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焊接機(jī)器人的組成結(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。

世界各國生產(chǎn)的焊接用機(jī)器人基本上都屬關(guān)節(jié)機(jī)器人,絕大部分有6個軸。其中,1、2、3軸可將末端工具送到不同的空間位置,而4、5、6軸解決工具姿態(tài)的不同要求。焊接機(jī)器人本體的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要有兩種形式:一種為平行四邊形結(jié)構(gòu),一種為側(cè)置式(擺式)結(jié)構(gòu),如圖2a、b所示。側(cè)置式(擺式)結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點是上、下臂的活動范圍大,使機(jī)器人的工作空間幾乎能達(dá)一個球體。因此,這種機(jī)器人可倒掛在機(jī)架上工作,以節(jié)省占地面積,方便地面物件的流動。但是這種側(cè)置式機(jī)器人,2、3軸為懸臂結(jié)構(gòu),降低機(jī)器人的剛度,一般適用于負(fù)載較小的機(jī)器人,用于電弧焊、切割或噴涂。平行四邊形機(jī)器人其上臂是通過一根拉桿驅(qū)動的。拉桿與下臂組成一個平行四邊形的兩條邊。故而得名。早期開發(fā)的平行四邊形機(jī)器人工作空間比較?。ň窒抻跈C(jī)器人的前部),難以倒掛工作。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。這種結(jié)構(gòu)不僅適合于輕型也適合于重型機(jī)器人。近年來點焊用機(jī)器人(負(fù)載100~150kg)大多選用平行四邊形結(jié)構(gòu)形式的機(jī)器人。

上述兩種機(jī)器人各個軸都是作回轉(zhuǎn)運(yùn)動,故采用伺服電機(jī)通過擺線針輪(RV)減速器(1~3軸)及諧波減速器(1~6軸)驅(qū)動。在80年代中期以前,對于電驅(qū)動的機(jī)器人都是用直流伺服電機(jī),而80年代后期以來,各國先后改用交流伺服電機(jī)。由于交流電機(jī)沒有碳刷,動特性好,使新型機(jī)器人不僅事故率低,而且免維修時間大為增長,加(減)速度也快。一些負(fù)載16kg以下的新的輕型機(jī)器人其工具中心點(TCP)的zui高運(yùn)動速度可達(dá)3m/s以上,定位準(zhǔn)確,振動小。同時,機(jī)器人的控制柜也改用32位的微機(jī)和新的算法,使之具有自行優(yōu)化路徑的功能,運(yùn)行軌跡更加貼近示教的軌跡。

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