讲授：焊接机器人的组成 1. 机器人操作机 -角色：焊接机器人的执行机构（手臂）。 -组成：由驱动器、传动机构、连杆、关节及内部传感器等组成。 知识讲授：焊接机器人的组成 2. 变位机 作用：将被焊工件旋转（平移）到最佳的焊接位置。 功能：装夹和定位被焊工件。 配置：通常采用两台，一台焊接，一台装卸工件。 知识讲授：焊接机器人的组成 3. 控制器 -角色：整个机器人系统的神经中枢（大脑）。 -功能：负责处理工作过程中的全部信息和控制其全部动作。 知识讲授：焊接机器人的组成 4. 焊接系统 角色：完成作业的核心装备。 组成：由焊钳/焊枪、焊接控制器及水、电、气等辅助部分组成。 控制器功能：完成焊接参数输入、程序控制及故障自诊断。 知识讲授：焊接机器人的组成 5. 传感器 必要性：补偿工件的几何尺寸和位置误差，以及焊接热变形。 任务：实现工件坡口的定位、跟踪以及焊缝熔透信息的获取。 知识讲授：焊接机器人的组成 6. 安全设备 角色：系统安全运行的重要保障。 主要内容： • 过热、超限位、超速自断电保护。 • 工作空间干涉自断电保护。 • 人工急停装置。 传动部分 知识点背诵 一、三个发展阶段： 第一代：示教再现型、 第二代：感知型（视觉/触觉）、 第三代：智能型。 二、三个特点： 适应产品多样化、 提高产品质量、 提高生产效率。 三、系统组成关键点： 操作机：执行机构（驱动器、连杆、关节、编码盘） 焊接系统：点焊用焊钳，弧焊用焊枪 传感器：坡口定位、跟踪、熔透信息 安全设备：五种断电保护 + 人工急停 师生互动 问题 某企业需要焊接形状复杂的汽车零部件，焊缝短而多，产品品种变化大，需要经常更换焊接轨迹和焊接顺序。请问应该选择哪种焊接机器人？为什么？ 结论 三、弧焊机器人是包括各种电弧焊附属装置在内的柔性焊接系统，而不是一台以设计速度和姿态携带焊枪移动的单机 四、弧焊机器人的速度稳定性和轨迹精度为±（0.2~0.5）mm，能够满足复杂焊缝的跟踪要求 五、焊枪姿态对焊缝质量有一定影响，弧焊机器人在跟踪焊道的同时，焊枪姿态的可调范围较大，适合形状复杂的零部件焊接 应选择：弧焊机器人。 原因： 一、机器人电弧焊最大的特点是柔性，即可通过编程随时改变焊接轨迹和焊接顺序 二、弧焊机器人最适用于被焊工件品种变化大、焊缝短而多、形状复杂的产品 结论 单项选择题 1.第二代焊接机器人具备的主要能力是什么？（ ） A. 示教再现功能 B. 视觉或触觉感知能力 C. 学习和推理能力 D. 自动规划能力 正确答案：B 第二代焊接机器人是具有视觉或触觉感知能力的机器人，其视觉系统可以识别焊缝的空间位置和跟踪焊缝，触觉系统可通过触摸焊缝识别焊缝空间位置并跟踪焊缝。它能够察觉到被焊工件由于热变形而产生的焊缝位置变化，并能及时调整焊接位置保证焊缝质量。第一代具备的是示教再现功能，第三代具备的是学习、推理和自动规划能力。 课后练习 单项选择题 2.当焊接机器人的焊枪无法到达指定焊缝位置或姿态时，通常采用什么方法解决？（ ） A. 更换更小的焊枪 B. 降低焊接速度 C. 增加外部辅助方法增加机器人自由度 D. 减少焊接电流 正确答案：C 具体方法有两种：一是把机器人装于可移动的轨道小车或龙门架上，扩大机器人本身的作业空间；二是让工件移动或转动，使工件上的焊接部位进入机器人作业空间。也可以同时采用上述两种方法，让工件的焊接部位和机器人都处于最佳焊接位置。 课后练习 单项选择题 3.点焊机器人最初只用于哪种作业？（ ） A. 定位焊作业 B. 增强焊作业 C. 弧焊作业 D. 切割作业 正确答案：B 点焊机器人最初只用于增强焊作业，即在已拼接好的工件上增加焊点。后来为了保证拼接精度，才让机器人完成定位焊作业。增强焊是在工件已经初步拼接固定的基础上，通过增加焊点来增强连接强度。定位焊则是在工件拼接过程中，先进行点焊定位，为后续正式焊接提供准确的相对位置。 课后练习 简述安全设备在焊接机器人系统中的主要作用及具体包括哪些保护装置。 课后练习 安全设备是焊接机器人系统安全运行的重要保障，主要包括以下五种保护装置： 一、驱动系统过热自断电保护 二、动作超限位自断电保护 三、超速自断电保护 四、机器人系统工作空间干涉自断电保护 五、人工急停装置 课堂小结 1. 简述焊接机器人的三个发展阶段。 2. 列出点焊机器人的任意四个要求，并说明点焊机器人的早期作业类型有哪些。 3. 简述弧焊机器人的定义和轨迹精度要求。 4. 简述焊接机器人系统中传感器和安全设备的主要任务或内容。 课后作业 感谢观看 Lavf59.16.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.45 Lavf59.16.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.64 $