焊接機(jī)器人結(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   。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。

焊接機(jī)器人具有巨大的進(jìn)口替代空間
與手工焊接相比，焊接機(jī)器人具有的優(yōu)勢，操作簡單，普通工人直接代替高科技焊工，從而為企業(yè)節(jié)省了高昂的人工成本。勞動力需要休息，但焊接機(jī)器人可以連續(xù)工作，生產(chǎn)效率是人類的三倍以上，可以降低勞動力的管理成本。工人的焊接工作強(qiáng)度大，工作環(huán)境惡劣，焊接粉塵、焊接飛濺物、焊接弧光等對人體危害很大，而焊接機(jī)器人操作相對簡單，它有一個封閉的獨立工作站，操作者可以在工作站外完成焊接工作，工人的健康也得到了很好的保護(hù)。
因此，焊接機(jī)器人的市場應(yīng)用空間巨大。焊接機(jī)器人的應(yīng)用主要有兩種方式：點焊和電弧焊。工業(yè)機(jī)器人在焊接領(lǐng)域的應(yīng)用是從汽車裝配線的電阻點焊開始的。原因是電阻點焊工藝相對簡單，控制方便，不需要跟蹤焊縫，所以對機(jī)器人的控制精度和重復(fù)精度要求相對較低。機(jī)器人電弧焊大的特點是靈活性，通過編程可以隨時改變焊接軌跡和焊接順序。因此，它適用于焊接件種類多、焊縫短、多、形狀復(fù)雜的產(chǎn)品。這正符合汽車制造業(yè)的特點。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，又沒有測置式機(jī)器人的剛度問題，從而得到普遍的重視。特別是在現(xiàn)代社會，汽車款式的更新速度非常快，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。

根據(jù)自動焊接的優(yōu)點，國內(nèi)外采用自動或半自動的方法實現(xiàn)了相貫線焊縫的焊接

其中一種是通過機(jī)械凸輪靠模或角度逼近來實現(xiàn)相貫線的焊接過程。這些焊接設(shè)備通常對焊接質(zhì)量和效率的控制不穩(wěn)定，缺乏反饋和數(shù)字化管理。另一種方法是利用通用的弧焊機(jī)器人實現(xiàn)相貫線焊縫的焊接過程。這種方法一般采用教學(xué)法和法，繁瑣，適應(yīng)性差。而一般的弧焊機(jī)器人一般價格昂貴，不適合批量生產(chǎn)。多數(shù)情況下，焊接機(jī)器人帶給工人都是有利的一面，但也有一些影響。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，數(shù)字信息在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。數(shù)字化焊接可以通過集成焊接系統(tǒng)建立完整的柔性焊接生產(chǎn)線，并能模擬焊接過程，優(yōu)化焊接工藝

本文通過對相貫線焊接機(jī)器人運動控制系統(tǒng)的研究，建立了一套相貫線焊接機(jī)器人，能夠根據(jù)實際工作情況準(zhǔn)確地調(diào)整焊接軌跡，提高了相貫線焊接機(jī)器人的適應(yīng)性;在焊接過程中，實現(xiàn)了焊接數(shù)據(jù)向上層網(wǎng)絡(luò)的實時傳輸，實現(xiàn)了焊接過程的自動化和數(shù)字化，大大提高了焊接效率和穩(wěn)定性，對提高相貫線焊接的焊接質(zhì)量具有重要意義。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。

點焊、弧焊機(jī)器人的協(xié)同作業(yè)過程

在汽車生產(chǎn)中，點焊、弧焊機(jī)器人之間的協(xié)同作業(yè)是相當(dāng)關(guān)鍵的，它可以提高生產(chǎn)效率和優(yōu)化生產(chǎn)節(jié)拍，同時干涉區(qū)的界定實現(xiàn)了機(jī)器人之間的互鎖，提高了生產(chǎn)中的安全性和可靠性。那么，點焊、弧焊機(jī)器人是怎么實現(xiàn)協(xié)同作業(yè)的呢？

很顯然，點焊、弧焊機(jī)器人單獨工作已經(jīng)不能滿足人們對效率的要求，為了提高生產(chǎn)效率和優(yōu)化工作節(jié)拍，可以將點焊機(jī)器人和弧焊機(jī)器人應(yīng)用于汽車側(cè)前門或側(cè)后門同時焊接。

其中點焊機(jī)器人主要對側(cè)門內(nèi)側(cè)的17點進(jìn)行焊接，而弧焊機(jī)器人則是負(fù)責(zé)上下2個門鉸鏈的焊接，且要求點焊、弧焊機(jī)器人同時工作。由于點焊機(jī)器人及其弧焊機(jī)器人有各自獨立的電氣控制單元，所以整個系統(tǒng)由PLC作為控制單元，由PLC來控制機(jī)器人、夾具和導(dǎo)軌之間的相互動作。電極損耗小，弧長容易保持，焊接時無熔劑、涂藥層，所以容易實現(xiàn)機(jī)械化和自動化。

在實現(xiàn)點焊、弧焊機(jī)器人同時運用的過程中，主要解決的是安全問題，由于兩個機(jī)器人同時在一個工件上焊接，各自的工作空間非常小，一不小心兩個機(jī)器人就可能發(fā)生碰撞。

為此，可以劃分4塊干涉區(qū)，并要求每個干涉區(qū)每次多只允許一個機(jī)器人進(jìn)人。在劃分干涉區(qū)時，在考慮安全的前提下盡量將干涉區(qū)的面積小，這樣可以保障機(jī)器人的運動空間更大，以致優(yōu)化生產(chǎn)節(jié)拍。