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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。機器人由機器人本體和控制柜(硬件及軟件)組成。采用裝有視覺系統(tǒng)的機器人已用于焊接這些工件,其中所用的機器人帶有焊接參數(shù)自適應(yīng)控制的功能。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。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。(2)焊接工藝和機器人作業(yè)程序調(diào)試人員主要負(fù)責(zé)機器人作業(yè)程序的管理工作,焊接機器人應(yīng)用的目的是為焊接生產(chǎn)服務(wù),焊接工藝員對焊接品質(zhì)的把握是機器人焊接質(zhì)量的關(guān)鍵所在,他的職責(zé)是讓機器人成為他得心應(yīng)手的工具,把他的焊接思路完整地傳達給機器人。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(fù)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小(局限于機器人的前部),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(fù)載100~150kg)大多選用平行四邊形結(jié)構(gòu)形式的機器人。
激光焊接可以采用連續(xù)或脈沖激光束加以實現(xiàn),激光焊接的原理可分為熱傳導(dǎo)型焊接和激光深熔焊接。功率密度小于10~10 W/cm為熱傳導(dǎo)焊,此時熔深淺、焊接速度慢;功率密度大于10~10 W/cm時,金屬表面受熱作用下凹成"孔穴",形成深熔焊,具有焊接速度快、深寬比大的特點。(2)20世紀(jì)90年代以來,先進技術(shù)、生產(chǎn)設(shè)備及工藝裝備的引進使我國的汽車制造水平訊速提高到規(guī)模化生產(chǎn),國外焊接機器人大量進入中國。
激光焊接技術(shù)廣泛被應(yīng)運在汽車、輪船、飛機、高鐵等高精制造領(lǐng)域,給人們的生活質(zhì)量帶來了重大提升,更是家電行業(yè)進入了精工時代。
激光復(fù)合焊接是激光束焊接與MIG焊接技術(shù)相結(jié)合,獲得焊接效果,快速和焊縫搭橋能力,是當(dāng)前的焊接方法。
激光復(fù)合焊的優(yōu)點是:速度快,熱變形小,熱影響區(qū)域小,并且確保了焊縫的金屬結(jié)構(gòu)與機械屬性。
激光復(fù)合焊除了汽車薄板結(jié)構(gòu)件的焊接,還適用于很多其它應(yīng)用。例如將這項技術(shù)應(yīng)用于混凝土泵和移動式起重機臂架的生產(chǎn),這些工藝需對高強度鋼進行加工,傳統(tǒng)技術(shù)往往會因為需要其它輔助工藝(如預(yù)熱)而導(dǎo)致成本的增加。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。再則,該技術(shù)也可應(yīng)用于軌道車輛的制造及常規(guī)鋼結(jié)構(gòu)(如橋梁,油箱等)。