溶接ロボットは、溶接（切断、溶射を含む）を行う産業用ロボットです。国際標準化機構 (ISO) によると、産業用機械人間は標準的な溶接ロボットとして定義されています。さまざまな用途に対応するために、ロボットの最後のシャフトには機械的インターフェース (通常は接続フランジ) があり、さまざまなツールやエンド アクチュエータを取り付けることができます。溶接ロボットは、最終軸フランジに溶接ペンチまたは溶接 (切断) ガンが取り付けられている産業用ロボットで、溶接、切断、またはホット スプレーを行うことができます。

電子技術、コンピューター技術、数値制御およびロボット工学技術、自動溶接ロボットの発展に伴い、1960年代から生産に使用され始め、その技術はますます成熟しており、主に次のようなものがあります。利点:

1）溶接品質を安定させ、改善し、溶接品質を数値形式で反映できます。

2) 労働生産性を向上させる。

3) 労働者の労働強度を改善し、有害な環境で働くことができます;

4) 労働者の操作スキルの要件を軽減します。

5）製品の修正と変更の準備サイクルを短縮し、対応する設備投資を削減します。

したがって、あらゆる分野で広く使用されています。

溶接ロボットは、主にロボットと溶接装置の 2 つの部分で構成されています。ロボットは、ロボット本体と制御盤（ハードウェアとソフトウェア）で構成されています。アーク溶接やスポット溶接を例にとると、溶接装置は、溶接電源（その制御システムを含む）、ワイヤ送給装置（アーク溶接）、溶接ガン（クランプ）などで構成されています。インテリジェント ロボットには、レーザーやカメラ センサーとその制御などのセンシング システムも必要です。

溶接ロボット図

世界中で生産されている溶接ロボットは、基本的に関節ロボットであり、その大部分は 6 軸を持っています。それらの中で、1、2、3軸はエンドツールをさまざまな空間位置に送ることができ、4、5、6軸はツール姿勢のさまざまな要件を解決します。溶接ロボット本体の機械構造には、主に平行四辺形構造と横置き（スイング）構造の 2 種類があります。サイドマウント (スイング) 構造の主な利点は、ロボットの作業スペースがほぼ球体に達することを可能にする上腕と下腕の広い範囲の活動です。その結果、ロボットはラック上で上下逆さまに作業できるため、床面積を節約し、地上の物体の流れを容易にします。ただし、このサイドマウント ロボットは、カンチレバー構造の 2 軸および 3 軸で、ロボットの剛性が低下します。一般的に、アーク溶接、切断、またはスプレー用の負荷の小さいロボットに適しています。平行四辺形ロボットの上腕はレバーで駆動します。レバーは、前腕と平行四辺形の 2 つの側面を形成します。ということで名付けました。平行四辺形ロボットの初期の開発作業スペースは比較的小さく (ロボットの前面に限られます)、作業を逆さまに吊るすことは困難です。しかし、1980年代後半から開発された新しい平行四辺形ロボット（パラレルロボット）は、測定ロボットのような剛性を持たずに、ロボットの上下左右にワークスペースを広げることができるようになったため、広く注目されています。この構造は軽量ロボットだけでなく、重量のあるロボットにも適しています。近年のスポット溶接ロボット（荷重100～150kg）は、ほとんどが平行四辺形構造のロボットを選択しています。

上記の 2 台のロボットの各軸は旋回運動に使用されるため、サーボ モータは旋回針輪 (RV) 減速機 (1 ～ 3 軸) とハーモニック減速機 (1 ～ 6 軸) によって駆動されます。1980 年代半ばまでは、電動ロボットは DC サーボ モーターで駆動されていましたが、1980 年代後半以降、各国は AC サーボ モーターに切り替えました。ACモーターにはカーボンブラシがなく、動的特性が優れているため、新しいロボットは事故率が低く、メンテナンスフリーの時間が大幅に増加し、プラス（マイナス）速度も高速です。負荷が 16 kg 未満の新しい軽量ロボットの中には、ツールの中心点 (TCP) で 3 m/s を超える最大動作速度、正確な位置決め、および低振動を備えているものがあります。同時に、ロボットの制御盤も32bitマイコンと新アルゴリズムを採用し、軌道自体を最適化し、ティーチングの軌道に近づける機能を持たせました。

特異性

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スポット溶接は、溶接ロボットにはそれほど厳しいものではありません。スポット溶接はポイント制御のみを必要とするため、ポイントと移動軌跡のポイントの間の溶接ペンチは厳密な要件ではなく、ロボットは最も早い理由でスポット溶接にのみ使用できます。スポット溶接ロボットは、十分な負荷容量を備えているだけでなく、ポイントツーポイントのシフト速度が速く、アクションがスムーズで、位置決めが正確で、シフト時間を短縮するために持ち上げます

高い生産性。スポット溶接ロボットに必要な負荷容量は、使用する溶接クランプの形状によって異なります。変圧器から分離された溶接ペンチの場合、ロボットの負荷は 30 ～ 45 kg で十分です。ただし、一方で、この種の溶接クランプは、長い二次ケーブルラインが原因であり、電力損失が大きく、ロボットが溶接ペンチをワークピースの内側に溶接するのに役立ちません。 、ケーブルラインがロボットの動きに合わせて揺れ、ケーブルの損傷が速くなります。そのため、一体型の溶接ペンチの使用が徐々に増えています。この溶接クランプは、変圧器と合わせて約 70 kg の質量があります。ロボットに十分な負荷能力が必要であることを考慮して、大きな加速度で溶接するためのスペース位置にペンチを溶接し、負荷が 100 ～ 150 kg の頑丈なロボットが一般的に選択されます。連続スポット溶接中の溶接クランプの短距離急速変位の要件を満たすため。新しい頑丈なロボットは、50mm の変位を 0.3 秒で完了する能力を追加します。これにより、モーターの性能、計算速度、およびマイクロコンピューターのアルゴリズムに対するより高い要件が提示されます。

構造設計

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溶接ロボットの設計は準平面の狭いスペース環境にあるため、ロボットがアークセンサーの偏差情報に従って溶接の溶接を追跡できるようにするために、ロボットはコンパクトで柔軟な動きを設計する必要がありますそして安定した仕事。狭いスペースの特性を考慮して、ロボットの各構造の運動特性に応じて、モジュラー設計法を使用して、小型モバイル溶接ロボットが開発されました。ロボット機構は、車輪付きモバイルプラットフォーム、トーチアジャスター、およびアークセンサー。その中で、車輪付きの移動式プラットフォームは、その慣性のため、応答が遅く、主に溶接の粗いトラッキングで、トーチ調整メカニズムは溶接の正確なトラッキングを担当し、アークセンサーは溶接偏差のリアルタイム識別を完了します。また、ロボット移動台にロボットコントローラとモータドライバを一体化し、小型化を実現。同時に、過酷な溶接環境下での可動部への粉塵の影響を低減するため、全閉構造を採用し信頼性を高めています。^ofそのシステム。

装備する

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スポット溶接ロボットの溶接装置は、統合された溶接ペンチを使用しているため、溶接ペンチの後ろに溶接トランスが設置されているため、トランスはできるだけ小さくする必要があります。小型の変圧器では50Hzの周波数のACを使用でき、大型の変圧器ではインバーター技術を使用して50Hzの周波数のACを600〜700HzのACに変換し、変圧器のサイズを縮小および縮小します。600～700Hzの交流溶接で直接可変圧力にした後、直接溶接で再整流することもできます。溶接パラメータはタイマーによって調整されます。新しいタイマーはマイクロコンピュータ化されているため、ロボット制御キャビネットは追加のインターフェースを必要とせずにタイマーを直接制御できます。スポット溶接ロボット溶接ペンチは、通常、空気圧溶接ペンチで、開口度の 2 つの電極間の空気圧溶接ペンチは、一般的に 2 つのストロークのみです。また、一度電極圧力を調整すると、自由に変更することはできません。近年、新しいタイプの電動サーボスポット溶接クランプが登場しました。溶接プライヤーの開閉はサーボモーターによって駆動され、コードプレートのフィードバックにより、実際のニーズに応じてペンチの開閉を任意に選択および事前設定できます。また、電極間の加圧力も無段階で調整できます。この新しい電気サーボ スポット溶接機には、次の利点があります。

1) 各溶接ポイントの溶接サイクルを大幅に削減できます。これは、溶接ペンチの開き具合がロボットによって正確に制御されているためです。ロボットはポイントと移動プロセスのポイントの間で、溶接ペンチを閉じ始めることができます。

2）溶接クランプの開度を保存するために、開度を最小限に抑えるための衝突または干渉がない限り、ワークピースの状態に応じて溶接クランプの開度を調整できます。溶接クランプの開閉にかかる時間を節約します。

3）溶接クランプを閉じて加圧すると、圧力の大きさが調整できるだけでなく、閉じたときに電極が穏やかに閉じ、衝撃変形とノイズが減少します。

スポット溶接ロボット FANUC R-2000iB

溶接用途

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