为实现高效、准确地焊接,需要组建焊接机器人系统满足上述要求,典型焊接机器人系统的组成，主要由几部分组成:机器人操作机(或称本体、机械臂)、机器人固定或移动装置、变位机、控制器、焊接系统、焊接传感器、中央控制计算机及相应的安全设备等。
1、机器人操作机
机器人操作机是焊接机器人系统的执行机构。它与一般的工业机器人组成相同,是由驱动器、传动机构、机器人臂、关节以及内部传感器(编码盘)等组成。它的任务是精 确地保证末端执行器的位姿、速度等运动要求。
执行机构是机器人完成工作任务的机械实体。一般为“机械臂+末端执行器”。在焊接操作中,末端执行器为焊枪或焊钳,用于完成焊接作业。
机器人的驱动器可以是电机(如步进电机、伺服电机)、气缸、液压缸和新型驱动器。而传动机构可以是谐波传动、螺旋传动、链传动、带传动、绳传动、各种齿轮传动及液力传动等。
由于具有6个旋转关节的铰接开链式机器人操作机从运动学上已被证明能以最 小的结构尺寸为代价获取最 大的运动空间,并且能以较高的位置精度和最 优的路径到达指定位置,因而这种类型的机器人操作机在焊接领域得到广泛的运用。
21世纪初,陆续有一些机器人厂家针对焊接用途,对机器人本体进行了改进,使之更适应焊接需求。比较有代表性的改进包括焊枪电缆内置、增加自由度数量等。
(1)焊枪电缆内置:是将第四轴和第六轴设计成空心结构,将焊枪电缆布置于其中,送丝机安装在第四轴的后方。电缆内置后,消除了焊枪电缆与工件和周边设备的干涉;焊枪能够360旋转,更加容易实现工件内部的焊接、连续焊接和圆周焊接等;同时,送丝稳定性提高,焊接质量得到保障。
(2)7自由度焊接机器人：为了进一步增加机器人的灵活性，出现了7自由度焊接机器人，使结构更加紧凑、动作干涉区间大幅度减小，可以在狭小空间内自由灵活地动作。机器人能够进行各种干涉的避障，在复杂工作环境下有效作业。
2、机器人固定或运动装置
为更好地利用机器人的工作区间,合理放置机器人是非常有必要的。可以利用底座、导轨、龙门架等方式安装机器人。
(1) 底座是一个支架,把机器人安装在一个合适的高度上,获得更好的工作范围,合理利用空间,提高工具操作的灵活性。
(2)也可以将机器人安装在导轨上(导轨上也可以继续安装底座),导轨移动时,机器人跟随移动,可进一步扩大机器人的应用范围。
(3)也可以将机器人进行壁挂式安装和悬挂式安装,以进一步提高机器人系统的空间利用率。悬挂式安装可以安装到支架或龙门架上。
3、变位机
变位机作为机器人焊接生产线及焊接柔性加工单元的重要组成部分,其作用是将被焊工件旋转(平移)到最 佳的焊接位置。在焊接作业前和焊接过程中,变位机通过夹具来装卡和定位被焊工件,对工件的不同要求决定了变位机的负载能力及其运动方式。
为使机器人操作机能充分发挥效能,焊接机器人系统通常使用两台变位机。当在其中一台变位机上进行焊接作业时,另一台则完成工件的上装和卸载,从而使整个系统获得最 高的费用效能比。
4、机器人控制器
机器人控制器是整个机器人系统的神经中 枢,它由计算机硬件、软件及一些专用电路组成。其软件包括控制器系统软件、机器人专用语言、机器人运动学及动力学软件、机器人控制软件、机器人自诊断及自保护软件等。控制器负责处理焊接机器人工作过程中的全部信息和控制其全部动作。所有现代机器人的控制器都是基于多处理器,根据操作系统的指令,工业控制计算机通过系统总线实现对不同组件的驱动及协调控制。
5、焊接系统
焊接系统是焊接机器人完成焊接作业的核心装备。其主要由焊钳(点焊机器人)或焊枪(弧焊机器人)、焊接电源及其控制器、水电气等辅助部分组成。焊接控制器是由微处理器及部分外围接口芯片组成的控制系统,它可以根据预定的焊接监控程序,完成焊接参数输人、焊接程序控制及焊接系统故障自诊断,并实现与本地计算机及示教器的通信联系。用于焊接机器人的焊接电源和送丝机必须由机器人控制器直接控制,或通过PLC协调控制,电源在其功率和接通时间上必须与自动过程相匹配。
6、焊接传感器
在焊接过程中,尽管机器人操作机、变位机、装卡设备和工具能达到很高的精度,但由于存在被焊工件几何尺寸和位置误差,以及焊接过程热输人引起的工件变形,传感器仍是焊接过程中(尤其是焊接大厚工件时)不可缺少的设备。传感器的任务是实现工件坡口的 定位、焊缝跟踪以及焊缝熔透信息的获取。工件坡口的定位主要是采用接触传感器; 焊缝的定位采用焊缝跟踪传感器,主要有电弧传感式和激光视觉传感式;焊缝熔透控制目前还处于科研阶段,在实际应用时,可以采用相应传感器对焊接电流、电弧电压测量并监控。
7、中央控制计算机
中央控制计算机在工业机器人向系统化和网络化的发展过程中发挥着重要的作用。通过串行接口或其他网络通信接口(如CAN口)与机器人控制器相连接,中央控制计算机主要用于在同一层次或不同层次的计算机形成通信网络,同时与传感系统相配合,实现焊接路径和参数的离线编程、焊接专家系统的应用及生产数据的管理。
8、示教器
示教器是一种手持式操作装置,用于执行与操作机器人系统有关的许多任务,如手动移动机器人TCP点,编制、修改、运行机器人程序等。示教器可在恶劣的工业环境下持续运作,目前很多示教器采用触摸屏进行操作,其触摸屏应易于清洁,且防水、防油、防飞溅等。
1、机器人操作机
机器人操作机是焊接机器人系统的执行机构。它与一般的工业机器人组成相同,是由驱动器、传动机构、机器人臂、关节以及内部传感器(编码盘)等组成。它的任务是精 确地保证末端执行器的位姿、速度等运动要求。
执行机构是机器人完成工作任务的机械实体。一般为“机械臂+末端执行器”。在焊接操作中,末端执行器为焊枪或焊钳,用于完成焊接作业。
机器人的驱动器可以是电机(如步进电机、伺服电机)、气缸、液压缸和新型驱动器。而传动机构可以是谐波传动、螺旋传动、链传动、带传动、绳传动、各种齿轮传动及液力传动等。
由于具有6个旋转关节的铰接开链式机器人操作机从运动学上已被证明能以最 小的结构尺寸为代价获取最 大的运动空间,并且能以较高的位置精度和最 优的路径到达指定位置,因而这种类型的机器人操作机在焊接领域得到广泛的运用。
21世纪初,陆续有一些机器人厂家针对焊接用途,对机器人本体进行了改进,使之更适应焊接需求。比较有代表性的改进包括焊枪电缆内置、增加自由度数量等。
(1)焊枪电缆内置:是将第四轴和第六轴设计成空心结构,将焊枪电缆布置于其中,送丝机安装在第四轴的后方。电缆内置后,消除了焊枪电缆与工件和周边设备的干涉;焊枪能够360旋转,更加容易实现工件内部的焊接、连续焊接和圆周焊接等;同时,送丝稳定性提高,焊接质量得到保障。
(2)7自由度焊接机器人：为了进一步增加机器人的灵活性，出现了7自由度焊接机器人，使结构更加紧凑、动作干涉区间大幅度减小，可以在狭小空间内自由灵活地动作。机器人能够进行各种干涉的避障，在复杂工作环境下有效作业。
2、机器人固定或运动装置
为更好地利用机器人的工作区间,合理放置机器人是非常有必要的。可以利用底座、导轨、龙门架等方式安装机器人。
(1) 底座是一个支架,把机器人安装在一个合适的高度上,获得更好的工作范围,合理利用空间,提高工具操作的灵活性。
(2)也可以将机器人安装在导轨上(导轨上也可以继续安装底座),导轨移动时,机器人跟随移动,可进一步扩大机器人的应用范围。
(3)也可以将机器人进行壁挂式安装和悬挂式安装,以进一步提高机器人系统的空间利用率。悬挂式安装可以安装到支架或龙门架上。
3、变位机
变位机作为机器人焊接生产线及焊接柔性加工单元的重要组成部分,其作用是将被焊工件旋转(平移)到最 佳的焊接位置。在焊接作业前和焊接过程中,变位机通过夹具来装卡和定位被焊工件,对工件的不同要求决定了变位机的负载能力及其运动方式。
为使机器人操作机能充分发挥效能,焊接机器人系统通常使用两台变位机。当在其中一台变位机上进行焊接作业时,另一台则完成工件的上装和卸载,从而使整个系统获得最 高的费用效能比。
4、机器人控制器
机器人控制器是整个机器人系统的神经中 枢,它由计算机硬件、软件及一些专用电路组成。其软件包括控制器系统软件、机器人专用语言、机器人运动学及动力学软件、机器人控制软件、机器人自诊断及自保护软件等。控制器负责处理焊接机器人工作过程中的全部信息和控制其全部动作。所有现代机器人的控制器都是基于多处理器,根据操作系统的指令,工业控制计算机通过系统总线实现对不同组件的驱动及协调控制。
5、焊接系统
焊接系统是焊接机器人完成焊接作业的核心装备。其主要由焊钳(点焊机器人)或焊枪(弧焊机器人)、焊接电源及其控制器、水电气等辅助部分组成。焊接控制器是由微处理器及部分外围接口芯片组成的控制系统,它可以根据预定的焊接监控程序,完成焊接参数输人、焊接程序控制及焊接系统故障自诊断,并实现与本地计算机及示教器的通信联系。用于焊接机器人的焊接电源和送丝机必须由机器人控制器直接控制,或通过PLC协调控制,电源在其功率和接通时间上必须与自动过程相匹配。
6、焊接传感器
在焊接过程中,尽管机器人操作机、变位机、装卡设备和工具能达到很高的精度,但由于存在被焊工件几何尺寸和位置误差,以及焊接过程热输人引起的工件变形,传感器仍是焊接过程中(尤其是焊接大厚工件时)不可缺少的设备。传感器的任务是实现工件坡口的 定位、焊缝跟踪以及焊缝熔透信息的获取。工件坡口的定位主要是采用接触传感器; 焊缝的定位采用焊缝跟踪传感器,主要有电弧传感式和激光视觉传感式;焊缝熔透控制目前还处于科研阶段,在实际应用时,可以采用相应传感器对焊接电流、电弧电压测量并监控。
7、中央控制计算机
中央控制计算机在工业机器人向系统化和网络化的发展过程中发挥着重要的作用。通过串行接口或其他网络通信接口(如CAN口)与机器人控制器相连接,中央控制计算机主要用于在同一层次或不同层次的计算机形成通信网络,同时与传感系统相配合,实现焊接路径和参数的离线编程、焊接专家系统的应用及生产数据的管理。
8、示教器
示教器是一种手持式操作装置,用于执行与操作机器人系统有关的许多任务,如手动移动机器人TCP点,编制、修改、运行机器人程序等。示教器可在恶劣的工业环境下持续运作,目前很多示教器采用触摸屏进行操作,其触摸屏应易于清洁,且防水、防油、防飞溅等。
示教器由硬件和软件组成,其本身就是一台计算机系统。ABB的示教器是控制柜的一个组成部分,通过集成电缆和连接器与控制器连接。
扫一扫，查看手机站 
