焊接机器人的组成结构,以OTC为例:
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OTC焊接机器人主要包括机器人和焊接设备两部分。 机器人由机器人本体和控制柜(硬件和软件)组成。 焊接设备以弧焊和点焊为例,由焊接电源(包括其控制系统)、送丝机(弧焊)、焊枪(夹具)等部分组成。 对于智能机器人,还应该有传感系统,如激光或摄像头传感器及其控制装置。
世界各国生产的焊接机器人基本都是关节机器人,大多是6轴的。 其中,1、2、3轴可以将末端刀具送至不同的空间位置,而4、5、6轴解决刀具姿态的不同要求。 焊接机器人本体的机械结构主要有两种形式:一种是平行四边形结构,另一种是侧装(摆)结构。 侧装(摆动)结构的主要优点是上下臂运动范围大,使机器人工作效率更高。
工作空间几乎可以达到一个球体。 因此,这款OTC机器人可以倒挂在货架上工作,节省地面空间,方便地面物体的流动。 但这种侧挂式机器人在2、3轴为悬臂结构,降低了机器人的刚性,一般适用于弧焊、切割或喷涂等载荷较小的机器人。 平行四边形机器人的上臂由拉杆驱动。 拉杆与下臂形成平行四边形的两侧。 由此得名。 早期开发的平行四边形机器人的工作空间相对较小(仅限于机器人的正面),很难倒立工作。 然而,自1980年代后期开始研制的新型平行四边形机器人(parallel robots)已经能够将工作空间扩展到机器人的顶部、背部和底部,而没有测量机器人的刚度问题,引起了广泛的关注。 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,点焊机器人(负载100-150kg)多采用平行四边形结构的机器人。
上述述两台机器人各轴为回转运动,故伺服电机由摆线针轮(RV)减速机(1-3轴)和谐波减速机(1-6轴)驱动。 在 1980 年代中期之前,直流伺服电机用于电动机器人,但自 1980 年代后期以来,各国已转向交流伺服电机。 由于交流电机无碳刷,动态特性好,新型机器人不仅事故率低,免维护时间也大大增加,加速(减速)速度也快。 一些新的16kg以下负载的轻型机器人,其工具中心点(TCP)的***大移动速度超过3m/s,定位准确,振动小。 同时,机器人的控制柜还采用了32位微机和全新算法,使其具有自行优化路径的功能,运行轨迹更接近示教轨迹。
点焊对焊接机器人的要求不是很高。 由于点焊只需要点控制,对点与点之间焊钳的运动轨迹没有严格要求,这也是机器人***早只能用于点焊的原因。 点焊机器人不仅要有足够的负载能力,而且在点间移动时速度快、动作平稳、定位准确,以减少移动时间。