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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);焊接專(zhuān)機(jī)適合批量大,改型慢的產(chǎn)品,而且工件的焊縫數(shù)量較少、較長(zhǎng),形狀規(guī)矩(直線、圓形)的情況。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。因此,在各行各業(yè)已得到了廣泛的應(yīng)用。
焊接機(jī)器人主要包括機(jī)器人和焊接設(shè)備兩部分。機(jī)器人由機(jī)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(diǎn)焊為例,則由焊接電源,(包括其控制系統(tǒng))、送絲機(jī)(弧焊)、焊槍?zhuān)ㄣQ)等部分組成?;『笝C(jī)器人除前面提及的在作“之”字形拐角焊或小直徑圓焊縫焊接時(shí),其軌跡應(yīng)能貼近示教的軌跡之外,還應(yīng)具備不同擺動(dòng)樣式的軟件功能,供編程時(shí)選用,以便作擺動(dòng)焊,而且擺動(dòng)在每一周期中的停頓點(diǎn)處,機(jī)器人也應(yīng)自動(dòng)停止向前運(yùn)動(dòng),以滿足工藝要求。對(duì)于智能機(jī)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(guó)生產(chǎn)的焊接用機(jī)器人基本上都屬關(guān)節(jié)機(jī)器人,絕大部分有6個(gè)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(jī)器人按結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系來(lái)分
1) 直角坐標(biāo)型 這類(lèi)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和控制方案與機(jī)床類(lèi)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。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(lèi)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和控制方案與機(jī)床類(lèi)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。簡(jiǎn)易和專(zhuān)用焊接機(jī)器人常采用這種形式。2) 圓柱坐標(biāo)型 這類(lèi)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(pán)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(lèi)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。
全部運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)程需求注意兩個(gè)重要點(diǎn),一為焊接機(jī)器人的負(fù)載,二為焊接機(jī)器人點(diǎn)點(diǎn)的移動(dòng)速度。但采用同一分辨率的碼盤(pán)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。這兩個(gè)關(guān)于點(diǎn)焊焊接機(jī)器人的全部功能有非常大的聯(lián)系,因?yàn)樵谂c點(diǎn)焊作業(yè)進(jìn)程中的長(zhǎng)處移位速度快,動(dòng)作平穩(wěn),定位準(zhǔn)確有很大的聯(lián)系。機(jī)器人的負(fù)載首要表現(xiàn)為全體的安穩(wěn)性,人點(diǎn)點(diǎn)的移動(dòng)速度首要表現(xiàn)為點(diǎn)焊的功率。機(jī)器人的負(fù)載首要體如今點(diǎn)焊機(jī)器人的焊鉗方面,如今存在的兩種焊鉗方式為別離式與一體式,兩者的差異首要在于變壓器的別離與一體。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。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。