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。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。勞動力需要休息，但焊接機器人可以連續(xù)工作，生產(chǎn)效率是人類的三倍以上，可以降低勞動力的管理成本。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。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。焊接機器人的工作原理及應(yīng)用 焊接機器人是一種智能化的焊接作業(yè)設(shè)備，得到國內(nèi)企業(yè)的認可和廣泛應(yīng)用。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。

焊接機器人特點

點焊對焊接機器人的要求不是很高。因為點焊只需點位控制，至于焊鉗在點與點之間的移動軌跡沒有嚴(yán)格要求，這也是機器人早只能用于點焊的原因。點焊用機器人不僅要有足夠的負載能力，而且在點與點之間移位時速度要快捷，動作要平穩(wěn)，定位要準(zhǔn)確，以減少移位的時間，提高工作效率。點焊機器人需要有多大的負載能力，取決于所用的焊鉗形式。對于用與變壓器分離的焊鉗，30～45kg負載的機器人就足夠了。但是，這種焊鉗一方面由于二次電纜線長，電能損耗大，也不利于機器人將焊鉗伸入工件內(nèi)部焊接；另一方面電纜線隨機器人運動而不停擺動，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。焊接偏差大于焊絲半徑時，有可能焊接不好，所以工件精度應(yīng)保持在焊絲半徑之內(nèi)?？紤]到機器人要有足夠的負載能力，能以較大的加速度將焊鉗送到空間位置進行焊接，一般都選用100～150kg負載的重型機器人。為了適應(yīng)連續(xù)點焊時焊鉗短距離快速移位的要求。新的重型機器人增加了可在0.3s內(nèi)完成50mm位移的功能。這對電機的性能，微機的運算速度和算法都提出更高的要求。

焊接機器人焊接工藝

 焊接機器人目前在很多行業(yè)中已被廣泛應(yīng)用，機械手臂焊接在一定程度上提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量和效率，同時也使得焊縫更加的美觀，大大改變了人工焊接的某些不足，但自動焊也存在著一些弊端，工件的裝配直接關(guān)系著焊縫成型的好壞，裝配時稍有差池，焊縫的美觀及質(zhì)量就會有很大的影響。而且工裝模具的設(shè)計也成為一個極其重要的因素，目前的自動焊接技術(shù)還不足以的焊接，尖鉆的角度是他的制約條件，設(shè)計制造工裝模具需要考慮到機器本身所能達到的角度位置，這樣才能使企業(yè)更率的生產(chǎn)。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。

 鋁及鋁合金的焊接性

 在各個工業(yè)制造金屬中，鋁的性質(zhì)特點和常見金屬相比大不相同，因此其本身或合金的焊接工藝特點在一定程度上與其他常見的金屬存在本質(zhì)的區(qū)別。鋁的熔點偉660℃，相對于碳鋼和銅的熔點是極地的。由于相貫線焊縫是一條復(fù)雜的空間曲線，目前多采用手工焊接來完成焊接任務(wù)。他在融化時顏色不會發(fā)生任何變化，因此熔池內(nèi)的情況變換復(fù)雜，難以觀察，在焊接時容易出現(xiàn)凹陷和焊穿等焊接缺陷，低碳鋼的熱導(dǎo)率是其五分之一，散熱速度快，所以焊接時不容易融化，因此鋁合金的焊接率比較差。

 裝配工藝。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(zhǔn)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)。

點焊、弧焊機器人的協(xié)同作業(yè)過程

在汽車生產(chǎn)中，點焊、弧焊機器人之間的協(xié)同作業(yè)是相當(dāng)關(guān)鍵的，它可以提高生產(chǎn)效率和優(yōu)化生產(chǎn)節(jié)拍，同時干涉區(qū)的界定實現(xiàn)了機器人之間的互鎖，提高了生產(chǎn)中的安全性和可靠性。那么，點焊、弧焊機器人是怎么實現(xiàn)協(xié)同作業(yè)的呢？

很顯然，點焊、弧焊機器人單獨工作已經(jīng)不能滿足人們對效率的要求，為了提高生產(chǎn)效率和優(yōu)化工作節(jié)拍，可以將點焊機器人和弧焊機器人應(yīng)用于汽車側(cè)前門或側(cè)后門同時焊接。

其中點焊機器人主要對側(cè)門內(nèi)側(cè)的17點進行焊接，而弧焊機器人則是負責(zé)上下2個門鉸鏈的焊接，且要求點焊、弧焊機器人同時工作。由于點焊機器人及其弧焊機器人有各自獨立的電氣控制單元，所以整個系統(tǒng)由PLC作為控制單元，由PLC來控制機器人、夾具和導(dǎo)軌之間的相互動作。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。

在實現(xiàn)點焊、弧焊機器人同時運用的過程中，主要解決的是安全問題，由于兩個機器人同時在一個工件上焊接，各自的工作空間非常小，一不小心兩個機器人就可能發(fā)生碰撞。

為此，可以劃分4塊干涉區(qū)，并要求每個干涉區(qū)每次多只允許一個機器人進人。在劃分干涉區(qū)時，在考慮安全的前提下盡量將干涉區(qū)的面積小，這樣可以保障機器人的運動空間更大，以致優(yōu)化生產(chǎn)節(jié)拍。