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隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)控及機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展,自動(dòng)焊接機(jī)器人, 從60年代時(shí)開(kāi)始用于生產(chǎn)以來(lái),其技術(shù)已日益成熟,主要有以下優(yōu)點(diǎn):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(lái);2)提高勞動(dòng)生產(chǎn)率;3)改善工人勞動(dòng)強(qiáng)度,可在有害環(huán)境下工作;4)降低了對(duì)工人操作技術(shù)的要求;5)縮短了產(chǎn)品改型換代的準(zhǔn)備周期,減少相應(yīng)的設(shè)備投資。該加工設(shè)備是由機(jī)器人、激光發(fā)生器機(jī)組、水冷卻機(jī)組、激光掃描跟蹤系統(tǒng)、柔性變位機(jī)、工裝夾具、安全護(hù)欄、吸塵裝置和控制系統(tǒng)等組成,通過(guò)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(shí)現(xiàn)多個(gè)品種的不銹鋼氣室類工件的自動(dòng)焊接。因此,在各行各業(yè)已得到了廣泛的應(yīng)用。
點(diǎn)焊機(jī)器人需要有多大的負(fù)載能力,取決于所用的焊鉗形式。它們的方式影響到機(jī)器人的負(fù)載焊鉗質(zhì)量越大則相對(duì)焊接機(jī)器人的自身負(fù)載越大。對(duì)于用與變壓器分離的焊鉗,30~45kg負(fù)載的機(jī)器人就足夠了。但是,這種焊鉗一方面由于二次電纜線長(zhǎng),電能損耗大,也不利于機(jī)器人將焊鉗伸入工件內(nèi)部焊接;另一方面電纜線隨機(jī)器人運(yùn)動(dòng)而不停擺動(dòng),電纜的損壞較快。因此,目前逐漸增多采用一體式焊鉗。這種焊鉗連同變壓器質(zhì)量在70kg左右。考慮到機(jī)器人要有足夠的負(fù)載能力,能以較大的加速度將焊鉗送到空間位置進(jìn)行焊接,一般都選用100~150kg負(fù)載的重型機(jī)器人。為了適應(yīng)連續(xù)點(diǎn)焊時(shí)焊鉗短距離快速移位的要求。新的重型機(jī)器人增加了可在0.3s內(nèi)完成50mm位移的功能。這對(duì)電機(jī)的性能,微機(jī)的運(yùn)算速度和算法都提出更高的要求。
弧焊過(guò)程比點(diǎn)焊過(guò)程要復(fù)雜得多,工具中心點(diǎn)(TCP),也就是焊絲端頭的運(yùn)動(dòng)軌跡、焊槍姿態(tài)、焊接參數(shù)都要求準(zhǔn)確控制。走進(jìn)汽車生產(chǎn)企業(yè),各種焊接機(jī)器人、裝配機(jī)器人組成的生產(chǎn)線精準(zhǔn)高1效地運(yùn)行。所以,弧焊用機(jī)器人除了前面所述的一般功能外,還必須具備一些適合弧焊要求的功能。雖然從理論上講,有5個(gè)軸的機(jī)器人就可以用于電弧焊,但是對(duì)復(fù)雜形狀的焊縫,用5個(gè)軸的機(jī)器人會(huì)有困難。因此,除非焊縫比較簡(jiǎn)單,否則應(yīng)盡量選用6軸機(jī)器人。
焊接機(jī)器人按結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系來(lái)分
1) 直角坐標(biāo)型 這類機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和控制方案與機(jī)床類似,其到達(dá)空間位置的三個(gè)運(yùn)動(dòng)(x、y、z)是由直線運(yùn)動(dòng)構(gòu)成,這種形式的機(jī)器人優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)學(xué)模型簡(jiǎn)單,各軸線位移分辨率在操作容積內(nèi)任一點(diǎn)上均為恒定,控制精度容易提高;缺點(diǎn)是機(jī)構(gòu)龐大,工作空間小,操作靈活性較差。比如焊鉗質(zhì)量70kg擺布則焊接機(jī)器人需求150kg擺布的負(fù)載。簡(jiǎn)易和專用焊接機(jī)器人常采用這種形式。2) 圓柱坐標(biāo)型 這類機(jī)器人在基座水平轉(zhuǎn)臺(tái)上裝有立柱,水平臂可沿立柱作上下運(yùn)動(dòng)并可在水平方向伸縮。這種結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)點(diǎn)是末端操作可獲得較高速度,缺點(diǎn)是末端操作器外伸離開(kāi)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(cè)角位移時(shí),伸縮關(guān)節(jié)的線位移分辨率恒定,但轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)反映在末端操作器上的線位移分辨率則是個(gè)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(jī)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(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn),其優(yōu)點(diǎn)是機(jī)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(diǎn)是運(yùn)動(dòng)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(jī)器人手臂的位姿。