焊接機(jī)器人是從事焊接、切割與噴涂的工業(yè)機(jī)器人。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(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。
采用機(jī)器人進(jìn)行焊接,光有一臺(tái)機(jī)器人是不夠的,還必須配備外圍設(shè)備,常規(guī)的弧焊機(jī)器人系統(tǒng)由以下5部分組成:
1、機(jī)器人本體,一般是伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的6軸關(guān)節(jié)式操作機(jī),它由驅(qū)動(dòng)器、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、機(jī)械手臂、關(guān)節(jié)以及內(nèi)部傳感器等組成。它的任務(wù)是精確地保證機(jī)械手末端(悍槍)所要求的位置、姿態(tài)和運(yùn)動(dòng)軌跡。
2、機(jī)器人控制柜,它是機(jī)器人系統(tǒng)的神經(jīng)中樞,包括計(jì)算機(jī)硬件、軟件和一些專用電路,負(fù)責(zé)處理機(jī)器人工作過程中的全部信息和控制其全部動(dòng)作。
3、焊接電源系統(tǒng),包括焊接電源、專用焊槍等。
4、焊接傳感器及系統(tǒng)安全保護(hù)設(shè)施。
5、焊接工裝夾具。
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。
自動(dòng)焊接機(jī)器人既是點(diǎn)焊機(jī)器人、弧焊機(jī)械手的總稱,也包括了直角坐標(biāo)型機(jī)器人、圓柱坐標(biāo)型機(jī)器人、全關(guān)節(jié)型機(jī)器人以及球坐標(biāo)型機(jī)器人。既然它們都屬于自動(dòng)焊接機(jī)器人,那應(yīng)該如何區(qū)分呢?
點(diǎn)焊機(jī)器人應(yīng)用的較多的領(lǐng)域就是汽車工業(yè),在在裝配每臺(tái)汽車車體時(shí),有很大一部分的焊點(diǎn)都是由機(jī)器人完成的。但是在點(diǎn)焊機(jī)器人剛出現(xiàn)的時(shí)候,它只用于增強(qiáng)焊作業(yè),后來(lái)為了拼接精度,才開始讓它完成定位焊接作業(yè)。
由于弧焊工藝早已在諸多行業(yè)中得到普及,因此弧焊機(jī)械手作為一種自動(dòng)焊接機(jī)器人在通用機(jī)械、金屬結(jié)構(gòu)等許多行業(yè)中得到廣泛運(yùn)用。在弧焊作業(yè)中,焊槍應(yīng)跟蹤工件的焊道運(yùn)動(dòng),并不斷填充金屬形成焊縫。因此運(yùn)動(dòng)過程中速度的穩(wěn)定性和軌跡精度是兩項(xiàng)重要指標(biāo)。
直角坐標(biāo)型這類自動(dòng)焊接機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和控制方案與機(jī)床類似,其到達(dá)空間位置的三個(gè)運(yùn)動(dòng)由直線運(yùn)動(dòng)構(gòu)成,它的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)學(xué)模型簡(jiǎn)單,控制精度容易提高;而缺點(diǎn)是機(jī)構(gòu)龐大、工作空間小、操作靈活性較差。
圓柱坐標(biāo)型自動(dòng)焊接機(jī)器人在基座水平轉(zhuǎn)臺(tái)上裝有立柱,并使得水平臂可沿立柱作上下運(yùn)動(dòng)并可在水平方向伸縮,從而獲得較高速度。但由于它的末端操作器外伸離開立柱軸心比較遠(yuǎn),因此線位移分辨精度就較低。
與人較為類似的是全關(guān)節(jié)型自動(dòng)焊接機(jī)器人,其位置和姿態(tài)全部由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn),所以具有機(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等優(yōu)點(diǎn),但很難控制高精度。
焊接機(jī)器人是一種高度自動(dòng)化的焊接設(shè)備.采用機(jī)器人代替手工焊接作業(yè)是焊接制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì),是提高焊接質(zhì)量、降低成本、改善工作環(huán)境的重要手段。機(jī)器人焊接作為現(xiàn)代制造技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志己被國(guó)內(nèi)許多工廠所接受,并且越來(lái)越多的企業(yè)選焊接機(jī)器人作為技術(shù)改造的方案。