《工业机器人技术及应用》 教案 任务9、10 焊接机器人、 喷涂机器人.docx

工业机器人技术及应用教案课程名称：工业机器人技术及应用授课人：XX课题焊接机人课时2教学目的与要求（1）r解焊接与焊接机洪人的含义。（2） 了解各类焊接机器人其区别与应用。（3） 了解焊接机器人的系统组成，教学重点与难点重点：1）/解焊接与焊接机涔人的含义，2）r解各类焊接机器人其区别与应用。难点：3）掌握焊接机器人的系统组成.教学方法课堂讲授（PPT授课+小组讨论）教学过程.主要内容及步骤备注-、组织教学：组织课堂，介绍本节课程的体系结构，告知学习的基本要求。二、课题导入：掌握焊接与焊接机器人的含义三、新课讲授：掌握焊接机器人的系统组成四、强化巩固利用实际生活中接触的例子加强巩固五、总结拓展1.课堂内容总结.2.布置作业小组讨论授课效果分析总结课堂互动教学内容一、组织教学介绍本门课程的学习内容及知识体系结构，提出课程学习的基本耍求，强调本门课程的上课时间、地点。推荐教材：工业机器人技术及应用活页式教材我们已经学习了工业机器人的基础，那么我们开始学习圾常用的类型工业机器人之一，上面叫焊接机器人？导入：课题导入上次课堂上我们学习/工业机器人选型和技术参数，本次课堂上我们学习焊接机器人与其的系统组成，焊接机器人有什么特点，为什么会设计焊接机器人呢？三、新课讲携焊接机器人（一）饵接与号技机基人图9-2人工电孤焊接图9-3焊接机器人焊接基本知焊接也称作熔接，是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属或其他热塑性材料如塑料的制造工艺及技术,如图A2所示，焊接给人体可能造成的伤害包括烧伤、触电、视力损害、吸入有毒气体、紫外线照射过度等.无论在何处.焊接都可能给操作拧带来危险,所以在进行焊接时必须果取适当的防护措施.饵控机器人作为当前广泛使用的先进自动化焊接设备.具有通川性强、工作稳定的优点，并且操作简便、功能丰富.越来越受到人们的重视.使用机人完成一项焊接任务只需曼操作者时它进行一次求教,机涔人即可料确地再现示教的每一步操作。如果让机器人去做另一项工作，无须改变任何硬件，只要时它在整一次示教即可。如图9-3所示。焊接机器人可划分为弧焊机器人、点焊机器人、激光焊接机器人三类1、弧焊机叁人孤焊是工业生产中应用最广泛的焊接方法.它的原理是利用电孤放电（俗称电弧燃烧）所产生的热必将工件互相熔化并在冷凝后形成焊缝，从而获得车固接头的焊楂过程。如图9-3所示弧焊有熔化极弧接和非熔化极孤焊之分.培化极即引弧时熔化电板焊丝），埴充焊缝，也是常说的添料焊接，而非熔化焊接即非焙化电极，而是通过电极引燃电弧,高射焙化工件并冷凝后形成焊较.熔化极强饵和非熔化极孤煌的煌缝在外观上有明显区别，焙化极焊接焊缝是凸出焊接面的，而非熔化极焊接是凹下去的一殷的孤焊机器人如图9F所示是由示数盒、控制盘、机器人本体及自动送丝装黄、焊接电源等部分组成.可以在控制器的控制下，利用出线插补和圆孤插补功能实现连续轨迹运动控制,以获得焊缝物迹.焊缝一般是由直线及圆弧所组成的空间焊缝弧焊机器人主要有焙化极焊接作业和非熔化极焊接作业两种类型，具有可长期进行焊接作业、保证焊接作业的高生产率、高质Ia和高枪定性等特点.质着技术的发媵，见焊机器人人正向着智能化的方向发图9-4弧焊机器人2,点埠机5人点焊也叫电阻焊，是将被焊工件压紧于两电极之间，并施以电流，利用电漉液经工件接触面及邻近区域产生的电阻热效应将其加热到熔化或塑性状态,使之形成金属结合的一种方法.点焊机器人是用于点焊作业的工业机器人.如图9-5所示它由机器人本体、控制系统、示数盒和点焊焊接系统几部分组成，点焊机器人一般具有六个自由度：,腰转、大打转、小曾转、腕咕、腕摆及腕捻。点焊机器人的舞动方式有液压驱动和电气业动两种.液JK点焊机入各关节的运动是就液压油缸驱动的,电动点灯机器人是用直流何跟电机驶动或交流伺服电机驱动的，后者具有保养维修简便，能髭低，速度高，精度高，安全性好等优点，因此，点煤机器人多数是电动的，实用的点惮机器人股展于示教再现机器人.操作者根据不同被焊件的需要，可以示教不同的程序。因此点烬机器人对于不同生产要求及产品的改盘换代具有很大的柔性和适应性。图9-5点焊机器人除机器人之外，点焊焊接系统包括点焊焊机和焊钳两部分，婢钳有很多种形式，如C型肉的.丫型肉钳等,所用焊钳的种类是由用户选择的.机器人本体和点库焊接系统在计算机的仲制下构成点煌机潺人系统,操作者可以通过示教盘和计算机向板按说进行点焊机器人运动位程和动作程序的示教.设定运动速度,焊接参数等0点焊机器人按照示教程序规定的动作、顺序和参数进行点焊作业，其过程是完金自动化的。点焊机器人具有报警系统,如果在示教过程中操作者有惜误操作或在点焊机器人再现作业过程中出现某种故障.点炸机港人的计。机系统便发出警报,自动停机.并显示错误或故障的种类.焊机涔人具有与外郃设的通信的接口，它可以通过这一接口接受上-级主控与管理计算机的捽制命令进行工作.因此在主控计仪机的捽制下,可以由多台点炸机需人岗成个柔性点焊焊接生产系统，如汽车厂的车身机器人点焊生产线便是一个例子.3、激光饵接机叁人激光焊接是利用符能地密度的激光束作为热源的一种高效将密焊接方法如图9-6所示图9-6激光焊接机器人激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。20世纪70年代主要用于焊接薄壁材料和低速婢接，焊接过程闷热传注型，即激光辐射加热工件表面，表面热V通过热传导向内部扩散，通过控制激光脓冲的宽度、住玳、峰值功率和理复频率等参数使工件熔化，形成特定的熔池.由于其独特的优点，已成功应用于微、小型定件的精密焊接中.和弧焊机器人一样.激光机帮人也是由示数含、控制盘、机人本体及激光发射系统等部分组成,Uj以在控制器的控制不，利用H戏插补和圈版插补功能实现连续轨迹运动控制，以获得焊缝轨迹.（二）焊接机叁人的系统组成焊接机器人就是在工业机器人的末轴法兰装接焊钳或焊（割）枪的使之能进行焊接.切割或热喷涂.以汽车制造领域常用的弧焊机器人为例.焊接机器人的系统组成主要包括的设备有：机器人、焊机,焊枪、送丝机构、保护气瓶、焊丝、清枪剪丝系统等如图A7所示。图97焊接机器人系统组成示遨图机器人焊接需要用到的设符和工装有：机器人、一机、焊枪、焊丝、送丝机构、保护气瓶、焊接工装、焊接产品,下面我们来认识一下这些设备、工装.如表91所示.去9-1焊接机器人系统组成序号设备、工序号设备、I*1保护气瓶5焊枪2焊机6焊丝3焊接机器人7焊接工装4送丝机构1、号接机器人焊接机器人主要包括机器人和焊接设备两部分.机器人由机器人本体和控制柜（硬件及软件）组成，2、号机焊机是一种为焊接提供一定特性的电源的电器，常用婢机从焊接电流上分有H流、交流、脉冲三类，但常用的是交流和直流逆变电焊机如图9-8所示.电焊机的主要部件是一个降压变压器,次级线圈的两端是被焊接工件和焊条.工作时引燃电弧，在电弧的高温中将煤条熔接于工件的缝隙中,焊接时，可以根据焊接工件材料、厚度、速度、焊丝直径的不同，可通过调节焊接输出的焊接电压、电漉来荻得满意的焊极质S1.图9-8焊机3、焊枪焊怆是指焊接过程中，执行焊接操作的工具.如图9-9所示，焊枪利用焊机的高电流,高电乐产生的块届聚集在焯枪终端,融化焊统,融化的斓珀淮透到需饵接的部位,冷却后，被焊接的物体牢固的连接成一体，它使用灵活,方便快捷，工艺简单,图99焊抢4、饵拴如图9-10所示焊丝是作为填充金属或同时作为导电用的金属丝焊接材料.在气饵和鸨极气体保护电孤煌时.焯理用作填充金福：在埋孤焊、电渣焊和其他熔化极气体保护电班焊时，焊丝既是填充金M,同时焊蛙也是导电电极.焊丝通常盘成卷，便于实现机械化、自动化。图9T0焊丝灰r2焊丝反径与电流电年时应表外径电流（八）电压(V)0.850-10018-211.070-12018-221.290-15019-231.6140-20020-24不同直径的焊虻，对应不同的焊接电流和电压如上表92所示，实际的焊接电压、电流、速度等班要参数需要经过现场调试，得出完美的焊缝后进行参数锁定，开钠入工艺管理文件进行标准化管理.5、送隹机构送税机构是在添科焊接过程中负货输送焯纹的机构,井仃校直饵的的功能.要求其输送焊丝过程也定、匀速，无打滑现象,输送速度可调，送纥机构工作是由电机驱动主动送丝轮及其主齿轮旋转，通过主、从动齿轮哂合传到压紧轮上，焊丝经送丝导管从两轮之间通过，使进入焊枪的焊丝被怪整的比较比.以便在焊接过程中不会出现卡丝现象.送丝机构一般I1.I捽制部分提供参数设置哒动部分在控制部分的控制下进行送丝阴动，送丝嘴部分将焊丝送到焊枪位置,如图9-11所示。图971送经机构6、保护气瓶在金展弧焊中，通常采用气体来保护焊接的区域，其目的是防止焊继在凝固时遭受大气的污染,以及保护焊接过程中燃烧的电弧.保护气瓶里储存的一股是混合气体如图力12所示，通常为8CEr+20%CO:.图9T2保护气瓶及辅助设备7、姆接工装典型的机器人焊接工装如图9-13所示，带有变位机构，焊接时根据焊接位置的需要，可旋转改变焊接工件的位置，以便得到更好的焊接角度，焊接的工件被装夹在焊接J：奘上，通常采用快速夹机械夹紧或者气动夹紧.图9-13典型的机器人焊接工装B1.R三焊接机器人的系统组成？ImM1.i（一）课堂总结（1）掌握焊接机器人的组成和结构，（2）简的认知焊接机战入工作站.（一）布置作业总结本节课的内容工业机器人技术及应用教案课程名称：工业机器人技术及应用授课人：XX课题濠机人课时2教学目的与要求（1）r解喷涂与喷涂机洪人的含义。（2） 了解各类喷涂机器人其区别与应用。（3） 了斛喷涂机器人的系统组成，教学重点与难点重点：1解喷涂与喷涂机涔人的含义，2）r解各类喷涂机器人其区别与应用。难点：3）掌握喷涂机器人的系统组成.教学方法课堂讲授（PPT授课+小组讨论）教学过程.主要内容及步骤备注-、组织教学：组织课堂，介绍本节课程的体系结构，告知学习的基本要求。二、课题导入：掌握喷涂与喷涂机器人的含义四、新课讲授：掌握喷涂机器人的系统组成四、强化巩固利用实际生活中接触的例子加强巩固五、总结拓展1.课堂内容总结.2.布置作业小组讨论授课效果分析总结课欢互动教学内容一、组织教学提ma*介绍本门课程的学习内容及知识体系结构，提出课程学习的基本要求，强调本门课程的上课时间、地点。推荐教材：工业机器人技术及应用活页式教材HHB1.我们已经学习了焊接机器人，那么我们接下来学习最常用的类型工业机器人之一，上面叫喷涂机器人？导入：上次课堂上我们学习焊接机器人，本次课堂上我们学习喷涂机器人与其的系统组成，喷涂机器人有什么特点，为什么会设计喷涂机器人呢？四、新课辨RI喷涂机器人(事流与喂渔机豁人的概念婚却指对命处或北金M衣面保护层或装饰层，是抻较为常用的表面防腐、装饰、防污的表面处理方法，其规则之一需要啮怆在工件表面做往北运动.如图10-2所示.图10-2人工喷涂图10-3喷涂机器人喷涂谷本知织讲解随有工业技术的发展，喷涂己由手工向工业自动化发展，而自动化的程度越来越高.工业机涔人已广泛的使用在喷涂生产线.喷涂是通过喷枪或磔式劣化器,借助于压力或离心力，分散成均匀而微细的雾滴.施涂于被涂物表面的喷涂方法.可分为空气喷涂、无空气喷涂、静电喷涂以及上述基本喷涂形式的各种派生的方式，如大流用低压力笫化喷涂、热喷涂'自动喷馀、多组喷涂等.*机卷人多采用5或6自体度关节式结构,手普有较大的运动空间,并可做M杂的轨迹运动，其腕部一般有23个自由度，可灵活运动.较先进的唠法机潺人腕都采用柔性手腕，既可向各个方向弯曲，乂可转动，其动作类似人的手腕，能方便施通过较小的孔伸入匚件内部，喷涂其内衣面.喷涂机器人一般采用液压要动，具有动作速度快'防爆性能好等特点.可通过手把手示教或点位示数来实现示教.喷漆机筌人广泛用于汽车、仪表、电器、据瓷等工艺生产部门.如图1上3所示.喷涂机器人作为一种典里的喷涂自动化装备，具有工件涂层均匀、重坂精度好、通用性强、工作效率高、工作范围大、设备利用率高,易于操作和维护,离线编程可大大的缩短现场网试时间,能膨将工人从有毒、易燃、易爆的工作环境中解放出来等优点。有气喷涂机涔人也称低压有气喷涂，喷涂机依靠低压空气使油漆在喷出枪口后形成雾化气流作用于物体衣面（墙面或木器面），有气喷涂相对于手刷而言无刷痕，而且平面相对均匀，单位工作时间短，可有效地缩短工期.但有气喷涂有飞溅现象，存在漆料浪费，在近距海查看时，可见极细微的颗粒状.般有气喷涂采用装修行业通川的空气压缩机.相对而K一机多用、投资成本低.巾面上也有抽气式有气喷涂机、自落式有气喷涂机等专用机械.（二）喷涂机野人的分类喷涂机器人可以划分为有气喷涂机器人、无气喷涂机渊人两类.1、育涂机人有气喷涂机涔人也称低压有气喷涂，嘀涂机依推低压空气使油漆花呜出枪口后形成霁化气流作用于物体表面（墙面或木器面），有气喷涂相财于手刷而言无利痕，而且平面相对均匀，单位工作时间短，可有效地缩短工期。但有气唉涂有飞液现象，存在漆料浪戏，在近距离查看时，可见极细做的颗粒状.般有气喷涂采用装修行业通用的空气压缩机,相对而言一机多用、投资成本低，市面上也有抽气式有气喷涂机、自落式有气喷涂机等专用机械,图10，1所示.图IOT有气喷涂机器人2、无，*机人无气喷涂机器人Ur用于而黏度油流的施工，而且边缘济晰，甚至可用于一线有边界要求的喷涂项目。视机械类型其可分为气动式无气喷涂机、电动式无气喷涂机、内燃式无气喷涂机、臼动喷涂机等多种.另外要注电的是，如果财金属衣面进行喷涂处理，最好是选用金属漆底漆类。图10-5所示。图10-5无气喷涂机涔人（=）嗔涂机豁人系统姐成典型的喷涂机器人工作站主要由喷涂机器人、机器人控制系统、供漆系统、自动喷怆、喷房、防爆吹扫系统等组成，如图表Io-I所示。表10-1唉涂机器人系统组成1、机人国内外的吨涂机器人大多数从构型上仍枭取与通用工业机器人相似的5成6自由度申联关节式机器人，在其末凿加装自动喷枪。如图10-6所示。喷涂机器人与普通工业机器人相比，机器人本体在结构方面的差异除了采用球型手腕与非球鞭手腕外.主要是防爆、油漆及空气管路和喷枪的布置91的机构差异,其特点有：（I）股手臂工作范围宽大，诳行喷涂作业时可以灵活避障：（2）手腕一般有23个自用度,轻巧快速，适合内部、狭窄的空间及复杂工件的喷涂：（3）较先进的喷涂机器人采用中空手臂和柔性中空手腕：（4）一般在水平手轲搭载吨漆工艺系统，从而缩短清洗、换色时间，提高生产效率,节约涂料及清洗液.图1.6喷涂机器人喷涂作业环境充满了易燃、易爆的有害挥发性有机物,除了要求喷机群人具有出色的求红定位精度和耐径能力及时其防爆性能有较高的要求外,仍入如下特殊的要求：（1）能够通过示敦湍方便的设定流量、雾化气压、喷两气压以及静电量等喷涂参数：（2）具有供漆系统，能弊方便的迸行换色、混色,确保高质量、高精度的工艺调节；（3）具有多种安装方式，如：落地、但粗、角度安装和壁挂：（1）能够与转台、滑台、怆送健等一系列的工艺辅助设备轻松集成：（5）结构紧战，方便减少喷房尺寸，降低通风要求.2、供气»统喷涂机器人控制系统主要包括机器人本体的控制器和喷涂工艺供漆系统。本体的控制原理、功能及现成与通用工业机器人基本相同。供漆系统主要由涂料单元控制盘、气源、流耻调节器、齿轮泵、涂料混合器、换色圾,供漆供气管路及监控管统组成,主要部件如图1。-7所示,D流取调节器2）齿轮泵3）涂料混合器4）换色统图I0-7供漆系统主要郃件.3、喷枪是使涂料和压缩空气混合后，喷出雾状漆雾的工具，如图，卜21所示.喷枪的种类：按空气和涂料的混合方式,喷枪可分为内部混合型和外部混合型：按涂料喷供给方式的不同可分为吸上式、重力式和压送式三种。图108喷枪4、防爆吹扫系统防掰吹扫系统主要由危险区域之外的吹扫单元、搽作机内部的吹扫传感静、控制柜内的吹扫控制单元三部分如成，如表10-2所示.防爆工作原理是吹扫单元通过柔性软管向包含有电气元件的操作机内部施加过压，阻止爆燃性气体进入操作机里面：同时由吹扫控制单元监视操作机内压、喷房气压.当异常状况发生时立即切断操作机何眼电源.喷涂机器人的系统组成？BMSa()课堂总结(I)掌握喷涂机器人的组成和结构.<2)简单认知喷涂机洪人工作站。(二)布置作业总结本节课的内容