焊接机器人主要包括机器人和焊接设备两部分。焊接过程中,可根据作容选择多台机器人协调作业,或选择单台机器人独立作业,控制器实时监控手臂间的干涉,即使在示教中,也能防止机器人间发生碰撞。机器人由机器人本体和控制柜(硬件及软件)组成。而焊接装备,以弧焊及点焊为例,则由焊接电源,(包括其控制系统)、送丝机(弧焊)、焊枪(钳)等部分组成。对于智能机器人还应有传感系统,如激光或摄像传感器及其控制装置等
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焊接机器人主要包括机器人和焊接设备两部分。焊接过程中,可根据作容选择多台机器人协调作业,或选择单台机器人独立作业,控制器实时监控手臂间的干涉,即使在示教中,也能防止机器人间发生碰撞。机器人由机器人本体和控制柜(硬件及软件)组成。而焊接装备,以弧焊及点焊为例,则由焊接电源,(包括其控制系统)、送丝机(弧焊)、焊枪(钳)等部分组成。对于智能机器人还应有传感系统,如激光或摄像传感器及其控制装置等。图1a、b表示弧焊机器人和点焊机器人的基本组成。
生产的焊接用机器人基本上都属关节机器人,绝大部分有6个轴。其中,1、2、3轴可将末端工具送到不同的空间位置,而4、5、6轴解决工具姿态的不同要求。我国开发工业机器人晚于美国和日本,起于20世纪70年代,早期是大学和科研院所的自发性的研究。焊接机器人本体的机械结构主要有两种形式:一种为平行四边形结构,一种为侧置式(摆式)结构,如图2a、b所示。侧置式(摆式)结构的主要优点是上、下臂的活动范围大,使机器人的工作空间几乎能达一个球体。因此,这种机器人可倒挂在机架上工作,以节省占地面积,方便地面物件的流动。但是这种侧置式机器人,2、3轴为悬臂结构,降低机器人的刚度,一般适用于负载较小的机器人,用于电弧焊、切割或喷涂。平行四边形机器人其上臂是通过一根拉杆驱动的。拉杆与下臂组成一个平行四边形的两条边。故而得名。早期开发的平行四边形机器人工作空间比较小(局限于机器人的前部),难以倒挂工作。但80年代后期以来开发的新型平行四边形机器人(平行机器人),已能把工作空间扩大到机器人的顶部、背部及底部,又没有测置式机器人的刚度问题,从而得到普遍的重视。这种结构不仅适合于轻型也适合于重型机器人。近年来点焊用机器人(负载100~150kg)大多选用平行四边形结构形式的机器人。
由于所设计的焊接机器人是在准平面、空间狭窄的环境下工作,为了保证机器人能根据电弧传感器的偏差信息,跟踪焊缝自动焊接,要求所设计的机器人应该结构紧凑、移动灵活且工作稳定.文中针对狭窄空间特点,开发了一种小型移动焊接机器人,根据机器人各结构的运动特点,运用模块化设计方法,把机器人机构分为轮式移动平台、焊炬调节机构和电弧传感器三部分。目前,应用比较成熟的传感器主要是焊缝跟踪传感器,主要有电弧跟踪和激光跟踪两大类,分别如图所示。其中,轮式移动平台由于其惯性大,响应慢,主要对焊缝进行粗跟踪,焊炬调节机构负责焊缝跟踪,电弧传感器完成焊缝偏差实时识别.另外,机器人控制器和电机驱动器集成安装于机器人移动平台上,使其体积更小。同时,为了减少恶劣焊接环境下粉尘对运动部件影响,采用全封闭式结构,提高其系统可靠性[1]。

激光焊接:激光辐射加热待加工表面,表面热量通过热传导向内部扩散,通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰功率和重复频率等激光参数,使工件熔化,形成特定的熔池。采用机器人焊接时对于每条焊缝的焊接参数都是恒定的,焊缝质量受人的因素影响较小,降低了对工人操作技术的要求,因此焊接质量是稳定的。

特别是在大众汽车创造的42米无缝焊接技术,大大提高了车身整体性和稳定性之后,家电企业海尔集团隆重推出采用激光无缝焊接技术生产的洗衣机,的激光技术可以为人民的生活带来巨大的改变。
电子束焊是利用加速和聚焦的电子束轰击置于真空或非真空中的焊件所产生的热能进行焊接的方法。
电子束焊接因具有不用焊条、不易氧化、工艺重复性好及热变形量小的优点而广泛应用于航空航天、原子能、及、汽车和电气电工仪表等众多行业。
▲电子束焊接原理
电子束焊接工作原理
电子从电子枪中的发射体(阴极)逸出,在加速电压作用下,电子被加速至光速的0.3~0.7倍,具有一定的动能。如,电动焊钳在机器人上的使用不仅仅是加压方式的改变,其优势更体现在机器人对它的行程的控制方面:①可以根据焊点的位置实现理想的行程。再经电子枪中静电透镜和电磁透镜的作用,会聚成功率密度很高的电子束流。这种电子束流撞击工件表面,电子动能转变为热能而使金属迅速熔化和蒸发。在高压金属蒸气作用下,工件表面被迅速“钻”出一个小孔,也称之为“匙孔”,随着电子束与工件的相对移动,液态金属沿小孔周围流向熔池后部,并冷却凝固形成焊缝。

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