基于KUKA30L16型机器人自动扶梯角钢桁架焊接工作站研制与应用

摘要

随着机器人技术的发展以及制造业对焊接质量要求的不断提高，在生产中采用机器人自动焊接技术已成为焊接作业发展的必然趋势。
　　本课题来源于国内某知名自动扶梯生产企业的工艺研发项目。项目的主要目的是针对新型自动扶梯角钢桁架生产过程中生产效率低、焊接质量不稳定、生产环境差等问题，首次将焊接机器人工作站引入自动扶梯桁架焊接生产中，提升了自动扶梯桁架的焊接水平和焊接效率。
　　本文首先分析了扶梯桁架结构特点、焊接工艺、操作场地、现有生产能力等条件，对整个机器人焊接工作站提出了一个总体设计要求。然后在总体设计要求的框架下分别对焊接机器人、机器人双向滑轨、焊接工装夹具、焊接电源、清枪装置、送丝系统、供气系统、安全系统等子系统进行选型和设计，从而完成整个焊接机器人工作站的研制。最后对机器人工作站在实际焊接工作过程中的出现的多类问题进行了探讨和分析，并给出了具体的解决方案。
　　经过一段时间实际投入使用，整套机器人自动焊接系统在生产中反馈良好，证明该机器人工作站能够满足扶梯桁架焊接生产要求，基本上达到了最初立项时的既定目标。提高了生产效率、优化了焊接质量、减低了人力成本，对企业具有积极地意义。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 自动扶梯市场分析

1．3 焊接机器人技术发展现状

1．4 自动扶梯桁架使用机器人焊接目的和意义

1．5 本论文研究内容

第二章 自动扶梯桁架焊接工艺分析

2．1 引言

2．2 自动扶梯桁架的总体结构

2．2．1 自动扶梯桁架主要部件

2．2．2 扶梯桁架的基本参数

2．2．3 自动扶梯桁架结构分析

2．3 自动扶梯桁架焊接工艺流程

2．4 扶梯桁架焊缝工艺要求

2．5 桁架焊接参数的设定

2．6 自动扶梯桁生产现状分析

2．7 小结

第三章 自动扶梯桁架焊接机器人工作站总体方案设计

3．1 引言

3．2 机器人工作站详细方案设计

3．2．1 场地规划

3．2．2 机器人布局

3．2．3 焊接工装设计要求

3．3 机器人系统选型

3．3．1 机器人本体选型

3．3．2 机器人控制柜选型

3．4 机器人滑台的设计

3．5 焊接夹具工装的设计

3．6 焊接系统的选型及焊接参数的设定

3．6．1 焊接电源的选型

3．6．2 焊枪的选型

3．6．3 送丝系统的选型

3．6．4 清枪清理装置的选型

3．7 机器人部分电气控制系统选型

3．8 集中供气系统选型

3．9 安全系统设计

3．9．1 安全门及护栏设计

3．9．2 急停开关、拉绳开关设计

3．9．3 机器人轴硬限位安全开关

3．9．4 机器人防撞枪装置选型

3．9．5 工装部分气缸升降机构与伺服行走机构互锁控制

3．9．6 设定机器安全区域及机器人轴位置监控

3．10 工艺流程设计

3．10．1 操作工艺流程设计

3．10．2 预计生产节拍

3．10．3 焊接质量控制要求

3．10．4 特殊工艺要求

3．11 方案经济效益分析

3．12 方案风险分析

3．13 小结

第四章 焊接机器人基本结构与控制原理

4．1 引言

4．2 KUKA 30L16型机器人运动学分析

4．2．1 KUKA 30L16型机器人正向运动学的解

4．2．2 KUKA 30L16型机器人逆向运动学的解

4．3 KUKA 30L16型机器人示教编程

4．3．1 KUKA机器人的示教方式

4．3．2 KUKA机器人主要示教设备

4．3．3 KUKA机器人示教编程主要内容

4．3．4 KUKA机器人焊接程序示例

4．4 小结

第五章 KUKA 30L16型机器人实操中的效果和问题

5．1 引言

5．2 机器人焊接焊缝效果

5．2．1 焊缝外观效果

5．2．2 焊缝熔合效果

5．3 实际生产效率

5．4 焊接机器人试用过程中发生的问题及解决方案

5．4．1 焊枪与桁架结构干涉问题

5．4．2 机器人与工装设备碰撞问题

5．4．3 非标桁架焊接问题

5．4．4 焊接过程中型材变形问题

5．4．5 焊接机器人的备件问题

5．4．6 焊缝跟踪的问题

5．4．7 有害弧光、焊烟的处理

5．5 小结

第六章 总结与展望

6．1 本文总结

6．2 课题展望

参考文献

附表

致谢