焊接機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計

由于所設(shè)計的焊接機器人是在準平面、空間狹窄的環(huán)境下工作，為了保證機器人能根據(jù)電弧傳感器的偏差信息，跟蹤焊縫自動焊接，要求所設(shè)計的機器人應(yīng)該結(jié)構(gòu)緊湊、移動靈活且工作穩(wěn)定．文中針對狹窄空間特點，開發(fā)了一種小型移動焊接機器人，根據(jù)機器人各結(jié)構(gòu)的運動特點，運用模塊化設(shè)計方法，把機器人機構(gòu)分為輪式移動平臺、焊炬調(diào)節(jié)機構(gòu)和電弧傳感器三部分。其中，輪式移動平臺由于其慣性大，響應(yīng)慢，主要對焊縫進行粗跟蹤，焊炬調(diào)節(jié)機構(gòu)負責(zé)焊縫跟蹤，電弧傳感器完成焊縫偏差實時識別．另外，機器人控制器和電機驅(qū)動器集成安裝于機器人移動平臺上，使其體積更小。同時，為了減少惡劣焊接環(huán)境下粉塵對運動部件影響，采用全封閉式結(jié)構(gòu)，提高其系統(tǒng)可靠性   。與傳統(tǒng)的手工焊接相比，該自動焊接機器人具有生產(chǎn)、生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定、能在惡劣環(huán)境下連續(xù)工作等優(yōu)點。

焊接機器人的結(jié)構(gòu)與性能

焊接機器人是一種從事焊接(包括切割和噴涂)的工業(yè)機器人。為了適應(yīng)不同的用途，機器人后一個軸的機械接口，通常是一個連接法蘭，可以用不同的工具或末端執(zhí)行器連接。焊接機器人是在工業(yè)機器人的端部法蘭上安裝焊鉗或焊接(切割)槍，以便焊接、切割或熱噴涂。對焊接機器人工作站進一步細分箱體焊接機器人工作站是專門針對箱柜行業(yè)中，生產(chǎn)量大，焊接質(zhì)量及尺寸要求高的箱體焊接開發(fā)的機器人工作站專用裝備。

焊接機器人主要包括機器人和焊接設(shè)備。機器人由機器人本體和控制柜(硬件和軟件)組成。焊接設(shè)備以電弧焊和點焊為例，由焊接電源(包括其控制系統(tǒng))、送絲機(電弧焊)、焊槍(夾具)等組成。對于智能機器人，應(yīng)具有傳感器系統(tǒng)，如激光或攝像機傳感器及其控制裝置。5～4mm，焊接主要以搭接、角接接頭形式為主，焊接質(zhì)量要求相當高，其質(zhì)量的好壞直接影響到轎車的安全性能。

世界上生產(chǎn)的焊接機器人基本上都是關(guān)節(jié)機器人，其中大部分都有六個軸。其中，軸1、軸2、軸3可以將末端刀具送至不同的空間位置，軸4、軸5、軸6可以解決刀具姿態(tài)的不同要求。焊接機器人的機械結(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)擺結(jié)構(gòu)。在當代工業(yè)化生產(chǎn)中，焊接全過程的化和自動化是焊接機械制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

上述兩種機器人的軸都是旋轉(zhuǎn)的，所以用伺服電機通過擺線針輪減速器(1-3軸)和諧波減速器(1-6軸)驅(qū)動。在20世紀80年代中期以前，直流伺服電機被用于電動機器人。自20世紀80年代末以來，交流伺服電機已在許多國家得到應(yīng)用。由于交流電機沒有碳刷，具有良好的動態(tài)特性，新型機器人不僅事故率低，而且免維護時間大幅度增加，升(降)速快。一些重量小于16KG的新型輕型機器人在刀具中心點(TCP)的大移動速度超過3m/s，定位準確，振動小。側(cè)置式（擺式）結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點是上、下臂的活動范圍大，使機器人的工作空間幾乎能達一個球體。同時，機器人控制柜還采用32位微型計算機和新算法，使其具有自尋優(yōu)路徑的功能。

焊接機器人熔池溫度的影響因素有很多

焊接機器人進行焊接工作的時候，其熔池溫度的多少與許多要素相關(guān)，焊接機器人包含焊絲角度、焊接時間、焊絲直徑、焊接工藝等要素，因此假如發(fā)現(xiàn)熔池溫度過高，就需要從這幾方面下手進行減溫。

焊接機器人焊接過程中，焊絲與焊接方位的夾角在九十度時，電弧聚集，熔池溫度高;而夾角小，電弧分散化，熔池溫度較低。例如在進行12mm平焊封底層的時候，焊絲角度應(yīng)操縱在60-70度，使熔池溫度有一定的減少，防止了反面形成焊疤或起高。次之，要嚴控焊接機器人系統(tǒng)電弧燃燒時間，斷弧的頻率和電弧燃燒時間直接影響著熔池溫度，因為壁厚較薄，電弧熱量的承受力比較有限，假如減慢斷弧頻率來減少熔池溫度，易形成縮孔，因此只有用電弧燃燒時間來操縱熔池溫度，防止管道內(nèi)部焊縫極高或形成焊疤。豐田公司已決定將點焊作為標準來裝備其日本國內(nèi)和海外的所有點焊機器人。

常規(guī)狀況下，要求焊接機器人依據(jù)焊縫空間部位、焊接層次來選用焊接電流和焊絲直徑，開焊時選用的焊接電流和焊絲直徑比較大，立、橫仰位較小。只有這樣，才可以更為容易操縱熔池溫度，使得焊縫成型。依據(jù)過去的經(jīng)驗，焊接機器人采用圓圈形運條時熔池溫度高過半月形運條溫度，半月形運條溫度又高過鋸齒狀運條的熔池溫度，因此盡可能采用鋸齒狀運條，而且用晃動的幅度與在坡口兩邊的停頓，有效的操縱了熔池溫度。很簡單，作為焊接機器人的工作人員，在作業(yè)之前必須穿著特定的工作服，佩戴安全鞋和安全帽，起到充分的保護作用。

機械制造工藝基礎(chǔ)知識，焊接工藝講解，焊接的分類和焊接機器人
I .焊接分類1。熔焊:將焊接件的接頭加熱至熔融狀態(tài)，并在無壓力的情況下完成焊接，例如電焊、氣焊、埋弧焊和弧焊2。釬焊:加熱焊接件和釬焊填充金屬至高于基底金屬熔點且低于具有釬焊填充金屬的基底金屬熔點的溫度，用液體釬焊填充金屬潤濕基底金屬，填充接頭間隙，并通過相互擴散實現(xiàn)與基底金屬的連接，例如用鐵釬焊和火焰釬焊3。壓力焊接:在焊接時對焊接件施加壓力(加熱或不加熱)，以完成將焊接金屬觸點加熱至熔融狀態(tài)，例如，將焊接金屬觸點加熱至塑性狀態(tài)，如電阻焊接、鍛焊和摩擦焊接。焊接金屬觸點不加熱，如冷壓焊接和焊接。2.焊接的特點和應(yīng)用。特點(1)可節(jié)約金屬材料，接縫密封性好，易于實現(xiàn)機械化和自動化；(2)工序簡單，經(jīng)濟效益高。生產(chǎn)周期短，勞動強度低(3)設(shè)備簡單，操作方便，產(chǎn)品成本低(4)焊接接頭不僅強度高，而且其他性能可與焊接材料相匹配。(5)焊接質(zhì)量高會產(chǎn)生焊接應(yīng)力和變形，焊接部位會有一定數(shù)量的焊接缺陷，焊接過程中會產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)。2.焊接應(yīng)用于船舶、化學(xué)容器、建筑構(gòu)件、橋梁、動力鍋爐、大型發(fā)電機、汽輪機等產(chǎn)品的制造。焊接在航空、航天、原子能、電子等領(lǐng)域也是不可或缺的。三、焊接機器人一個機器人可以完成各種任務(wù)，包括抓取物體、搬運、安裝、焊接、卸料等。代弧焊機器人:示教再現(xiàn)型第二代弧焊機器人:具有視覺或觸覺感知功能的第三代弧焊機器人:具有學(xué)習(xí)、推理和自動規(guī)劃功能的弧焊機器人具有靈活性大的特點。根據(jù)生產(chǎn)過程的要求，機械手按照一定的程序、時間和位置來完成規(guī)定的傳動位置和工件的要求，特別是在高溫、高壓、粉塵、噪聲以及具有性和污染的環(huán)境中，機械手應(yīng)用為廣泛。焊接系統(tǒng):由焊鉗(點焊機器人)、焊炬(弧焊機器人)、焊接控制器和水、電、氣等輔助部件組成。傳感器:實現(xiàn)工件斜面定位、焊縫熔深信息跟蹤和采集。安全設(shè)備:包括驅(qū)動系統(tǒng)過熱自斷電保護、動作位置超限自斷電保護、自斷電保護、機器人系統(tǒng)工作區(qū)干擾自斷電保護和手動緊急停止等。