焊枪自转角对焊接机器人能量消耗的影响

发布时间：2021-04-02 02:43

　　结合弧焊焊接的内在特性,给出了机器人焊枪自转角的定义.基于三相功率分析仪,搭建了机器人功率消耗的测量平台.针对1G、2G和3G位置的直焊缝焊接,使用该平台测量了CMT弧焊焊接机器人在不同焊枪自转角作业过程中消耗的瞬时功率.计算并对比了机器人的平均功率,发现在这3种位置,改变焊接起点和终点的焊枪自转角,机器人在整个运动过程和焊缝段消耗的平均功率都有显著变化.机器人在焊缝段和整个运动过程中的功率消耗变化规律相似,存在着能量最优的起点和终点焊枪自转角.结果表明改变焊枪自转角,可以节省焊接机器人能量消耗.在1G、2G和3G位置,分别以各焊接位置所有焊枪自转角组合的平均值计算,最大可以减少11.1%、5.9%和8.3%的功率消耗.定义了功率消耗最小值附近区间表示取得功率最小值的难易程度,发现该区间概率很小,这进一步说明了焊枪自转角对机器人的功率消耗有显著影响,为了减少弧焊焊接中机器人的功率消耗,需要注意焊枪自转角的选择.最后,简述了焊枪自转角与机器人功率消耗,以及工件摆放位置与机器人功率消耗关联模型的建立思想,并给出了相关初步结果.该方面的研究对焊接机器人能量优化和实际焊接生产有着重要的指导意义... 

【文章来源】：天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2020,53(11)北大核心EICSCD

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【部分图文】：

焊枪自转角示意

试验的研究对象为FANUC M10i A/12机器人和安装在机器人法兰盘的Fronius CMT 4000 Advanced焊机的CMT焊枪组成的焊接机器人．机器人消耗的功率由Aitek AWS2103三相功率分析仪测量．图2为功率测量的电路示意.2 试验过程及分析

由已知的CMT焊枪三维模型，在机器人示教器中使用直接示教法定义如图1所示的工具坐标系．试验中的焊缝为长1 m的直焊缝，焊缝位置分别为1G、2G和3G(1G、2G和3G在此处分别代表待焊接工件所处位置为平焊、横焊和立向下焊接的位置)．焊接机器人运动轨迹如图3所示.图3中(a)、(b)和(c)分别为机器人在1G、2G和3G位置的运动轨迹．在3个轨迹中，Am→Bm→Cm→Dm→Em→Am(m=1,2,3，代表焊缝在1G、2G和3G位置)为焊接作业的一个完整过程，均为直线运动，Cm→Dm为焊缝段，表1为机器人运动轨迹中各段的运行速度．Bm和Cm点的焊枪自转角相同，γBm=γmC.Dm和Em点的焊枪自转角相同，γmD=γmE.

【参考文献】：
期刊论文
[1]一种应用于激光焊接轨迹规划的改进蚁群算法[J]. 林哲骋,许力.  焊接学报. 2018(01)



本文编号：3114438