焊接機(jī)器人

   焊接機(jī)器人是從事焊接（包括切割與噴涂）的工業(yè)機(jī)器人。根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）工業(yè)機(jī)器人屬于標(biāo)準(zhǔn)焊接機(jī)器人的定義，工業(yè)機(jī)器人是一種多用途的、可重復(fù)編程的自動控制操作機(jī)（Manipulator），具有三個或更多可編程的軸，用于工業(yè)自動化領(lǐng)域。為了適應(yīng)不同的用途，機(jī)器人最后一個軸的機(jī)械接口，通常是一個連接法蘭，稱末端執(zhí)行器。焊接機(jī)器人就是在工業(yè)機(jī)器人的末軸法蘭裝接焊鉗或焊（割）槍的，使之能進(jìn)行焊接，切割或熱噴涂。

隨著電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、數(shù)控及機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，自動焊接機(jī)器人,主要有以下優(yōu)點：

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；

提高勞動生產(chǎn)率；

降低了對工人操作技術(shù)的要求；

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。

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。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)器人和點焊機(jī)器人的基本組成。

焊接機(jī)器人特點：

點焊對焊接機(jī)器人的要求不是很高。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(yán)格要求，這也是機(jī)器人最早只能用于點焊的原因。點焊用機(jī)器人不僅要有足夠的負(fù)載能力，而且在點與點之間移位時速度要快捷，動作要平穩(wěn)，定位要準(zhǔn)確，以減少移位的時間，提高工作效率。點焊機(jī)器人需要有多大的負(fù)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(fù)載的機(jī)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(jī)器人將焊鉗伸入工件內(nèi)部焊接；另一方面電纜線隨機(jī)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(zhì)量在70kg左右。考慮到機(jī)器人要有足夠的負(fù)載能力，能以較大的加速度將焊鉗送到空間位置進(jìn)行焊接，一般都選用100～150kg負(fù)載的重型機(jī)器人。為了適應(yīng)連續(xù)點焊時焊鉗短距離快速移位的要求。新的重型機(jī)器人增加了可在0.3s內(nèi)完成50mm位移的功能。這對電機(jī)的性能，微機(jī)的運算速度和算法都提出更高的要求。

結(jié)構(gòu)設(shè)計：
由于所設(shè)計的焊接機(jī)器人是在準(zhǔn)平面、空間狹窄的環(huán)境下工作，為了保證機(jī)器人能根據(jù)電弧傳感器的偏差信息，跟蹤焊縫自動焊接，要求所設(shè)計的機(jī)器人應(yīng)該結(jié)構(gòu)緊湊、移動靈活且工作穩(wěn)定．文中針對狹窄空間特點，開發(fā)了一種小型移動焊接機(jī)器人，根據(jù)機(jī)器人各結(jié)構(gòu)的運動特點，運用模塊化設(shè)計方法，把機(jī)器人機(jī)構(gòu)分為輪式移動平臺、焊炬調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和電弧傳感器三部分。其中，輪式移動平臺由于其慣性大，響應(yīng)慢，主要對焊縫進(jìn)行粗跟蹤，焊炬調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)焊縫精確跟蹤，電弧傳感器完成焊縫偏差實時識別．另外，機(jī)器人控制器和電機(jī)驅(qū)動器集成安裝于機(jī)器人移動平臺上，使其體積更小。同時，為了減少惡劣焊接環(huán)境下粉塵對運動部件影響，采用全封閉式結(jié)構(gòu)，提高其系統(tǒng)可靠性

焊接應(yīng)用：

工作站
如果工件在整個焊接過程中無需變位，就可以用夾具把工件定位在工作臺面上，這種系統(tǒng)既是最簡單不過的了。但在實際生產(chǎn)中，更多的工件在焊接時需要變位，使焊縫處在較好的位置（姿態(tài)）下焊接。對于這種情況，變位機(jī)與機(jī)器人可以是分別運動，即變位機(jī)變位后機(jī)器人再焊接；也可以是同時運動，即變位機(jī)一邊變位，機(jī)器人一邊焊接，也就是常說的變位機(jī)與機(jī)器人協(xié)調(diào)運動。這時變位機(jī)的運動及機(jī)器人的運動復(fù)合，使焊槍相對于工件的運動既能滿足焊縫軌跡又能滿足焊接速度及焊槍姿態(tài)的要求。實際上這時變位機(jī)的軸已成為機(jī)器人的組成部分，這種焊接機(jī)器人系統(tǒng)可以多達(dá)7-20個軸，或更多。最新的機(jī)器人控制柜可以是兩臺機(jī)器人的組合作12個軸協(xié)調(diào)運動。其中一臺是焊接機(jī)器人、另一臺是搬運機(jī)器人作變位機(jī)用。

生產(chǎn)線：
焊接機(jī)器人生產(chǎn)線比較簡單的是把多臺工作站（單元）用工件輸送線連接起來組成一條生產(chǎn)線。這種生產(chǎn)線仍然保持單站的特點，即每個站只能用選定的工件夾具及焊接機(jī)器人的程序來焊接預(yù)定的工件，在更改夾具及程序之前的一段時間內(nèi)，這條線是不能焊其他工件的。
在汽車生產(chǎn)中應(yīng)用：

焊接機(jī)器人目前已廣泛應(yīng)用在汽車制造業(yè)，汽車底盤、座椅骨架、導(dǎo)軌、消聲器以及液力變矩器等焊接，尤其在汽車底盤焊接生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。豐田公司已決定將點焊作為標(biāo)準(zhǔn)來裝備其日本國內(nèi)和海外的所有點焊機(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)。在短距離內(nèi)的運動時間也大為縮短。該公司最近推出一種高度低的點焊機(jī)器人，用它來焊接車體下部零件。這種矮小的點焊機(jī)器人還可以與較高的機(jī)器人組裝在一起，共同對車體上部進(jìn)行加工，從而縮短了整個焊接生產(chǎn)線長度。國內(nèi)生產(chǎn)的桑塔納、帕薩特、別克、賽歐、波羅等后橋、副車架、搖臂、懸架、減振器等轎車底盤零件大都是以MIG焊接工藝為主的受力安全零件，主要構(gòu)件采用沖壓焊接，板厚平均為1.5～4mm，焊接主要以搭接、角接接頭形式為主，焊接質(zhì)量要求相當(dāng)高，其質(zhì)量的好壞直接影響到轎車的安全性能。應(yīng)用機(jī)器人焊接后，大大提高了焊接件的外觀和內(nèi)在質(zhì)量，并保證了質(zhì)量的穩(wěn)定性和降低勞動強(qiáng)度，改善了勞動環(huán)境。
在水下的應(yīng)用：
作為海洋工程裝備技術(shù)的重要組成部分，海洋焊接如今已成為海洋資源開發(fā)和海洋工程建設(shè)不可缺少的基礎(chǔ)和支撐技術(shù)。經(jīng)過大量的工藝試驗和配方調(diào)整，研發(fā)的焊接材料以及水下焊接專用設(shè)備，已成功應(yīng)用于勝利油田海上采油平臺、港珠澳大橋等海洋工程。

焊接設(shè)備：

弧焊機(jī)器人多采用氣體保護(hù)焊方法（MAG、MIG、TIG），通常的晶閘管式、逆變式、波形、脈沖或非脈沖式等的焊接電源都可以裝到機(jī)器人上作電弧焊。由于機(jī)器人控制柜采用數(shù)字控制，而焊接電源多為模擬控制，所以需要在焊接電源與控制柜之間加一個接口。近年來，國外機(jī)器人生產(chǎn)廠都有自己特定的配套焊接設(shè)備，這些焊接設(shè)備內(nèi)已經(jīng)播人相應(yīng)的接口板、所以在圖1a中的弧焊機(jī)器人系統(tǒng)中并沒有附加接口箱。應(yīng)該指出，在弧焊機(jī)器人工作周期中電弧時間所占的比例較大，因此在選擇焊接電源時，一般應(yīng)按持續(xù)率100%來確定電源的容量。

維護(hù)保養(yǎng)：

一.日檢查及維護(hù) ：

送絲機(jī)構(gòu)。包括送絲力距是否正常，送絲導(dǎo)管是否損壞，有無異常報警。2.氣體流量是否正常。3.焊槍安全保護(hù)系統(tǒng)是否正常。(禁止關(guān)閉焊槍安全保護(hù)工作)4.水循環(huán)系統(tǒng)工作是否正常。5.測試TCP(建議編制一個測試程序，每班交接后運行)

二.周檢查及維護(hù) ：

擦洗機(jī)器人各軸。2.檢查TCP的精度。3.檢查清渣油油位。4.檢查機(jī)器人各軸零位是否準(zhǔn)確。5.清理焊機(jī)水箱后面的過濾網(wǎng)。6.清理壓縮空氣進(jìn)氣口處的過濾網(wǎng)。7.清理焊槍噴嘴處雜質(zhì)，以免堵塞水循環(huán)。8.清理送絲機(jī)構(gòu)，包括送絲輪，壓絲輪，導(dǎo)絲管。9.檢查軟管束及導(dǎo)絲軟管有無破損及斷裂。(建議取下整個軟管束用壓縮空氣清理)10.檢查焊槍安全保護(hù)系統(tǒng)是否正常，以及外部急停按鈕是否正常。

三.月檢查及維護(hù) ：

潤滑機(jī)器人各軸。其中1—6軸加白色的潤滑油。油號86E006。2.RP變位機(jī)和RTS軌道上的紅色油嘴加黃油。油號：86K007 3.RP變位機(jī)上的藍(lán)色加油嘴加灰色的導(dǎo)電脂。油號：86K004 4.送絲輪滾針軸承加潤滑油。(少量黃油即可)5.清理清槍裝置，加注氣動馬達(dá)潤滑油。(普通機(jī)油即可)6.用壓縮空氣清理控制柜及焊機(jī)。7.檢查焊機(jī)水箱冷卻水水位，及時補(bǔ)充冷卻液(純凈水加少許工業(yè)酒精即可)8.完成1—8項的工作外，執(zhí)行周檢的所有項目。