項(xiàng)目五帶外部軸焊接機(jī)器人工作站

編程與操作工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)場(chǎng)編程與操作教材內(nèi)容任務(wù)一

帶外部軸焊接機(jī)器人工作站的安

裝與準(zhǔn)備

任務(wù)二

帶外部軸的焊接模塊的安裝與測(cè)試任務(wù)三

焊接工具坐標(biāo)系的標(biāo)定與驗(yàn)證任務(wù)四

焊接機(jī)器人程序調(diào)試與運(yùn)行項(xiàng)目目標(biāo)

知識(shí)目標(biāo)1)了解焊接機(jī)器人的基本概念及類型。2)了解焊接機(jī)器人的工具和設(shè)備。3)掌握焊接指令的基本功能及應(yīng)用。4)掌握工具坐標(biāo)系的標(biāo)定及驗(yàn)證方法。5)掌握焊接機(jī)器人的程序設(shè)計(jì)。6)掌握焊接機(jī)器人程序的運(yùn)行、

調(diào)試和優(yōu)化。技能目標(biāo)1)能夠根據(jù)工作任務(wù)和布局圖要求,安裝帶外部軸的焊接機(jī)器人工作站。2)能夠根據(jù)工作任務(wù)要求,完成焊接工具坐標(biāo)系的標(biāo)定與驗(yàn)證。3)能夠根據(jù)工作任務(wù)要求,完成帶外部軸的焊接模塊的安裝與測(cè)試。4)能夠根據(jù)工作任務(wù)要求,創(chuàng)建焊接程序。5)能夠根據(jù)工作任務(wù)要求,運(yùn)行焊接機(jī)器人程序,并進(jìn)行調(diào)試和優(yōu)化。素質(zhì)目標(biāo)1)培養(yǎng)工匠精神,遵守職業(yè)規(guī)范,增強(qiáng)安全意識(shí)和環(huán)保意識(shí)。2)培養(yǎng)協(xié)同合作能力,多參與實(shí)訓(xùn)室清潔、

維護(hù)保養(yǎng)活動(dòng),熟悉“6S”管理制度。項(xiàng)目目標(biāo)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用編程證書技能要求-初級(jí)1.2.2能夠根據(jù)操作手冊(cè)，創(chuàng)建工具坐標(biāo)系，并使用四點(diǎn)法、六點(diǎn)法等方法進(jìn)行工具坐標(biāo)系標(biāo)定2.1.3能夠根據(jù)工作任務(wù)要求，選擇和使用手爪、吸盤、焊槍等末端操作器3.1.1能夠使用示教盒創(chuàng)建程序，對(duì)程序進(jìn)行復(fù)制、粘貼、重命名等編輯操作3.1.2能夠根據(jù)工作任務(wù)要求使用直線、圓弧、關(guān)節(jié)等運(yùn)動(dòng)指令進(jìn)行示教編程3.1.3能夠根據(jù)工作任務(wù)要求修改直線、圓弧、關(guān)節(jié)等運(yùn)動(dòng)指令參數(shù)和程序項(xiàng)目描述

焊接機(jī)器人是從事焊接的工業(yè)機(jī)器人。

在工業(yè)生產(chǎn)中,焊接機(jī)器人常用于汽車制造、

航空航天、

電子電器等領(lǐng)域,其可以實(shí)現(xiàn)高效率、

高質(zhì)量的焊接作業(yè),減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

本項(xiàng)目主要以帶外部軸的焊接模塊為例,利用工業(yè)機(jī)器人搭載模擬焊接工具實(shí)訓(xùn)套件,通過(guò)示教器手動(dòng)操作,編寫焊接程序,模擬工業(yè)機(jī)器人焊接工作站夾具的設(shè)定,實(shí)現(xiàn)工件焊接路徑的規(guī)劃,同時(shí)通過(guò)單步、

連續(xù)運(yùn)行,完成焊接機(jī)器人的單步、

連續(xù)運(yùn)行并調(diào)試,最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行。平臺(tái)準(zhǔn)備任務(wù)一帶外部軸焊接工作站的安裝與準(zhǔn)備—任務(wù)準(zhǔn)備

焊接機(jī)器人是從事焊接的工業(yè)機(jī)器人,它由工業(yè)機(jī)器人和焊接設(shè)備兩部分組成。

工業(yè)機(jī)器人由工業(yè)機(jī)器人本體和控制柜中的硬件和軟件組成;焊接裝備,就以弧焊及點(diǎn)焊為例,如圖5-1和圖5-2所示,由焊接電源、

控制系統(tǒng)、

送絲機(jī)(弧焊)、

焊槍(鉗)等組成。

對(duì)于智能焊接機(jī)器人而言還配有傳感系統(tǒng),如激光、

攝像傳感器、

控制裝置等。一、焊接機(jī)器人任務(wù)一帶外部軸焊接工作站的安裝與準(zhǔn)備—任務(wù)準(zhǔn)備

帶外部軸焊接機(jī)器人工作站采用鋁材加工而成,包含工業(yè)機(jī)器人、

焊接工具和焊接模塊等,焊接模塊和焊槍如圖5-3所示。

焊接模塊主要包含一臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)、

變位機(jī)、

支架、

翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、

夾具等。

工作時(shí)由可編程控制器(PLC)通過(guò)脈沖信號(hào)控制伺服驅(qū)動(dòng)器對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng),電動(dòng)機(jī)運(yùn)行帶動(dòng)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行翻轉(zhuǎn),模擬工業(yè)機(jī)器人弧焊典型應(yīng)用中的帶變位機(jī)的復(fù)雜工件焊接。

工作時(shí),注意將焊接模塊安裝在桌面上合適位置,將焊接工具放置于夾具庫(kù)位內(nèi),并檢查設(shè)備氣壓是否正常。二、組成及功能任務(wù)一帶外部軸焊接工作站的安裝與準(zhǔn)備—任務(wù)準(zhǔn)備

焊槍是指焊接過(guò)程中,執(zhí)行焊接操作的部分,是用于氣焊的工具,形狀像槍,前端有噴圖5-4焊接機(jī)器人常用焊槍嘴,噴出高溫火焰作為熱源。

它使用靈活,方便快捷,工藝簡(jiǎn)單。

根據(jù)送絲方式的不同,焊槍可分成拉絲式焊槍和推絲式焊槍兩類。

圖5-4所示為焊接機(jī)器人常用焊槍。三、焊接工具計(jì)劃與決策任務(wù)一帶外部軸焊接工作站的安裝與準(zhǔn)備—任務(wù)分析1.工作計(jì)劃引導(dǎo)問(wèn)題1：了解焊接機(jī)器人工作站的組成及功能,思

考

如

何

進(jìn)

行

焊

接

模

塊

的

機(jī)

械安裝。引導(dǎo)問(wèn)題2：了解工業(yè)機(jī)器人焊接工藝,思考如何安裝焊接工具。計(jì)劃與決策任務(wù)一帶外部軸焊接工作站的安裝與準(zhǔn)備—任務(wù)分析2.進(jìn)行決策

引導(dǎo)問(wèn)題1：分組討論該焊接機(jī)器人工作站的安裝步驟,合理分析焊接機(jī)器人的工作空間。

引導(dǎo)問(wèn)題2：師生討論并確定焊接機(jī)器人焊接工具的安裝步驟和焊接工藝,設(shè)置HOME點(diǎn)。1、項(xiàng)目學(xué)習(xí)準(zhǔn)備任務(wù)一帶外部軸焊接工作站的安裝與準(zhǔn)備—任務(wù)實(shí)施1）根據(jù)任務(wù)要求,指導(dǎo)教師事先了解教學(xué)焊接機(jī)器人工作站,清點(diǎn)設(shè)備所需的功能模塊,做好用電安全檢查和測(cè)試,做好預(yù)案(觀察路線、學(xué)生分組等)。2）指導(dǎo)教師對(duì)操作的安全規(guī)范做出要求，并進(jìn)行學(xué)生任務(wù)分配，如表3-2所示。任務(wù)一帶外部軸焊接工作站的安裝與準(zhǔn)備—任務(wù)實(shí)施2.認(rèn)識(shí)焊接機(jī)器人工作站的組成及功能通過(guò)課堂學(xué)習(xí),認(rèn)識(shí)工業(yè)機(jī)器人本體、焊接工具及碼垛模塊,觀察并記錄安裝布局位置。3.對(duì)工業(yè)機(jī)器人焊接工作站進(jìn)行硬件搭建根據(jù)實(shí)訓(xùn)室安全操作規(guī)范,進(jìn)行焊接機(jī)器人工作站的硬件搭建,其步驟如下:1)打開(kāi)模塊存放柜,找到焊接模塊套件、

快換裝置以及內(nèi)六角扳手。2)把焊接模塊套件放置在桌面上,選擇合適的螺釘,把焊接模塊套件安裝至焊接機(jī)器人工作空間的合理位置。3)安裝焊接工具:首先把焊接工具與焊接機(jī)器人的快換裝置安裝至焊接機(jī)器人六軸法蘭盤上,再把焊接工具安裝至另一個(gè)快換裝置上,連接氣路。4)將焊接工具放置于夾具架上,完成硬件布局。任務(wù)一帶外部軸焊接工作站的安裝與準(zhǔn)備—任務(wù)實(shí)施4.對(duì)焊接機(jī)器人進(jìn)行HOME點(diǎn)示教和氣路測(cè)試將對(duì)焊接機(jī)器人進(jìn)行HOME點(diǎn)示教和氣路測(cè)試的步驟記錄于表4-3中。5.實(shí)訓(xùn)總結(jié)任務(wù)一帶外部軸焊接工作站的安裝與準(zhǔn)備—任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)一帶外部軸焊接工作站的安裝與準(zhǔn)備—任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)一帶外部軸焊接工作站的安裝與準(zhǔn)備—任務(wù)反饋拓展訓(xùn)練1.焊接機(jī)器人主要應(yīng)用在哪些行業(yè)及領(lǐng)域?具有什么特點(diǎn)?2.簡(jiǎn)述焊接機(jī)器人工作站的組成及功能。3.焊接機(jī)器人工作站具有哪些焊接工具可以配合使用?4.焊接機(jī)器人工作站的焊接對(duì)象是否需要規(guī)則布置?說(shuō)明理由。5.簡(jiǎn)述焊接機(jī)器人工作站安裝的過(guò)程、

安裝過(guò)程遇到的問(wèn)題及解決方法。任務(wù)二焊接模塊的安裝與測(cè)試——任務(wù)準(zhǔn)備

一、帶外部軸的焊接機(jī)器人焊接機(jī)器人通過(guò)增加外部軸可以提高焊接作業(yè)的靈活性和精確性,常見(jiàn)的焊接機(jī)器人外部軸有焊接變位機(jī)、

軌道行走系統(tǒng)、

視覺(jué)跟蹤裝置、

清槍站等,這些外部軸可以和焊接機(jī)器人進(jìn)行搭配來(lái)完成日常工作。

焊接機(jī)器人在工作中能夠提高焊接效率,幫助穩(wěn)定焊接質(zhì)量,但單獨(dú)的焊接機(jī)器人在生產(chǎn)線中作用有限。

增加外部軸可以提高它的靈活性,焊接變位機(jī)可以翻轉(zhuǎn)工件,以提高焊接靈活度;軌道行走系統(tǒng)可以擴(kuò)大焊接范圍;視覺(jué)跟蹤裝置可以實(shí)時(shí)跟蹤焊縫位置,提高焊接精度;清槍站在工作中可以自動(dòng)清理焊槍里的焊渣并進(jìn)行剪絲噴油,提高生產(chǎn)效率一、帶外部軸的焊接機(jī)器人

任務(wù)二焊接模塊的安裝與測(cè)試——任務(wù)準(zhǔn)備

二、焊接機(jī)器人的外部軸類型(1)焊接變位機(jī)

焊接變位機(jī)有很多種類型,常見(jiàn)的焊接變位機(jī)有單軸焊接變位機(jī)、雙軸焊接變位機(jī)、

三軸焊接變位機(jī)等。

根據(jù)型號(hào)不同,焊接變位機(jī)可以應(yīng)用到不同領(lǐng)域。

焊接機(jī)器人和焊接變位機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng),當(dāng)焊接機(jī)器人完成一面圓弧的焊接后,焊接變位機(jī)自動(dòng)翻轉(zhuǎn)到另外一面圓弧進(jìn)行焊接作業(yè)。(2)軌道行走系統(tǒng)

軌道行走系統(tǒng)也是焊接機(jī)器人常見(jiàn)的外部軸,焊接機(jī)器人的行走軌道通常是在它本身行程不夠的情況下加裝的,讓焊接機(jī)器人在設(shè)定的軌道上行走。

軌道行走系統(tǒng)通常用于大型工件的焊接工作,已應(yīng)用到汽車制造、

機(jī)械制造、

大型箱體等領(lǐng)域。(3)視覺(jué)跟蹤裝置

焊接機(jī)器人加裝視覺(jué)跟蹤可以提高焊接精度,焊縫跟蹤功能多數(shù)是配合焊接機(jī)器人的電弧傳感器進(jìn)行工作的,可以檢測(cè)出焊縫的位置,邊檢測(cè)邊焊接,穩(wěn)定焊接的精確度。(4)清槍站

清槍站可以自動(dòng)清理焊接機(jī)器人焊槍內(nèi)的飛濺物,確保氣體暢通無(wú)阻,有效地阻隔空氣進(jìn)入焊接區(qū)域,清槍站可以對(duì)焊槍完成清槍、

噴油、

剪絲一體化操作,提高了焊接效率,確保了焊槍的清潔。二、焊接機(jī)器人的外部軸類型計(jì)劃與決策任務(wù)二焊接模塊的安裝與測(cè)試——任務(wù)分析1.工作計(jì)劃

引導(dǎo)問(wèn)題1：簡(jiǎn)述焊接機(jī)器人外部軸模塊的組成、

特性及其動(dòng)力源部件。

引導(dǎo)問(wèn)題2：如何控制焊接機(jī)器人外部軸?可以編寫外部軸的哪些控制功能來(lái)配合焊接機(jī)器人的作業(yè)?2.進(jìn)行決策

引導(dǎo)問(wèn)題1：分組討論與分析焊接機(jī)器人外部軸的安裝和調(diào)試步驟。

引導(dǎo)問(wèn)題2：師生討論并確定焊接機(jī)器人的焊接模塊的伺服控制測(cè)試方法。任務(wù)二焊接模塊的安裝與測(cè)試——任務(wù)實(shí)施

1.焊接模塊的安裝與拆卸

焊接模塊的安裝主要包括兩個(gè)部分,即機(jī)械安裝和電路安裝,操作步驟如下;拆卸的操作步驟則反之。1)利用內(nèi)六角扳手和螺釘旋具安裝伺服電動(dòng)機(jī)、變位機(jī)支架、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、夾具等部件。2)進(jìn)行伺服電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)線、

電源線和編碼器的安裝與測(cè)試,尤其是伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器的脈沖控制、

方向控制等信號(hào)線的連接。3)工作時(shí),由PLC通過(guò)脈沖信號(hào)控制伺服驅(qū)動(dòng)器對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng),電動(dòng)機(jī)運(yùn)行帶動(dòng)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行翻轉(zhuǎn)測(cè)試。任務(wù)二焊接模塊的安裝與測(cè)試——任務(wù)實(shí)施

2.焊接模塊伺服控制測(cè)試

焊接模塊伺服控制主要包括正向?qū)ぴc(diǎn)、

點(diǎn)動(dòng)正轉(zhuǎn)、

點(diǎn)動(dòng)反轉(zhuǎn)、

暫停以及絕對(duì)位置設(shè)定。

絕對(duì)位置包括水平位置一號(hào)位置,以及向前傾斜30°和向后傾斜30°的二號(hào)位置和三號(hào)位置,界面如圖5-5所示。

安裝焊接模塊后,可以配合人機(jī)界面(HMI)進(jìn)行伺服控制測(cè)試,同時(shí)也可以通過(guò)焊接機(jī)器人示教器上的DO[164]、DO[165]、DO[166]三個(gè)數(shù)字輸出信號(hào)進(jìn)行這三個(gè)位置的測(cè)試,如圖5-6所示。任務(wù)二焊接模塊的安裝與測(cè)試——任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)二焊接模塊的安裝與測(cè)試—任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)二焊接模塊的安裝與測(cè)試—任務(wù)反饋拓展訓(xùn)練1.簡(jiǎn)述焊接機(jī)器人焊接模塊的安裝和拆卸步驟。2.簡(jiǎn)述焊接機(jī)器人帶外部軸的類型,以及本項(xiàng)目外部軸的控制動(dòng)力源。3.簡(jiǎn)述焊接機(jī)器人在哪些應(yīng)用場(chǎng)合需要帶外部軸配合使用,并舉例說(shuō)明任務(wù)三焊接工具坐標(biāo)系的標(biāo)定與驗(yàn)證——任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)準(zhǔn)備

焊接機(jī)器人在進(jìn)行焊接作業(yè)之前,需要在其末端法蘭盤上安裝不同規(guī)格的焊接工具(焊槍),因此需要對(duì)工具坐標(biāo)系進(jìn)行標(biāo)定,如圖5-7所示,然后將焊接工具的坐標(biāo)信息輸送到焊接機(jī)器人控制柜中,才能準(zhǔn)確地控制焊接工具的運(yùn)動(dòng)。計(jì)劃與決策1.工作計(jì)劃

引導(dǎo)問(wèn)題1:手動(dòng)操作焊接機(jī)器人時(shí),為什么要?jiǎng)?chuàng)建焊接工具坐標(biāo)系?

引導(dǎo)問(wèn)題2:手動(dòng)操作焊接機(jī)器人時(shí),采用哪種方法標(biāo)定焊接工具坐標(biāo)系?

任務(wù)三焊接工具坐標(biāo)系的標(biāo)定與驗(yàn)證——任務(wù)分析計(jì)劃與決策任務(wù)三焊接工具坐標(biāo)系的標(biāo)定與驗(yàn)證——任務(wù)分析2.進(jìn)行決策

引導(dǎo)問(wèn)題1:分組討論該焊接機(jī)器人的焊接工具坐標(biāo)系的標(biāo)定方法和步驟。

引導(dǎo)問(wèn)題2:師生討論并確定焊接工具坐標(biāo)系的手動(dòng)線性調(diào)試和驗(yàn)證方法。任務(wù)三焊接工具坐標(biāo)系的標(biāo)定與驗(yàn)證——任務(wù)實(shí)施

根據(jù)六點(diǎn)法,進(jìn)行焊接機(jī)器人工具坐標(biāo)系的標(biāo)定訓(xùn)練,并驗(yàn)證。1.焊接工具坐標(biāo)系的標(biāo)定將標(biāo)定焊接工具坐標(biāo)系的具體步驟記錄在表5-10中。任務(wù)三焊接工具坐標(biāo)系的標(biāo)定與驗(yàn)證——任務(wù)實(shí)施2.焊接工具坐標(biāo)系的驗(yàn)證將驗(yàn)證焊接工具坐標(biāo)系的具體步驟記錄在表5-11中。任務(wù)三焊接工具坐標(biāo)系的標(biāo)定與驗(yàn)證——任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)三焊接工具坐標(biāo)系的標(biāo)定與驗(yàn)證—任務(wù)評(píng)價(jià)任務(wù)三焊接工具坐標(biāo)系的標(biāo)定與驗(yàn)證—任務(wù)反饋拓展訓(xùn)練1.簡(jiǎn)述焊接工具坐標(biāo)系的定義及標(biāo)定原因。2.焊接工具坐標(biāo)系標(biāo)定方法有哪些?3.焊接工具坐標(biāo)系標(biāo)定后的驗(yàn)證方法是什么?4.標(biāo)定焊接機(jī)器人焊接工具坐標(biāo)系的具體操作步驟是怎么樣的?5.簡(jiǎn)述焊接機(jī)器人在哪些應(yīng)用場(chǎng)合需要標(biāo)定工具坐標(biāo)系,并舉例說(shuō)明。任務(wù)四焊接機(jī)器人程序調(diào)試與優(yōu)化——任務(wù)準(zhǔn)備一、焊接指令

焊接指令也稱焊接運(yùn)動(dòng)指令,包括直線運(yùn)動(dòng)指令、

關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)指令、

焊接開(kāi)始指令和焊接結(jié)束指令。

焊接軌跡如圖5-8所示,即從焊接開(kāi)始點(diǎn)P1到焊接結(jié)束點(diǎn)P2。運(yùn)動(dòng)結(jié)束方式有FINE和CNT兩種。1)FINE表示精確到位。2)CNT表示圓滑過(guò)渡到位,該方式使焊接軌跡具有過(guò)渡圓弧。指令格式:LP[1]250cm/minFINE到達(dá)焊接開(kāi)始點(diǎn)。WELDSTART[A,B]A表示當(dāng)前選擇的焊接程序號(hào),B表示當(dāng)前選擇的焊接條件號(hào)。LP[2]WELD_SPEEDCNT100到達(dá)焊接結(jié)束點(diǎn),結(jié)束方式為圓滑過(guò)渡。WELDEND[A,B]焊接結(jié)束指令。任務(wù)四焊接機(jī)器人程序調(diào)試與優(yōu)化——任務(wù)準(zhǔn)備二、焊接機(jī)器人程序優(yōu)化與調(diào)試要求

二、焊接機(jī)器人程序優(yōu)化與調(diào)試要求根據(jù)焊接工藝要求調(diào)試焊接機(jī)器人程序,首先根據(jù)控制要求繪制優(yōu)化焊接機(jī)器人程序流程圖,然后創(chuàng)建焊接機(jī)器人主程序和子程序。

子程序主要包括焊接機(jī)器人系統(tǒng)初始化子程序、

取焊接工具子程序、

焊接子程序、

放置焊接工具子程序。

創(chuàng)建子程序前要先設(shè)計(jì)好焊接機(jī)器人的運(yùn)行軌跡及定義好焊接機(jī)器人的程序點(diǎn)。三、設(shè)計(jì)優(yōu)化焊接機(jī)器人程序的流程圖根據(jù)焊接機(jī)器人控制功能,設(shè)計(jì)優(yōu)化焊接機(jī)器人程序流程圖,如圖5-9所示。計(jì)劃與決策1.工作計(jì)劃

引導(dǎo)問(wèn)題1：簡(jiǎn)述創(chuàng)建焊接機(jī)器人程序的操作步驟。

引導(dǎo)問(wèn)