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产业机器人正在激光切割范畴运用剖析

导读: 跟着汽车业、兵工及重工等行业的飞速生长,这些行业中的三维钣金零部件和特别型材的切割加工显现小批量化、多样化、高精度化的趋向。

  1 弁言
  跟着汽车业、兵工及重工等行业的飞速生长,这些行业中的三维钣金零部件和特别型材的切割加工显现小批量化、多样化、高精度化的趋向。产业机械人和光纤激光所构成的机器人激光切割体系一方面具有产业机器人的特性,可以或许自在、天真的实现种种庞大三维曲线加工轨迹,另一方面接纳柔韧性好、可以或许远距离传输激光光纤作为传输介质,不会对机器人的活动途径发生限定感化。相对传统的加工要领,机器人激光切割体系正在知足精确性要求的同时,能很好天进步全部激光切割体系的柔性,占用更少的空间,具有更高的经济性和竞争力。

  2 ABB机器人相干手艺
  取点焊、搬运等活动掌握所差别的是,激光切割是基于一连工艺状况下的活动掌握,除要求机器人具有较下的活动点的精度和反复定位精度中,借对机器人活动的轨迹即机器人的直线和圆弧轨迹插补的精度提出了很下的要求。激光切割中的倒角切割和小圆切割的精度和稳定性可以或许很好的权衡机器人的活动掌握才能。ABB应用本身壮大的研发气力开辟了一系列的高端手艺,去知足市场的需求。所开辟的True Move和Quick Move手艺可以或许很好天处理高速状况下倒角切割的精度题目,Advanced Shape Tuning和Wrist Move手艺则可以或许很好天处理小圆切割的精度题目。同时,联合ABB的离线编程仿真软件Robot Studio和优越的人机交互接口Flexpendant及人机界面,使得全部激光切割体系正在知足客户手艺要求的条件下,轻易操纵及管理。
  2.1 True Move和Quick Move手艺
  如图1所示,传统机器人正在低速状况下现实途径取编程途径相符合,然则正在高速状况下做转弯活动时,现实途径便会偏离编程途径。基于初级前馈伺服掌握手艺的True Move极大的提拔了活动掌握精度,处理了机器人正在高速状况下现实活动途径偏离编程途径的题目,真正实现了所编即所得。
  如图2所示,传统机器人正在速度上升和下落的历程中加速度连结稳定,响应的完成一个行动节奏的工夫也较长。基于初级动力模子掌握手艺的Quick Move能够准确掌握机器人的加减速度和稳固速度,经由过程使机器人恣意时候的加速度最大化去削减行动节奏工夫。
  2.2 Advanced Shape Tuning和Wrist Move手艺
  ABB开辟的Advanced Shape Tuning软件能够赔偿机器人轴摩擦力功用,对机器人正在走庞大的三维切割途径时的细小发抖、共振等状况做实时、准确的赔偿。这些功用包罗正在机器人的选项中,应用时客户只需求挪用响应的功能模块,机器人便能凭据指令反复走所编程的途径而且主动得到各个轴的摩擦参数。
  Wrist Move是使机器人正在切割时1、2、3轴不动,只要机器人活动末尾4、5、6轴停止活动,那便制止了1、2、3轴活动时轴摩擦力对小圆切割途径形成的不良影响。
  2.3 离线编程仿真和人机交互接口
  Robot Studio是ABB开辟的离线编程取仿真软件,可正在电脑上完成险些所有的机器人编程取仿真。如图3所示,经由过程Robot Studio可以或许实现非常真切的模仿,而且所用的均为现实运用的机器人顺序和配置文件。合营ABB Absolute Accuracy校订体系,能够使模仿效果到达很下的精度。Robot Studio借可轻易天导入IGES、STEP、CATIA等支流CAD花样数据,然后根据这些准确的数据体例机器人顺序。运用软件中的AutoPath功用,仅正在数分钟以内便可主动天生跟踪加工曲线所需求的机器人位置(途径),很好天处理了激光切割中庞大切割曲线没法经由过程示教发生的题目,大大勤俭了编程工夫。

  ABB机器人接纳触摸屏式的示教器FlexPendent,合营示教器上的摇杆和简约的按键设想,运用非常轻易。同时,ABB新开辟的公用切割操纵软件具有优越的激光切割人机界面,将切割参数设置、轴摩擦力调解及I/O监控等界面以图形化、数字化等情势显现正在示教器上,界面非常友爱,便于使用人员对体系停止状况监控和操纵。
3 相干运用案例
  ABB 2600型机器人所构建的激光切割体系很好天表现了ABB机器人正在激光切割应用领域相干的手艺,上面以此为运用案例停止引见。
  3.1 体系构成
  机器人激光切割体系内部结构和内部结构离别如图4和图5所示。全部体系重要由ABB IRB 2600机器人及MTC750转台(图6a)、IPG激光器及水冷装备(图6b)、Precitec激光切割头(图6c)、RIP烟尘净化装备构成(图6d)。
  1) IRB 2600机器人具有同类产品中最高的定位精度及加速度,可确保高产量及低废品率从而提高生产率。所切割的钣金件安顿正在MTC750转台上。运用ABB机器人的MultiMove功用,机械人和转台可以或许协同活动,且能到达很下的活动精度,从而包管工件的激光切割精度。
  2) 激光发生器及水冷装备选用IPG公司的,型号为YLS-1000,激光最大功率为1000 W。激光接纳光纤传输,经聚焦后作为切割热源,使工件被照耀处的质料敏捷融化,同时用取激光束同轴的高速气流去吹除熔融物资,以构成朴陋,跟着光束取质料沿肯定轨迹做相对活动,从而使孔洞一连构成肯定外形的切缝,完成对工件的激光切割。
  3) 激光切割头选用Precitec公司YRC型切割头,该切割头除具有用来聚焦激光的聚焦透镜和响应的光纤插口、水冷和气体衔接口外,借具有高度传感器,可以或许停止防碰撞珍爱和主动浮动调焦。该功用能够有效地进步激光切割质量。
  除此之外,为了防备激光切割历程中所发生的激光辐射和烟尘净化,2600机械人和MTC750转台皆安排正在事情房内,全部加工历程正在事情房内停止,用于视察切割历程和高低料的窗口均接纳特制的激光防护玻璃,发生的烟尘正在加工历程中应用RIP净化装备实时抽走,从而包管了全部激光切割体系的安全性。

  3.2 体系特性
  1) 接纳ABB离线编程取仿真技术,明显收缩了全部体系的编程和调试的工夫,进步了整体消费效力。大部分机器人编程都可正在Robot Studio情况下完成。起首将相干的机器人、转台模子,和Precitec激光切割头、所加工工件的三维模子导入到Robot Studio中,运用AutoPath功用凭据工件外形模子主动天生编程途径,需要时停止途径优化和碰撞检测。然后经由过程假造运转机器人顺序,正在Robot Studio假造三维情况中可以或许直观的视察机器人的活动途径,以便停止修正和调解。最初将肯定好的机器人顺序下载至现实的机器人控制器中,停止少许的现实调试便可完成全部体系的机器人编程。现实消费中运用该手艺,无论是投产照样换线,机器人编程都可提早预备停当,大大低落了正在消费现场调试和停机中止消费的工夫,进步了消费效力,扩大了机器人体系投资回报。
2) 接纳ABB机器人True Move和Quick Move手艺,最大水平天包管了机器人的活动精度和速度。同时应用Advanced Shape Tuning对2600机器人6个轴的摩擦力停止赔偿,进步了机器人本身活动精度,最大水平天低落了机器人活动偏差对激光切割质量的不良影响。
  3) 下质量的激光切割结果除要求机器人本身应具有很下的活动轨迹精度中,优越的切割工艺也是必备身分。切割工艺涉及到切割速度和加速度、激光功率、核心位置、吹宇量等多种身分的综合调治。图7为工艺调解后切割出的小圆,直径离别为Φ6,Φ8,Φ10,Φ12,Φ14,Φ16,Φ20,Φ30,能够看出切割后的小圆热变形很小,边沿光亮,无显着缺点。经丈量,小圆的轨迹偏差约为0.1~0.25 mm,阐明基于ABB机器人的激光切割体系具有很下的活动精度和切割精度。

  4 结束语
  ABB机器人激光切割体系既具有机器人活动天真,柔性下的特性,又具有激光切割的切割速度快、质量好、切缝窄等长处,很好天知足了当代制造业生长的要求;同时借助ABB机器人正在激光切割范畴的相干手艺,不只在技术上可以或许知足庞大三维切割的要求,有助于进步工业产品的质量程度,同时低落了生产成本,可以或许给企业带来伟大的经济效益。

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