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焊接机器人的结构与性能

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  焊接机器人是一种从事焊接(包括切割和喷涂)的工业机器人。为了适应不同的用途,机器人最后一个轴的机械接口,通常是一个连接法兰,可以用不同的工具或末端执行器连接。焊接机器人是在工业机器人的端部法兰上安装焊钳或焊接(切割)枪,以便焊接、切割或热喷涂。

  焊接机器人主要包括机器人和焊接设备。机器人由机器人本体和控制柜(硬件和软件)组成。焊接设备以电弧焊和点焊为例,由焊接电源(包括其控制系统)、送丝机(电弧焊)、焊枪(夹具)等组成。对于智能机器人,应具有传感器系统,如激光或摄像机传感器及其控制装置。

  世界上生产的焊接机器人基本上都是关节机器人,其中大部分都有六个轴。其中,轴1、轴2、轴3可以将末端刀具送至不同的空间位置,轴4、轴5、轴6可以解决刀具姿态的不同要求。焊接机器人的机械结构主要有两种:一种是平行四边形结构,另一种是侧摆结构。

  侧装(倾斜)结构的主要优点是上下臂运动范围大,使机器人的工作空间几乎达到一个球体。因此,机器人可以倒挂在机架上工作,从而节省占地面积,方便地面物体的流动。然而,这种侧装机器人采用2轴和3轴悬臂结构,可以降低机器人的刚度。一般适用于小负载的机器人,用于电弧焊、切割或喷涂。平行四边形机器人的上臂由拉杆驱动。拉杆和下臂构成平行四边形的两侧。因此得名。

  早期开发的平行四边形机器人工作空间相对较小(仅限于机器人前端),因此很难倒立工作。然而,自20世纪80年代末发展起来的新型平行四边形机器人能够将工作空间扩展到机器人的顶部、后部和底部,而且测量机器人不存在刚度问题,因此受到了广泛的重视。这种结构不仅适用于轻型机器人,也适用于重型机器人。近年来,大多数点焊机器人(负载100-150kg)采用平行四边形结构。

  上述两种机器人的轴都是旋转的,所以用伺服电机通过摆线针轮减速器(1-3轴)和谐波减速器(1-6轴)驱动。在20世纪80年代中期以前,直流伺服电机被用于电动机器人。自20世纪80年代末以来,交流伺服电机已在许多国家得到应用。由于交流电机没有碳刷,具有良好的动态特性,新型机器人不仅事故率低,而且免维护时间大幅度增加,升(降)速快。一些重量小于16KG的新型轻型机器人在刀具中心点(TCP)的最大移动速度超过3m/s,定位准确,振动小。同时,机器人控制柜还采用32位微型计算机和新算法,使其具有自寻优路径的功能。

2020年4月21日 16:46
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