焊接機(jī)器人簡(jiǎn)介

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年始用于生產(chǎn)以來，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；

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)器人組成結(jié)構(gòu)

焊接機(jī)器人主要包括機(jī)器人和焊接設(shè)備兩部分。焊接機(jī)器人的安全預(yù)防措施為了確保萬無一失，不僅要對(duì)焊接機(jī)器人的工作場(chǎng)所采取安全預(yù)防措施，而且在維修和檢查機(jī)器人的時(shí)候也要采取安全預(yù)防措施，這樣才能保障設(shè)備及人員的安全性，減少不必要的傷害或損失。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（鉗）等部分組成。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。圖1a、b表示弧焊機(jī)器人和點(diǎn)焊機(jī)器人的基本組成。

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)器人本體的機(jī)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。配備傳感器和電子檢測(cè)線，自動(dòng)引導(dǎo)和跟蹤焊縫軌跡，對(duì)主要焊接參數(shù)進(jìn)行閉環(huán)反饋控制。側(cè)置式（擺式）結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)是上、下臂的活動(dòng)范圍大，使機(jī)器人的工作空間幾乎能達(dá)一個(gè)球體。因此，這種機(jī)器人可倒掛在機(jī)架上工作，以節(jié)省占地面積，方便地面物件的流動(dòng)。但是這種側(cè)置式機(jī)器人，2、3軸為懸臂結(jié)構(gòu)，降低機(jī)器人的剛度，一般適用于負(fù)載較小的機(jī)器人，用于電弧焊、切割或噴涂。平行四邊形機(jī)器人其上臂是通過一根拉桿驅(qū)動(dòng)的。拉桿與下臂組成一個(gè)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(jī)器人工作空間比較小（局限于機(jī)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(jī)器人（平行機(jī)器人），已能把工作空間擴(kuò)大到機(jī)器人的頂部、背部及底部，又沒有測(cè)置式機(jī)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(jī)器人。近年來點(diǎn)焊用機(jī)器人（負(fù)載100～150kg）大多選用平行四邊形結(jié)構(gòu)形式的機(jī)器人。

焊接機(jī)器人的結(jié)構(gòu)與性能

焊接機(jī)器人是一種從事焊接(包括切割和噴涂)的工業(yè)機(jī)器人。特別是在現(xiàn)代社會(huì)，汽車款式的更新速度非?？?，配備機(jī)器人的汽車生產(chǎn)線能夠很好地適應(yīng)這種變化。為了適應(yīng)不同的用途，機(jī)器人后一個(gè)軸的機(jī)械接口，通常是一個(gè)連接法蘭，可以用不同的工具或末端執(zhí)行器連接。焊接機(jī)器人是在工業(yè)機(jī)器人的端部法蘭上安裝焊鉗或焊接(切割)槍，以便焊接、切割或熱噴涂。

焊接機(jī)器人主要包括機(jī)器人和焊接設(shè)備。而人工焊接時(shí)，焊接速度、干伸長(zhǎng)等都是變化的，因此很難做到質(zhì)量的均一性。機(jī)器人由機(jī)器人本體和控制柜(硬件和軟件)組成。焊接設(shè)備以電弧焊和點(diǎn)焊為例，由焊接電源(包括其控制系統(tǒng))、送絲機(jī)(電弧焊)、焊槍(夾具)等組成。對(duì)于智能機(jī)器人，應(yīng)具有傳感器系統(tǒng)，如激光或攝像機(jī)傳感器及其控制裝置。

世界上生產(chǎn)的焊接機(jī)器人基本上都是關(guān)節(jié)機(jī)器人，其中大部分都有六個(gè)軸。要選擇相應(yīng)的操作范圍和技術(shù)性能參數(shù)能滿足工件施焊位置的焊接機(jī)器人。其中，軸1、軸2、軸3可以將末端刀具送至不同的空間位置，軸4、軸5、軸6可以解決刀具姿態(tài)的不同要求。焊接機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要有兩種：一種是平行四邊形結(jié)構(gòu)，另一種是側(cè)擺結(jié)構(gòu)。

上述兩種機(jī)器人的軸都是旋轉(zhuǎn)的，所以用伺服電機(jī)通過擺線針輪減速器(1-3軸)和諧波減速器(1-6軸)驅(qū)動(dòng)。在20世紀(jì)80年代中期以前，直流伺服電機(jī)被用于電動(dòng)機(jī)器人。用這種技術(shù)可以提高焊接質(zhì)量，因而甚至試圖用它來代替某些弧焊作業(yè)。自20世紀(jì)80年代末以來，交流伺服電機(jī)已在許多國(guó)家得到應(yīng)用。由于交流電機(jī)沒有碳刷，具有良好的動(dòng)態(tài)特性，新型機(jī)器人不僅事故率低，而且免維護(hù)時(shí)間大幅度增加，升(降)速快。一些重量小于16KG的新型輕型機(jī)器人在刀具中心點(diǎn)(TCP)的大移動(dòng)速度超過3m/s，定位準(zhǔn)確，振動(dòng)小。同時(shí)，機(jī)器人控制柜還采用32位微型計(jì)算機(jī)和新算法，使其具有自尋優(yōu)路徑的功能。

焊接機(jī)械手

在焊接機(jī)械手的配合下，完成的放熱焊接點(diǎn)象銅一樣不受腐蝕性產(chǎn)物的影響，能經(jīng)受反復(fù)多次的大浪涌電流而不退化，可用于焊接銅、銅合金、鍍銅鋼、各種合金鋼包括不銹鋼及高阻加熱熱源材料。

當(dāng)遇到一些特殊情況的話，還可以采用兩層兩道的焊法，比如說焊腳尺寸在8-10mm時(shí)，可采用兩層兩道的焊法。焊接機(jī)械手在焊層時(shí)，可采用3-4mm直徑的焊條，焊接電流稍大些，以獲得較大的熔深。工件夾到模具上,要使它與模具緊密貼合,在裝配時(shí)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(jī)器人很據(jù)程序運(yùn)走精度較高,有絲毫誤差就會(huì)導(dǎo)致焊縫成形失敗裝配是整個(gè)工序里的一個(gè)環(huán)節(jié)。然后采用直線形運(yùn)條法，在收尾時(shí)應(yīng)把弧坑填滿或略高些，這樣在焊接第二次收尾時(shí)，不會(huì)因焊縫溫度而產(chǎn)生弧坑過低的現(xiàn)象。

在焊接機(jī)械手焊第二層之前，必須將層的熔渣清除干凈，同時(shí)采用4mm直徑的焊條，焊接電流不宜過大，電流過大會(huì)產(chǎn)生咬邊現(xiàn)象。當(dāng)?shù)诙篮缚p覆蓋層大于2/3時(shí)，在焊接第三道時(shí)可采用直線往復(fù)運(yùn)條法，以避免第三道焊縫過高。