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焊接機器人主要包括機器人和焊接設(shè)備兩部分。由于采用了MIG脈沖過渡或CMT冷金屬過渡焊接工藝方式進行焊接,使焊接過程中熱輸入量大大減少,保證產(chǎn)品焊接后不變形,通過調(diào)整焊接規(guī)范和機器人焊接姿態(tài),保證產(chǎn)品焊縫質(zhì)量好,焊縫美觀,特別對于密封性要求高的不銹鋼氣室,焊接后保證氣室氣體不泄露。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。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。
不銹鋼氣室機器人柔性激光焊接加工設(shè)備是針對不銹鋼焊接變形量比較大,密封性要求高的箱體類工件焊接開發(fā)的的柔性機器人激光焊接加工設(shè)備。其缺點是運動學(xué)模型復(fù)雜,高精度控制難度大,空間線位移分辨率取決于機器人手臂的位姿?!≡摷庸ぴO(shè)備是由機器人、激光發(fā)生器機組、水冷卻機組、激光掃描跟蹤系統(tǒng)、柔性變位機、工裝夾具、安全護欄、吸塵裝置和控制系統(tǒng)等組成,通過設(shè)置控制系統(tǒng)中的品種選擇參數(shù)并更換工裝夾具,可實現(xiàn)多個品種的不銹鋼氣室類工件的自動焊接。
弧焊機器人多采用氣體保護焊方法(MAG、MIG、TIG),通常的晶閘管式、逆變式、波形控制式、脈沖或非脈沖式等的焊接電源都可以裝到機器人上作電弧焊。點焊機器人的焊鉗,通常用氣動的焊鉗,氣動焊鉗兩個電極之間的開口度一般只有兩級沖程。由于機器人控制柜采用數(shù)字控制,而焊接電源多為模擬控制,所以需要在焊接電源與控制柜之間加一個接口。近年來,國外機器人生產(chǎn)廠都有自己特定的配套焊接設(shè)備,這些焊接設(shè)備內(nèi)已經(jīng)播人相應(yīng)的接口板、所以在圖1a中的弧焊機器人系統(tǒng)中并沒有附加接口箱。應(yīng)該指出,在弧焊機器人工作周期中電弧時間所占的比例較大,因此在選擇焊接電源時,一般應(yīng)按持續(xù)率100,%來確定電源的容量。
焊接機器人按結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系來分
1) 直角坐標(biāo)型 這類機器人的結(jié)構(gòu)和控制方案與機床類似,其到達空間位置的三個運動(x、y、z)是由直線運動構(gòu)成,這種形式的機器人優(yōu)點是運動學(xué)模型簡單,各軸線位移分辨率在操作容積內(nèi)任一點上均為恒定,控制精度容易提高;缺點是機構(gòu)龐大,工作空間小,操作靈活性較差。軸類焊接機器人工作站是專門針對低壓電器行業(yè)中萬1能式斷路器中的轉(zhuǎn)軸焊接開發(fā)的專用設(shè)備,推出了一套專用的轉(zhuǎn)軸焊接機器人工作站。簡易和專用焊接機器人常采用這種形式。2) 圓柱坐標(biāo)型 這類機器人在基座水平轉(zhuǎn)臺上裝有立柱,水平臂可沿立柱作上下運動并可在水平方向伸縮。這種結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)點是末端操作可獲得較高速度,缺點是末端操作器外伸離開立柱軸心愈遠(yuǎn),其線位移分辨精度愈低。3) 球坐標(biāo)型 與圓柱坐標(biāo)結(jié)構(gòu)相比較,這種結(jié)構(gòu)形式更為靈活。但采用同一分辨率的碼盤檢測角位移時,伸縮關(guān)節(jié)的線位移分辨率恒定,但轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)反映在末端操作器上的線位移分辨率則是個變量,增加了控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。4) 全關(guān)節(jié)型 全關(guān)節(jié)型機器人的結(jié)構(gòu)類似人的腰部和手部,其位置和姿態(tài)全部由旋轉(zhuǎn)運動實現(xiàn),其優(yōu)點是機構(gòu)緊湊,靈活性好,占地面積小,工作空間大,可獲得較高的末端操作器線速度;其缺點是運動學(xué)模型復(fù)雜,高的精度控制難度大,空間線位移分辨率取決于機器人手臂的位姿。