焊接機器人簡介

隨著電子技術(shù)、計算機技術(shù)、數(shù)控及機器人技術(shù)的發(fā)展，自動焊接機器人, 從60年始用于生產(chǎn)以來，其技術(shù)已日益成熟，主要有以下優(yōu)點：

1）穩(wěn)定和提高焊接質(zhì)量，能將焊接質(zhì)量以數(shù)值的形式反映出來；

2）提高勞動生產(chǎn)率；

3）改善工人勞動強度，可在有害環(huán)境下工作；

4）降低了對工人操作技術(shù)的要求；

5）縮短了產(chǎn)品改型換代的準備周期，減少相應(yīng)的設(shè)備投資。

因此，在各行各業(yè)已得到了廣泛的應(yīng)用。

焊接機器人組成結(jié)構(gòu)

焊接機器人主要包括機器人和焊接設(shè)備兩部分。焊接機器人的安全預(yù)防措施為了確保萬無一失，不僅要對焊接機器人的工作場所采取安全預(yù)防措施，而且在維修和檢查機器人的時候也要采取安全預(yù)防措施，這樣才能保障設(shè)備及人員的安全性，減少不必要的傷害或損失。機器人由機器人本體和控制柜（硬件及軟件）組成。而焊接裝備，以弧焊及點焊為例，則由焊接電源，（包括其控制系統(tǒng)）、送絲機（弧焊）、焊槍（鉗）等部分組成。對于智能機器人還應(yīng)有傳感系統(tǒng)，如激光或攝像傳感器及其控制裝置等。圖1a、b表示弧焊機器人和點焊機器人的基本組成。

世界各國生產(chǎn)的焊接用機器人基本上都屬關(guān)節(jié)機器人，絕大部分有6個軸。其中，1、2、3軸可將末端工具送到不同的空間位置，而4、5、6軸解決工具姿態(tài)的不同要求。焊接機器人本體的機械結(jié)構(gòu)主要有兩種形式：一種為平行四邊形結(jié)構(gòu)，一種為側(cè)置式（擺式）結(jié)構(gòu)，如圖2a、b所示。配備傳感器和電子檢測線，自動引導(dǎo)和跟蹤焊縫軌跡，對主要焊接參數(shù)進行閉環(huán)反饋控制。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。因此，這種機器人可倒掛在機架上工作，以節(jié)省占地面積，方便地面物件的流動。但是這種側(cè)置式機器人，2、3軸為懸臂結(jié)構(gòu)，降低機器人的剛度，一般適用于負載較小的機器人，用于電弧焊、切割或噴涂。平行四邊形機器人其上臂是通過一根拉桿驅(qū)動的。拉桿與下臂組成一個平行四邊形的兩條邊。故而得名。早期開發(fā)的平行四邊形機器人工作空間比較?。ň窒抻跈C器人的前部），難以倒掛工作。但80年代后期以來開發(fā)的新型平行四邊形機器人（平行機器人），已能把工作空間擴大到機器人的頂部、背部及底部，又沒有測置式機器人的剛度問題，從而得到普遍的重視。這種結(jié)構(gòu)不僅適合于輕型也適合于重型機器人。近年來點焊用機器人（負載100～150kg）大多選用平行四邊形結(jié)構(gòu)形式的機器人。

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。特別是在現(xiàn)代社會，汽車款式的更新速度非常快，配備機器人的汽車生產(chǎn)線能夠很好地適應(yīng)這種變化。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。

焊接機器人主要包括機器人和焊接設(shè)備。而人工焊接時，焊接速度、干伸長等都是變化的，因此很難做到質(zhì)量的均一性。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。

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。要選擇相應(yīng)的操作范圍和技術(shù)性能參數(shù)能滿足工件施焊位置的焊接機器人。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)。

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。用這種技術(shù)可以提高焊接質(zhì)量，因而甚至試圖用它來代替某些弧焊作業(yè)。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。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。

焊接機械手

在焊接機械手的配合下，完成的放熱焊接點象銅一樣不受腐蝕性產(chǎn)物的影響，能經(jīng)受反復(fù)多次的大浪涌電流而不退化，可用于焊接銅、銅合金、鍍銅鋼、各種合金鋼包括不銹鋼及高阻加熱熱源材料。

當(dāng)遇到一些特殊情況的話，還可以采用兩層兩道的焊法，比如說焊腳尺寸在8-10mm時，可采用兩層兩道的焊法。焊接機械手在焊層時，可采用3-4mm直徑的焊條，焊接電流稍大些，以獲得較大的熔深。工件夾到模具上,要使它與模具緊密貼合,在裝配時就要用木錘和夾具讓工件的位置更精準縫隙不得超過05mm,機器人很據(jù)程序運走精度較高,有絲毫誤差就會導(dǎo)致焊縫成形失敗裝配是整個工序里的一個環(huán)節(jié)。然后采用直線形運條法，在收尾時應(yīng)把弧坑填滿或略高些，這樣在焊接第二次收尾時，不會因焊縫溫度而產(chǎn)生弧坑過低的現(xiàn)象。

在焊接機械手焊第二層之前，必須將層的熔渣清除干凈，同時采用4mm直徑的焊條，焊接電流不宜過大，電流過大會產(chǎn)生咬邊現(xiàn)象。當(dāng)?shù)诙篮缚p覆蓋層大于2/3時，在焊接第三道時可采用直線往復(fù)運條法，以避免第三道焊縫過高。