焊接機器人

1焊接機器人焊接機器人是從事焊接(包括切割和噴涂)的工業機器人。根據國際標準化組織(ISO)工業機器人術語標準中對焊接機器人的定義，工業機器人是具有三個或三個以上可編程軸的多用途、可重編程的自動控制機械手，用于工業自動化領域。為了適應不同的應用，機器人最后一個軸的機械接口通常是一個連接法蘭，可以用來連接不同的工具或末端執行器。焊接機器人將焊鉗或焊接(切割)槍連接到工業機器人端軸的法蘭上，以進行焊接、切割或熱噴涂。隨著電子技術、計算機技術、數控技術和機器人技術的發展，自動弧焊機器人工作站自20世紀（查成交價|參配|優惠政策）60年代開始應用于生產，其技術日趨成熟。它具有以下優點：1)穩定和提高焊接質量；2)提高勞動生產率；3)提高工人的勞動強度，在有害環境下工作；4)降低了對工人操作技術的要求；5)縮短產品轉型升級的準備期，減少相應的設備投資。因此被廣泛應用于各行各業。焊接機器人由機器人和焊接設備組成。它由機器人本體和控制柜(硬件和軟件)組成。以電弧焊和點焊為例，焊接設備由焊接電源(包括其控制系統)、送絲機(電弧焊)、焊槍(鉗子)等部分組成。智能機器人還應該有傳感系統，如激光或攝像傳感器及其控制裝置。世界各地生產的結構和性能焊接機器人基本都是關節型機器人，而且大部分都是六軸的。其中1軸、2軸和3軸可以將末端刀具送到不同的空間位置，4軸、5軸和6軸可以滿足不同的刀具姿態要求。焊接機器人本體的機械結構主要有兩種：一種是平行四邊形結構，另一種是側裝(擺動)結構。側裝(擺動)結構的主要優點是上下臂運動范圍大，使得機器人的工作空間幾乎達到一個球體。因此，這種機器人可以在框架上倒立工作，節省占地面積，方便地面物體的流動。但這種側裝式機器人的第二、第三軸為懸臂結構，降低了機器人的剛性，一般適用于負載較小的機器人進行弧焊、切割或噴涂。平行四邊形機器人的上臂由拉桿驅動。有下臂的平行四邊形的兩條邊。因此得名。早期的平行四邊形機器人工作空間比較小(只在機器人前面)，所以很難倒立工作。但從80年代后期開始，發展了一種新型的平行四邊形機器人(并聯機器人)，可以將工作空間擴展到機器人的上、后、下，并且不存在測量機器人剛度的問題，因此受到了廣泛關注。這種結構適用于輕型和重型機器人。近年來，平行四邊形結構的機器人多用于點焊(負載100 ~ 150 kg)。以上兩個機器人的軸都是旋轉的，所以通過擺線針輪(RV)減速器(1 ~ 3軸)和諧波減速器(1 ~ 6軸)由伺服電機驅動。20世紀80年代中期以前，DC伺服電機用于電動機器人，但從80年代后期開始，各國都改用交流伺服電機。由于交流電機無碳刷，動態特性好，新型機器人不僅事故率低，而且免維護時間和加(減)速也大大增加。部分新型輕型機器人負載小于16kg，刀具中心點(TCP)移動速度最高可達3m/s以上，定位準確，振動小。同時，機器人的控制柜改為了32位微機和新的算法，使其具有路徑自尋優功能，運行軌跡更接近示教軌跡。點焊機器人的特點點焊機器人的基本功能點焊對焊接機器人的要求不高。因為點焊只需要點對點的控制，所以對點與點之間的焊鉗軌跡沒有嚴格的要求，這也是最早只能使用機器人進行點焊的原因。

點焊機器人不僅要有足夠的負載能力，而且在從一點移動到另一點時，要快速、穩定、準確地移動，以減少輪班時間，提高工作效率。點焊機器人的負載能力取決于所用焊鉗的類型。對于與變壓器分離的焊鉗，負載30 ~ 45 kg的機器人就足夠了。但這種焊鉗一方面由于二次電纜長，功耗大，不利于機器人將焊鉗伸入工件內進行焊接；另一方面，電纜隨著機器人的移動不斷擺動，電纜很快損壞。因此，目前逐漸使用一體式焊鉗。焊鉗和變壓器的質量約為70kg。考慮到機器人要有足夠的負載能力，能以較高的加速度將焊鉗送到空間進行焊接，一般選擇負載100 ~ 150 kg的重型機器人。為了滿足連續點焊中焊鉗短距離、快速位移的要求。新型重型機器人增加了50mm 0.3s位移的功能，對電機的性能、計算速度、微機的算法提出了更高的要求。點焊機器人的焊接設備點焊機器人的焊接設備采用一體式焊鉗，焊接變壓器安裝在焊鉗后面，所以變壓器必須盡可能小型化。對于小容量變壓器，可采用50Hz工頻交流電，對于大容量變壓器，采用逆變技術，將50Hz工頻交流電變為600 ~ 700 Hz交流電，從而減小變壓器的體積。改造后可直接用600 ~ 700 Hz交流電焊接，也可再次整流，用DC焊接。焊接參數由定時器調整。新的計時器已經電腦化，所以機器人控制柜可以直接控制計時器，不需要另一個接口。點焊機器人的焊鉗通常采用氣動焊鉗，氣動焊鉗的兩個電極之間的開口通常只有兩個行程。而且電極壓力一旦設定，就不能隨意更改。近年來，出現了一種新型的電動伺服點焊機。焊鉗的開合由伺服電機驅動，由碼盤反饋。焊鉗的開口可以根據實際需要任意選擇和預設。此外，電極之間的壓力可以無級調節。這種新型電動伺服點焊鉗具有以下優點：1)由于焊鉗的開啟由機器人精確控制，在機器人從點到點的運動過程中，焊鉗可以開始閉合，因此可以大大縮短每個點的焊接周期；焊接后，機器人可以在焊鉗打開的情況下移動，而不必在機器人就位后關閉焊鉗或在焊鉗完全打開后移動。2)焊鉗的開口可以根據工件的情況隨意調節。只要沒有碰撞和干涉，就可以盡量減小焊鉗的開度，從而節省焊鉗的開合時間。3)當焊鉗閉合加壓時，不僅可以調節壓力，而且閉合時兩個電極略微閉合，減少了沖擊變形和噪音。