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焊接機器人及其應用
2016-07-20 10:15:15   來源:    點擊:

1. 焊接機器人的組成 

焊接機器人主要包括機器人和焊接設備兩部分。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)、送絲機(弧焊)、焊槍(鉗)等部分組成。對于智能機器人還應有傳感系統,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。 

2.焊接用機器人的主要結構形式及性能 

世界各國生產的焊接用機器人基本上都屬關節式機器人,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軸解決工具姿態的不同要求。焊接機器人本體的機械結構主要有兩種形式:一種為平行四邊形結構,一種為側置式(擺式)結構,如圖2a、b所示。側置式(擺式)結構的主要優點是上、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,以節省占地面積,方便地面物件的流動。但是這種側置式機器人,2、3軸為懸臂結構,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年代后期以來開發的新型平行四邊形機器人,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。這種結構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構形式的機器人。 

上述兩種機器人各個軸都是作回轉運動,故采用伺取電機通過擺線針輪(RV)減速器(1~3軸)及諧波減速器(1~6軸)驅動。在80年代中期以前,對于電驅動的機器人都是用直流伺服電機 ,而80年代后期以來,各國先后改用交流伺服電機。由于交流電機沒有碳刷,動特性好,使新型機器人不僅事故率低,而且免維修時間大為增長,加(減)速度也快。一些負載16kg以下的新的輕型機器人其工具中心點(TCP)的最高運動速度可達3m/s以上,定位準確,振動小。同時,機器人的控制柜也改用32位的微機和新的算法,使之具有自行優化路徑的功能,運行軌跡更加貼近示教的軌跡,如圖3所示。

3.點焊機器人的特點 

(1)點焊機器人的基本功能 點焊對所用的機器人的要求是不很高的。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格要求。這也是機器人最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,定位要準確,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量在70kg左右??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。為了適應連續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。 

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