焊接機(jī)器人

1焊接機(jī)器人焊接機(jī)器人是從事焊接(包括切割和噴涂)的工業(yè)機(jī)器人。根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)工業(yè)機(jī)器人術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)中對焊接機(jī)器人的定義，工業(yè)機(jī)器人是具有三個或三個以上可編程軸的多用途、可重編程的自動控制機(jī)械手，用于工業(yè)自動化領(lǐng)域。為了適應(yīng)不同的應(yīng)用，機(jī)器人最后一個軸的機(jī)械接口通常是一個連接法蘭，可以用來連接不同的工具或末端執(zhí)行器。焊接機(jī)器人將焊鉗或焊接(切割)槍連接到工業(yè)機(jī)器人端軸的法蘭上，以進(jìn)行焊接、切割或熱噴涂。隨著電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、數(shù)控技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，自動弧焊機(jī)器人工作站自20世紀(jì)（查成交價|參配|優(yōu)惠政策）60年代開始應(yīng)用于生產(chǎn)，其技術(shù)日趨成熟。它具有以下優(yōu)點(diǎn)：1)穩(wěn)定和提高焊接質(zhì)量；2)提高勞動生產(chǎn)率；3)提高工人的勞動強(qiáng)度，在有害環(huán)境下工作；4)降低了對工人操作技術(shù)的要求；5)縮短產(chǎn)品轉(zhuǎn)型升級的準(zhǔn)備期，減少相應(yīng)的設(shè)備投資。因此被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。焊接機(jī)器人由機(jī)器人和焊接設(shè)備組成。它由機(jī)器人本體和控制柜(硬件和軟件)組成。以電弧焊和點(diǎn)焊為例，焊接設(shè)備由焊接電源(包括其控制系統(tǒng))、送絲機(jī)(電弧焊)、焊槍(鉗子)等部分組成。智能機(jī)器人還應(yīng)該有傳感系統(tǒng)，如激光或攝像傳感器及其控制裝置。世界各地生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)和性能焊接機(jī)器人基本都是關(guān)節(jié)型機(jī)器人，而且大部分都是六軸的。其中1軸、2軸和3軸可以將末端刀具送到不同的空間位置，4軸、5軸和6軸可以滿足不同的刀具姿態(tài)要求。焊接機(jī)器人本體的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要有兩種：一種是平行四邊形結(jié)構(gòu)，另一種是側(cè)裝(擺動)結(jié)構(gòu)。側(cè)裝(擺動)結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)是上下臂運(yùn)動范圍大，使得機(jī)器人的工作空間幾乎達(dá)到一個球體。因此，這種機(jī)器人可以在框架上倒立工作，節(jié)省占地面積，方便地面物體的流動。但這種側(cè)裝式機(jī)器人的第二、第三軸為懸臂結(jié)構(gòu)，降低了機(jī)器人的剛性，一般適用于負(fù)載較小的機(jī)器人進(jìn)行弧焊、切割或噴涂。平行四邊形機(jī)器人的上臂由拉桿驅(qū)動。有下臂的平行四邊形的兩條邊。因此得名。早期的平行四邊形機(jī)器人工作空間比較小(只在機(jī)器人前面)，所以很難倒立工作。但從80年代后期開始，發(fā)展了一種新型的平行四邊形機(jī)器人(并聯(lián)機(jī)器人)，可以將工作空間擴(kuò)展到機(jī)器人的上、后、下，并且不存在測量機(jī)器人剛度的問題，因此受到了廣泛關(guān)注。這種結(jié)構(gòu)適用于輕型和重型機(jī)器人。近年來，平行四邊形結(jié)構(gòu)的機(jī)器人多用于點(diǎn)焊(負(fù)載100 ~ 150 kg)。以上兩個機(jī)器人的軸都是旋轉(zhuǎn)的，所以通過擺線針輪(RV)減速器(1 ~ 3軸)和諧波減速器(1 ~ 6軸)由伺服電機(jī)驅(qū)動。20世紀(jì)80年代中期以前，DC伺服電機(jī)用于電動機(jī)器人，但從80年代后期開始，各國都改用交流伺服電機(jī)。由于交流電機(jī)無碳刷，動態(tài)特性好，新型機(jī)器人不僅事故率低，而且免維護(hù)時間和加(減)速也大大增加。部分新型輕型機(jī)器人負(fù)載小于16kg，刀具中心點(diǎn)(TCP)移動速度最高可達(dá)3m/s以上，定位準(zhǔn)確，振動小。同時，機(jī)器人的控制柜改為了32位微機(jī)和新的算法，使其具有路徑自尋優(yōu)功能，運(yùn)行軌跡更接近示教軌跡。點(diǎn)焊機(jī)器人的特點(diǎn)點(diǎn)焊機(jī)器人的基本功能點(diǎn)焊對焊接機(jī)器人的要求不高。因?yàn)辄c(diǎn)焊只需要點(diǎn)對點(diǎn)的控制，所以對點(diǎn)與點(diǎn)之間的焊鉗軌跡沒有嚴(yán)格的要求，這也是最早只能使用機(jī)器人進(jìn)行點(diǎn)焊的原因。

點(diǎn)焊機(jī)器人不僅要有足夠的負(fù)載能力，而且在從一點(diǎn)移動到另一點(diǎn)時，要快速、穩(wěn)定、準(zhǔn)確地移動，以減少輪班時間，提高工作效率。點(diǎn)焊機(jī)器人的負(fù)載能力取決于所用焊鉗的類型。對于與變壓器分離的焊鉗，負(fù)載30 ~ 45 kg的機(jī)器人就足夠了。但這種焊鉗一方面由于二次電纜長，功耗大，不利于機(jī)器人將焊鉗伸入工件內(nèi)進(jìn)行焊接；另一方面，電纜隨著機(jī)器人的移動不斷擺動，電纜很快損壞。因此，目前逐漸使用一體式焊鉗。焊鉗和變壓器的質(zhì)量約為70kg?？紤]到機(jī)器人要有足夠的負(fù)載能力，能以較高的加速度將焊鉗送到空間進(jìn)行焊接，一般選擇負(fù)載100 ~ 150 kg的重型機(jī)器人。為了滿足連續(xù)點(diǎn)焊中焊鉗短距離、快速位移的要求。新型重型機(jī)器人增加了50mm 0.3s位移的功能，對電機(jī)的性能、計算速度、微機(jī)的算法提出了更高的要求。點(diǎn)焊機(jī)器人的焊接設(shè)備點(diǎn)焊機(jī)器人的焊接設(shè)備采用一體式焊鉗，焊接變壓器安裝在焊鉗后面，所以變壓器必須盡可能小型化。對于小容量變壓器，可采用50Hz工頻交流電，對于大容量變壓器，采用逆變技術(shù)，將50Hz工頻交流電變?yōu)?00 ~ 700 Hz交流電，從而減小變壓器的體積。改造后可直接用600 ~ 700 Hz交流電焊接，也可再次整流，用DC焊接。焊接參數(shù)由定時器調(diào)整。新的計時器已經(jīng)電腦化，所以機(jī)器人控制柜可以直接控制計時器，不需要另一個接口。點(diǎn)焊機(jī)器人的焊鉗通常采用氣動焊鉗，氣動焊鉗的兩個電極之間的開口通常只有兩個行程。而且電極壓力一旦設(shè)定，就不能隨意更改。近年來，出現(xiàn)了一種新型的電動伺服點(diǎn)焊機(jī)。焊鉗的開合由伺服電機(jī)驅(qū)動，由碼盤反饋。焊鉗的開口可以根據(jù)實(shí)際需要任意選擇和預(yù)設(shè)。此外，電極之間的壓力可以無級調(diào)節(jié)。這種新型電動伺服點(diǎn)焊鉗具有以下優(yōu)點(diǎn)：1)由于焊鉗的開啟由機(jī)器人精確控制，在機(jī)器人從點(diǎn)到點(diǎn)的運(yùn)動過程中，焊鉗可以開始閉合，因此可以大大縮短每個點(diǎn)的焊接周期；焊接后，機(jī)器人可以在焊鉗打開的情況下移動，而不必在機(jī)器人就位后關(guān)閉焊鉗或在焊鉗完全打開后移動。2)焊鉗的開口可以根據(jù)工件的情況隨意調(diào)節(jié)。只要沒有碰撞和干涉，就可以盡量減小焊鉗的開度，從而節(jié)省焊鉗的開合時間。3)當(dāng)焊鉗閉合加壓時，不僅可以調(diào)節(jié)壓力，而且閉合時兩個電極略微閉合，減少了沖擊變形和噪音。