Poutre de boîte en acier (soudage robotisé)

Structure de la composition

    Le robot de soudage comprend principalement le robot et l’équipement de soudage. Le robot est composé du corps du robot et de l’armoire de commande (matériel et logiciel).        Les équipements de soudage, tels que le soudage à l’arc et le soudage par points, sont composés d’une alimentation de soudage (y compris son système de contrôle), d’un chargeur de fil (soudage à l’arc), d’un pistolet de soudage (pince), etc. Le robot intelligent doit également disposer d’un système de détection, tel qu’un capteur laser ou caméra et son dispositif de contrôle.

    Les robots de soudage produits dans le monde entier sont essentiellement des robots à joints, dont la plupart ont six axes. Parmi eux, les axes 1, 2 et 3 peuvent envoyer l’outil d’extrémité à différentes positions spatiales, tandis que les axes 4, 5 et 6 peuvent répondre aux différentes exigences de la posture de l’outil. La structure mécanique du corps du robot de soudage a principalement deux formes: l’une est une structure de parallélogramme et l’autre est une structure latérale (inclinable). Le principal avantage de la structure latérale (inclinable) est que les bras supérieurs et inférieurs ont une grande amplitude de mouvement, de sorte que l’espace de travail du robot peut presque atteindre une sphère. Par conséquent, le robot peut être suspendu à l’envers sur le rack pour économiser de l’espace au sol et faciliter la circulation des objets au sol. Cependant, les 2 et 3 axes de ce robot monté sur le côté sont des structures en porte-à-faux, ce qui réduit la rigidité du robot. Il convient généralement aux robots avec de petites charges, telles que le soudage à l’arc, la découpe ou la pulvérisation. Le bras supérieur d’un robot parallélogramme est entraîné par une tige de traction. La tige de traction et l’avant-bras forment les deux côtés d’un parallélogramme. D’où son nom. Le robot parallélogramme développé au début a un petit espace de travail (limité à l’avant du robot), ce qui est difficile à travailler à l’envers. Cependant, le nouveau type de robot parallélogramme (robot parallèle) développé depuis la fin des années 1980 a été en mesure d’étendre l’espace de travail vers le haut, l’arrière et le bas du robot, sans le problème de rigidité du robot de mesure, de sorte qu’il a reçu une attention généralisée. Cette structure convient aussi bien aux robots légers qu’aux robots lourds. Ces dernières années, les robots utilisés pour le soudage par points (avec une charge de 100 ~ 150 kg) utilisent principalement la structure du parallélogramme.

     Chaque axe des deux robots ci-dessus est en mouvement rotatif, de sorte que le servomoteur est entraîné par un réducteur cycloïdal (RV) (axe 1 ~ 3) et un réducteur harmonique (axe 1 ~ 6). Avant le milieu des années 1980, les servomoteurs à courant continu étaient utilisés pour les robots à entraînement électrique. Depuis la fin des années 1980, les pays sont passés successivement aux servomoteurs à courant alternatif. Parce que le moteur à courant alternatif n’a pas de balais en carbone et de bonnes caractéristiques dynamiques, le nouveau robot a non seulement un faible taux d’accidents, mais a également une forte augmentation du temps libre d’entretien et une accélération rapide (décélération). Pour certains nouveaux robots légers d’une charge inférieure à 16 kg, la vitesse de déplacement maximale du point central de l’outil (TCP) peut atteindre plus de 3 m/s, avec un positionnement précis et de petites vibrations. Dans le même temps, l’armoire de commande du robot utilise également un micro-ordinateur 32 bits et un nouvel algorithme, de sorte qu’il a pour fonction d’auto-optimiser le chemin et que la piste de course est plus proche de la piste d’enseignement.

Caractéristique

     Le soudage par points ne nécessite pas de robots de soudage très élevés. Étant donné que le soudage par points ne nécessite qu’un contrôle de la position ponctuelle, il n’y a pas d’exigence stricte sur la trajectoire de mouvement des pinces de soudage entre les points, ce qui explique également pourquoi les robots ne peuvent être utilisés que pour le soudage par points le plus tôt possible. Le robot pour le soudage par points doit non seulement avoir une capacité de charge suffisante, mais aussi une vitesse rapide, une action stable et un positionnement précis lors du passage d’un point à l’autre, afin de réduire le temps de travail et d’améliorer l’efficacité du travail. La capacité de charge du robot de soudage par points dépend du type de pinces de soudage utilisées. Pour les pinces de soudage séparées du transformateur, un robot avec une charge de 30 ~ 45 kg est suffisant. Cependant, d’une part, en raison du long câble secondaire et de la perte de puissance importante, il n’est pas propice pour le robot d’étendre les pinces de soudage dans la pièce à usiner pour le soudage; D’autre part, le câble oscille continuellement avec le mouvement du robot et le câble est rapidement endommagé. Par conséquent, à l’heure actuelle, l’utilisation de pinces de soudage intégrées augmente progressivement. La masse de ces pinces de soudage avec le transformateur est d’environ 70 kg. Considérant que le robot doit avoir une capacité de charge suffisante et être capable d’envoyer les pinces de soudage en position spatiale pour le soudage avec une grande accélération, le robot lourd avec une charge de 100 ~ 150 kg est généralement sélectionné. Afin de répondre aux exigences de courte distance et de déplacement rapide des pinces de soudage pendant le soudage par points continu. Le nouveau robot robuste a pour fonction de compléter un déplacement de 50 mm en 0,3 s. Cela met en avant des exigences plus élevées pour les performances du moteur, la vitesse de fonctionnement et l’algorithme du micro-ordinateur.

Conception structurelle

      Étant donné que le robot de soudage conçu fonctionne dans un environnement quasi plan et d’espace étroit, afin de s’assurer que le robot peut suivre automatiquement le cordon de soudure en fonction des informations de déviation du capteur d’arc, le robot conçu doit être compact, flexible et stable. Selon les caractéristiques de l’espace étroit, un petit robot de soudage mobile est développé. Selon les caractéristiques de mouvement de chaque structure du robot, la méthode de conception modulaire est utilisée, Le mécanisme du robot est divisé en trois parties: plate-forme mobile à roues, mécanisme de réglage de la torche de soudage et capteur d’arc. Parmi eux, en raison de sa grande inertie et de sa réponse lente, la plate-forme mobile à roues suit principalement la soudure grossièrement, le mécanisme de réglage de la torche de soudage est responsable du suivi précis de la soudure et le capteur d’arc complète l’identification en temps réel de la déviation de la soudure. De plus, le contrôleur du robot et le pilote du moteur sont intégrés sur la plate-forme mobile du robot pour la rendre plus petite. Dans le même temps, afin de réduire l’impact de la poussière sur les pièces mobiles dans un environnement de soudage difficile, une structure entièrement fermée est adoptée pour améliorer la fiabilité du système.

Équipement

   L’équipement de soudage du robot de soudage par points adopte les pinces de soudage intégrées et le transformateur de soudage est installé derrière les pinces de soudage, de sorte que le transformateur doit être miniaturisé autant que possible. Pour les transformateurs de petite capacité, une fréquence de puissance de 50 Hz AC peut être utilisée. Pour les transformateurs de grande capacité, la technologie de l’onduleur a été utilisée pour changer la fréquence de puissance 50Hz AC à 600 ~ 700Hz AC, réduisant ainsi le volume du transformateur. Après la transformation de la tension, 600 ~ 700Hz AC peut être directement utilisé pour le soudage, et la rectification secondaire peut également être effectuée pour le soudage DC. Les paramètres de soudage sont ajustés par minuterie. La nouvelle minuterie a été informatisée, de sorte que l’armoire de commande du robot peut contrôler directement la minuterie sans interface supplémentaire. Les pinces de soudage du robot de soudage par points utilisent généralement des pinces de soudage pneumatiques. L’ouverture entre les deux électrodes des pinces de soudage pneumatiques n’a généralement que deux temps. Et une fois que la pression de l’électrode est réglée, elle ne peut pas être modifiée à volonté. Ces dernières années, un nouveau type de pinces de soudage par points servo électriques a émergé. L’ouverture et la fermeture des pinces de soudage sont entraînées par le servomoteur et renvoyées par le disque de code, de sorte que l’ouverture des pinces de soudage peut être choisie arbitrairement et préréglée en fonction des besoins réels. De plus, la force de pression entre les électrodes peut également être ajustée en continu. Les nouvelles pinces électriques de soudage par points servo présentent les avantages suivants :

1) Le cycle de soudage de chaque point de soudage peut être considérablement réduit, car le degré d’ouverture des pinces de soudage est contrôlé avec précision par le robot et les pinces de soudage peuvent commencer à se fermer lorsque le robot se déplace entre les points; Après un peu de soudage, les pinces de soudage sont ouvertes et le robot peut se déplacer en même temps. Il n’est pas nécessaire d’attendre que le robot soit en place avant que les pinces de soudage ne soient fermées ou que le robot se déplace après l’ouverture complète des pinces de soudage;

2) Le degré d’ouverture des pinces de soudage peut être ajusté arbitrairement en fonction des conditions de la pièce. Tant qu’il n’y a pas de collision ou d’interférence, le degré d’ouverture doit être réduit autant que possible pour économiser le degré d’ouverture des pinces de soudage et le temps occupé par l’ouverture et la fermeture des pinces de soudage.

3) Lorsque les pinces de soudage sont fermées et pressurisées, non seulement la pression peut être ajustée, mais aussi les deux électrodes sont fermées doucement lorsqu’elles sont fermées pour réduire la déformation d’impact et le bruit.

Applications de soudage.