焊接機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

由于所設(shè)計(jì)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(dòng)焊接，要求所設(shè)計(jì)的機(jī)器人應(yīng)該結(jié)構(gòu)緊湊、移動(dòng)靈活且工作穩(wěn)定．文中針對(duì)狹窄空間特點(diǎn)，開發(fā)了一種小型移動(dòng)焊接機(jī)器人，根據(jù)機(jī)器人各結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，運(yùn)用模塊化設(shè)計(jì)方法，把機(jī)器人機(jī)構(gòu)分為輪式移動(dòng)平臺(tái)、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(dòng)平臺(tái)由于其慣性大，響應(yīng)慢，主要對(duì)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(shí)時(shí)識(shí)別．另外，機(jī)器人控制器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器集成安裝于機(jī)器人移動(dòng)平臺(tái)上，使其體積更小。同時(shí)，為了減少惡劣焊接環(huán)境下粉塵對(duì)運(yùn)動(dòng)部件影響，采用全封閉式結(jié)構(gòu)，提高其系統(tǒng)可靠性   。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。

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(shì)，操作簡(jiǎn)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(dòng)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(dòng)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(duì)人體危害很大，而焊接機(jī)器人操作相對(duì)簡(jiǎn)單，它有一個(gè)封閉的獨(dú)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(chǎng)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(diǎn)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(diǎn)焊開始的。原因是電阻點(diǎn)焊工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，控制方便，不需要跟蹤焊縫，所以對(duì)機(jī)器人的控制精度和重復(fù)精度要求相對(duì)較低。機(jī)器人電弧焊大的特點(diǎn)是靈活性，通過(guò)編程可以隨時(shí)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(diǎn)。但80年代后期以來(lái)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(méi)有測(cè)置式機(jī)器人的剛度問(wèn)題，從而得到普遍的重視。特別是在現(xiàn)代社會(huì)，汽車款式的更新速度非?？?，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(dòng)焊接的優(yōu)點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外采用自動(dòng)或半自動(dòng)的方法實(shí)現(xiàn)了相貫線焊縫的焊接

其中一種是通過(guò)機(jī)械凸輪靠?；蚪嵌缺平鼇?lái)實(shí)現(xiàn)相貫線的焊接過(guò)程。這些焊接設(shè)備通常對(duì)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(shí)現(xiàn)相貫線焊縫的焊接過(guò)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(jià)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(lái)越廣泛。數(shù)字化焊接可以通過(guò)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(guò)程，優(yōu)化焊接工藝

本文通過(guò)對(duì)相貫線焊接機(jī)器人運(yùn)動(dòng)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(shí)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(guò)程中，實(shí)現(xiàn)了焊接數(shù)據(jù)向上層網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)傳輸，實(shí)現(xiàn)了焊接過(guò)程的自動(dòng)化和數(shù)字化，大大提高了焊接效率和穩(wěn)定性，對(duì)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(shí)補(bǔ)充冷卻液(純凈水加少許工業(yè)酒精即可)8。

點(diǎn)焊、弧焊機(jī)器人的協(xié)同作業(yè)過(guò)程

在汽車生產(chǎn)中，點(diǎn)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(shí)干涉區(qū)的界定實(shí)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(diǎn)焊、弧焊機(jī)器人是怎么實(shí)現(xiàn)協(xié)同作業(yè)的呢？

很顯然，點(diǎn)焊、弧焊機(jī)器人單獨(dú)工作已經(jīng)不能滿足人們對(duì)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(diǎn)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(shí)焊接。

其中點(diǎn)焊機(jī)器人主要對(duì)側(cè)門內(nèi)側(cè)的17點(diǎn)進(jìn)行焊接，而弧焊機(jī)器人則是負(fù)責(zé)上下2個(gè)門鉸鏈的焊接，且要求點(diǎn)焊、弧焊機(jī)器人同時(shí)工作。由于點(diǎn)焊機(jī)器人及其弧焊機(jī)器人有各自獨(dú)立的電氣控制單元，所以整個(gè)系統(tǒng)由PLC作為控制單元，由PLC來(lái)控制機(jī)器人、夾具和導(dǎo)軌之間的相互動(dòng)作。電極損耗小，弧長(zhǎng)容易保持，焊接時(shí)無(wú)熔劑、涂藥層，所以容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。

在實(shí)現(xiàn)點(diǎn)焊、弧焊機(jī)器人同時(shí)運(yùn)用的過(guò)程中，主要解決的是安全問(wèn)題，由于兩個(gè)機(jī)器人同時(shí)在一個(gè)工件上焊接，各自的工作空間非常小，一不小心兩個(gè)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(gè)干涉區(qū)每次多只允許一個(gè)機(jī)器人進(jìn)人。在劃分干涉區(qū)時(shí)，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(yùn)動(dòng)空間更大，以致優(yōu)化生產(chǎn)節(jié)拍。