20T 焊接 夾緊器及 焊接 小車的設(shè)計(jì)

1、20T 焊接 夾緊器及 焊接 小車的設(shè)計(jì)摘要:簡要介紹了機(jī)器人焊接技術(shù)開展歷程,設(shè)計(jì)的焊接小車，及焊接工裝設(shè)備的設(shè)計(jì)，焊接小車采用了局部已有的產(chǎn)品，對焊接小車行走機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，焊接小車將裝在焊接操作機(jī)上，跟隨焊接操作機(jī)的動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)相關(guān)的焊接。焊接工裝設(shè)備采用了一些現(xiàn)有的夾具，及焊接根底件，裝在焊接變位機(jī)上，用來固定工件，跟焊接操作機(jī)一起實(shí)現(xiàn)工件的焊接。關(guān)鍵詞:焊接小車焊接工裝夾具焊接機(jī)器人Stract:Thesynopsisintroducedrobottoweldthetechniquedevelopmentprocess,designofweldasmallcar,andthewelde

2、requipthedesignforhave,weldingasmallcartoadoptparttohavealreadyhaveofproduct,carriedonadesigntowardsweldingsmallgaragetowalkorganization,weldthesmallcarwillpackBeweldinganoperationonboard,followbehindtoweldoperationmachineofactiontocarryouttoweldrelatedly.Thewelderequippedtoadoptsomeexistingtonguesf

3、ully,andweldedthefoundationpiece,packBeweldingtobecomeanonboard,usetofixtheworkpiece,followtoweldtheoperationmachinetocarryouttheworkpiecetoweldtogether.Keywords:WeldasmallcarthewelderpackstongsWeldrobot目錄第一章緒論41.1引言41.2焊接機(jī)器人的最新應(yīng)用技術(shù)61.3焊接機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)71.4焊接工裝夾具的分類與組成11第二章焊接小車的設(shè)計(jì)方案132.1焊接小車的組成132.1.1焊接小

4、車的行走機(jī)構(gòu)132.1.2關(guān)節(jié)式機(jī)器人腕部傳動(dòng)系統(tǒng)132.1.3焊槍132.2焊接工裝夾具的設(shè)計(jì)17第三章傳動(dòng)設(shè)計(jì)223.1齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的計(jì)算223.2焊接所需夾緊力確實(shí)定25結(jié)論28致謝29參考文獻(xiàn)30第一章緒論我國焊接機(jī)器人的工程應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的研究、開展與應(yīng)用，有力地推動(dòng)了世界工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步。特別是焊接機(jī)器人在高質(zhì)高效的焊接生產(chǎn)中，發(fā)揮了極其重要的作用。我國開發(fā)工業(yè)機(jī)器人晚于美國和日本，起于20世紀(jì)70年代，早期是大學(xué)和科研院所的自發(fā)性的研究。到80年代中期，全國沒有一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人問世。而在國外，工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)是個(gè)非常成熟的工業(yè)產(chǎn)品，在汽車行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。鑒于當(dāng)時(shí)的國內(nèi)外形

5、勢，國家七五攻關(guān)方案將工業(yè)機(jī)器人的開發(fā)列入了方案，對工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行了攻關(guān)，特別是把應(yīng)用作為考核的重要內(nèi)容，這樣就把機(jī)器人技術(shù)和用戶緊密結(jié)合起來，使中國機(jī)器人在起步階段就瞄準(zhǔn)了實(shí)用化的方向。與此同時(shí)于1986年將開展機(jī)器人列入國家863高科技方案。在國家863方案實(shí)施五周年之際，鄧小平同志提出了開展高科技，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的目標(biāo)。在國內(nèi)市場開展的推動(dòng)下，以及對機(jī)器人技術(shù)研究的技術(shù)儲(chǔ)藏的根底上，863主題專家組及時(shí)對主攻方向進(jìn)行了調(diào)整和延伸，將工業(yè)機(jī)器人及應(yīng)用工程作為研究開發(fā)重點(diǎn)之一，提出了以應(yīng)用帶動(dòng)關(guān)鍵技術(shù)和根底研究的開展方針，以后又列入國家八五和九五中。經(jīng)過十幾年的持續(xù)努力，在國家的組織和支持下，我

6、國焊接機(jī)器人的研究在根底技術(shù)、控制技術(shù)、關(guān)鍵元器件等方面取得了重大進(jìn)展，并已進(jìn)入使用化階段，形成了點(diǎn)焊、弧焊機(jī)器人系列產(chǎn)品，能夠?qū)崿F(xiàn)小批量生產(chǎn)。我國焊接機(jī)器人的應(yīng)用狀況我國焊接機(jī)器人的應(yīng)用主要集中在汽車、摩托車、工程機(jī)械、鐵路機(jī)車等幾個(gè)主要行業(yè)。汽車是焊接機(jī)器人的最大用戶，也是最早用戶。早在70年代末，上海電焊機(jī)廠與上海電開工具研究所，合作研制的直角坐標(biāo)機(jī)械手，成功地應(yīng)用于上海牌轎車底盤的焊接。一汽是我國最早引進(jìn)焊接機(jī)器人的企業(yè)，1984起先后從KUKA公司引進(jìn)了3臺(tái)點(diǎn)焊機(jī)器人，用于當(dāng)時(shí)紅旗牌轎車的車身焊接和解放牌車身頂蓋的焊接。1986年成功將焊接機(jī)器人應(yīng)用于前圍總成的焊接，并于1988年開

7、發(fā)了機(jī)器人車身總焊線。80年代末和90年代初，德國群眾公司分別與上海和一汽成立合資汽車廠生產(chǎn)轎車，雖然是國外的二手設(shè)備，但其焊接自動(dòng)化程度與裝備水平，讓我們認(rèn)識到了與國外的巨大差距。隨后二汽在貨車及輕型車工程中都引進(jìn)了焊接機(jī)器人。可以說90年代以來的技術(shù)引進(jìn)和生產(chǎn)設(shè)備、工藝裝備的引進(jìn)使我國的汽車制造水平由原來的作坊式生產(chǎn)提高到規(guī)模化生產(chǎn)，同時(shí)使國外焊接機(jī)器人大量進(jìn)入中國。由于我國根底設(shè)施建設(shè)的高速開展帶動(dòng)了工程機(jī)械行業(yè)的繁榮，工程機(jī)械行業(yè)也成為較早引用焊接機(jī)器人的行業(yè)之一。近年來由于我國經(jīng)濟(jì)的高速開展，能源的大量需求，與能源相關(guān)的制造行業(yè)也都開始尋求自動(dòng)化焊接技術(shù)，焊接機(jī)器人逐漸嶄露頭角。鐵路

8、機(jī)車行業(yè)由于我國貨運(yùn)、客運(yùn)、城市地鐵等需求量的不斷增加，以及列車提速的需求，機(jī)器人的需求一直處于穩(wěn)步增長態(tài)勢。據(jù)2001年統(tǒng)計(jì)，全國共有各類焊接機(jī)器人1040臺(tái)，汽車制造和汽車零部件生產(chǎn)企業(yè)中的焊接機(jī)器人占全部焊接機(jī)器人的76%。在汽車行業(yè)中點(diǎn)焊機(jī)器人與弧焊機(jī)器人的比例為3:2，其他行業(yè)大都是以弧焊機(jī)器人為主，主要分布在工程機(jī)械(10%)、摩托車(6%)、鐵路車輛(4%)、鍋爐(1%)等行業(yè)。焊接機(jī)器人也主要分布在全國幾大汽車制造廠，從圖1中還能看出，我國焊接機(jī)器人的行業(yè)分布不均衡，也不夠廣泛。進(jìn)入21世紀(jì)由于國外汽車巨頭的不斷涌入，汽車行業(yè)迅猛開展，我國汽車行業(yè)的機(jī)器人安裝臺(tái)數(shù)迅速增加，20

9、02、2003、2004年每年都有近千臺(tái)的數(shù)量增長。估計(jì)我國目前焊接機(jī)器人的安裝臺(tái)數(shù)在4000臺(tái)左右。汽車行業(yè)焊接機(jī)器人所占的比例會(huì)進(jìn)一步提高。目前在我國應(yīng)用的機(jī)器人主要分日系、歐系和國產(chǎn)三種。日系中主要有安川、OTC、松下、FANUC、不二越、川崎等公司的產(chǎn)品。歐系中主要有德國的KUKA、CLOOS、瑞典的ABB、意大利的COMAU及奧地利的IGM公司。國產(chǎn)機(jī)器人主要是沈陽新松機(jī)器人公司產(chǎn)品。目前在我國雖然已經(jīng)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的焊接機(jī)器人系列產(chǎn)品，但卻不能批量生產(chǎn)，形成規(guī)模，有以下幾個(gè)主要原因:國內(nèi)機(jī)器人價(jià)格沒有優(yōu)勢。近10年來，進(jìn)口機(jī)器人的價(jià)格大幅度降低，從每臺(tái)7-8萬美元降低到2-3萬美

10、元，使我國自行制造的普通工業(yè)機(jī)器人在價(jià)格上很難與之競爭。特別是我國在研制機(jī)器人的初期，沒有同步開展相應(yīng)的零部件產(chǎn)業(yè)，如伺服電機(jī)、減速機(jī)等需要進(jìn)口，使價(jià)格難以降低，所以機(jī)器人生產(chǎn)本錢降不下來;我國焊接裝備水平與國外還存在很大差距，這一點(diǎn)也間接影響了國內(nèi)機(jī)器人的開展。對于機(jī)器人的最大用戶-汽車白車身生產(chǎn)廠來說，目前幾乎所有的裝備都來從國外引進(jìn)，國產(chǎn)機(jī)器人幾乎找不到表演的舞臺(tái)。我們應(yīng)該成認(rèn)國產(chǎn)機(jī)器人無論從控制水平還是可靠性等方面與國外公司還存在一定的差距。國外工業(yè)機(jī)器人是個(gè)非常成熟的工業(yè)產(chǎn)品，經(jīng)歷了30多年的開展歷程，而且在實(shí)際生產(chǎn)中不斷地完善和提高，而我國那么處于一種單件小批量的生產(chǎn)狀態(tài)。國內(nèi)機(jī)器

11、人生產(chǎn)廠家處于幼兒期，還需要政府政策和資金的支持。焊接機(jī)器人是個(gè)機(jī)電一體化的高技術(shù)產(chǎn)品，單靠企業(yè)的自身能力是不夠的，需要政府對機(jī)器人生產(chǎn)企業(yè)及使用國產(chǎn)機(jī)器人系統(tǒng)的企業(yè)給予一定的政策和資金支持，加速我國國產(chǎn)機(jī)器人的開展。應(yīng)用焊接機(jī)器人的意義焊接機(jī)器人之所以能夠占據(jù)整個(gè)工業(yè)機(jī)器人總量的40%以上，與焊接這個(gè)特殊的行業(yè)有關(guān)，焊接作為工業(yè)裁縫，是工業(yè)生產(chǎn)中非常重要的加工手段，同時(shí)由于焊接煙塵、弧光、金屬飛濺的存在，焊接的工作環(huán)境又非常惡劣，焊接質(zhì)量的好壞對產(chǎn)品質(zhì)量起決定性的影響。歸納起來采用焊接機(jī)器人有以下主要意義:(1)穩(wěn)定和提高焊接質(zhì)量,保證其均一性。焊接參數(shù)如焊接電流、電壓、焊接速度及焊接干伸長

12、度等對焊接結(jié)果起決定作用。采用機(jī)器人焊接時(shí)對于每條焊縫的焊接參數(shù)都是恒定的，焊縫質(zhì)量受人的因素影響較小,降低了對工人操作技術(shù)的要求，因此焊接質(zhì)量是穩(wěn)定的。而人工焊接時(shí)，焊接速度、干伸長等都是變化的，因此很難做到質(zhì)量的均一性。(2)改善了工人的勞動(dòng)條件。采用機(jī)器人焊接工人只是用來裝卸工件，遠(yuǎn)離了焊接弧光、煙霧和飛濺等，對于點(diǎn)焊來說工人不再搬運(yùn)笨重的手工焊鉗，使工人從大強(qiáng)度的體力勞動(dòng)中解脫出來。(3)提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。機(jī)器人沒有疲勞，一天可24小時(shí)連續(xù)生產(chǎn)，另外隨著高速高效焊接技術(shù)的應(yīng)用，使用機(jī)器人焊接，效率提高的更加明顯。(4)產(chǎn)品周期明確，容易控制產(chǎn)品產(chǎn)量。機(jī)器人的生產(chǎn)節(jié)拍是固定的，因此安排生產(chǎn)

13、方案非常明確。(5)可縮短產(chǎn)品改型換代的周期,減小相應(yīng)的設(shè)備投資?？蓪?shí)現(xiàn)小批量產(chǎn)品的焊接自動(dòng)化。機(jī)器人與專機(jī)的最大區(qū)別就是他可以通過修改程序以適應(yīng)不同工件的生產(chǎn)。我國焊接機(jī)器人應(yīng)用工程焊接機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)是機(jī)器人技術(shù)、焊接技術(shù)和系統(tǒng)工程技術(shù)的融合，焊接機(jī)器人能否在實(shí)際生產(chǎn)中得到應(yīng)用，發(fā)揮其優(yōu)越的特性，取決于人們對上述技術(shù)的融合程度。經(jīng)過近10年的努力，我國在機(jī)器人焊裝夾具設(shè)計(jì)方面積累了較豐富的經(jīng)驗(yàn)，機(jī)器人周邊設(shè)備實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，具有年產(chǎn)300余套焊接機(jī)器人工作站的能力?？梢哉f國內(nèi)的系統(tǒng)集成商在機(jī)器人工作站及簡單的焊裝線的設(shè)計(jì)開發(fā)方面具有了與國外系統(tǒng)集成商抗衡的能力，近幾年為國內(nèi)汽車零部件等企業(yè)提供

14、了大量的機(jī)器人焊接系統(tǒng)。但是另外一個(gè)嚴(yán)重的事實(shí)是，我們還不具備制造高水平的機(jī)器人成套焊裝線的能力。國內(nèi)幾大汽車廠的車身焊裝線都是由國外機(jī)器人系統(tǒng)集成商設(shè)計(jì)制造的。作為焊接機(jī)器人的最大用戶，預(yù)計(jì)未來的10年我國汽車年產(chǎn)量要到達(dá)千萬輛，現(xiàn)在的焊接裝備遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了生產(chǎn)需求，對焊接裝備的需求量將大幅增加，焊裝生產(chǎn)線要求更加自動(dòng)化和柔性化，以適應(yīng)多品種、小批量的生產(chǎn)要求，機(jī)器人將大量應(yīng)用于焊接生產(chǎn)線中。對我國的機(jī)器人系統(tǒng)集成商來說如何抓住機(jī)遇是當(dāng)前要解決的重要課題，從另一方面講也決定著國產(chǎn)焊接機(jī)器人的命運(yùn)。(1)實(shí)行企業(yè)聯(lián)合。機(jī)器人系統(tǒng)集成商與汽車制造商聯(lián)合，消化吸收國外汽車焊裝線。(2)建立自己的焊接

15、裝備設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及數(shù)模，提高設(shè)計(jì)水平和效率。(3)加強(qiáng)人才培養(yǎng)建設(shè)。機(jī)器人焊接生產(chǎn)線是個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及到機(jī)械、電氣、物流傳輸、計(jì)算機(jī)、汽車設(shè)計(jì)制造、機(jī)器人技術(shù)、焊接技術(shù)等多種學(xué)科，而我國目前還沒有關(guān)于這方面較為系統(tǒng)的培訓(xùn)機(jī)構(gòu)。(4)加強(qiáng)與國外公司的合作，通過合作學(xué)習(xí)提高自己的設(shè)計(jì)水平。(1)TCP(toolcenterpoint工具中心點(diǎn))自動(dòng)校零技術(shù)焊接機(jī)器人的工具中心點(diǎn)就是焊槍的焊絲的端點(diǎn)，因此TCP的零位精度直接影響著焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性。但在實(shí)際生產(chǎn)中不可防止會(huì)發(fā)生焊槍與夾具之間的碰撞等不可預(yù)見性因素導(dǎo)致TCP位置偏離。通常的做法是利用手動(dòng)進(jìn)行機(jī)器人TCP校零，但一般全過程需要30分鐘才

16、能完成，影響生產(chǎn)效率。TCP自動(dòng)校零是用在機(jī)器人焊接中的一項(xiàng)新技術(shù)，它的硬件設(shè)施是由一梯形固定支座和一組激光傳感器組成。當(dāng)焊槍以不同姿態(tài)經(jīng)過TCP支座時(shí)，激光傳感器都將記錄下的數(shù)據(jù)傳遞到CPU與最初設(shè)定值進(jìn)行比擬與計(jì)算。當(dāng)TCP發(fā)生偏離時(shí)，機(jī)器人會(huì)自動(dòng)運(yùn)行校零程序，自動(dòng)對每根軸的角度進(jìn)行調(diào)整，并在最少的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)TCP零位。(2)雙絲焊接技術(shù)近年來由于我國汽車、集裝箱、機(jī)車車輛、工程機(jī)械等行業(yè)的高速開展，對高速焊和高熔敷效率焊接的需求越來越多。雙絲焊是近年來開展起來的一種高速高效焊接方法，焊接薄板時(shí)可以顯著提高焊接速度，到達(dá)36m/min，焊接厚板時(shí)可以提高熔敷效率。除了高速高效外，雙絲焊接還

17、有其它的工藝特點(diǎn):在熔敷效率增加時(shí)保持較低的熱輸入，熱影響區(qū)小，焊接變形小，焊接氣孔率低等。由于焊接速度非常高，特別適合采用機(jī)器人焊接，因此可以說機(jī)器人的應(yīng)用也推動(dòng)了這一先進(jìn)焊接技術(shù)的開展。目前雙絲焊主要有2種方式:1種是Twinarc法，另1種為Tandem法。焊接設(shè)備的根本組成類似，都是由2個(gè)焊接電源、2個(gè)送絲機(jī)和1個(gè)共用的送雙絲的電纜。為了防止同相位的2個(gè)電弧的相互干擾，常采用脈沖MIG/脈沖MAG焊法，并保持2個(gè)電弧輪流交替燃燒。這樣一來，就要求1個(gè)協(xié)同控制器保證2個(gè)電源的輸出電流波形相位相差180。當(dāng)焊接參數(shù)設(shè)置到最正確時(shí)，脈沖電弧能得到無短路、幾乎無飛濺的過渡過程，真正做到1個(gè)脈沖

18、過渡1個(gè)熔滴，每個(gè)熔滴的大小幾乎完全相同，其大小是由電弧功率來決定。Twinarc法的主要生產(chǎn)廠家有德國的SKS、Benzel和Nimark公司，美國的Miller公司。Tandem法的要廠家有德國的Cloos、奧地利Fronius和美國Lincoln公司。據(jù)德國Cloos公司介紹，采用Tandem法焊接23mm薄板時(shí)，焊接速度可達(dá)6m/min，焊接8mm以上厚板時(shí)，熔敷效率可達(dá)24Kg/h。(3)激光/電弧復(fù)合焊接技術(shù)激光/電弧復(fù)合焊接技術(shù)是激光焊接與氣體保護(hù)焊的聯(lián)合，兩種焊接熱源同時(shí)作用于一個(gè)焊接熔池。該技術(shù)的研究最早出現(xiàn)在上世紀(jì)70年代末，但由于激光器的昂貴價(jià)格，限制了其在工業(yè)中的應(yīng)用。

19、隨著激光器和電弧焊設(shè)備性能的提高，以及激光器價(jià)格的不斷降低，同時(shí)為了滿足生產(chǎn)的迫切需求，激光/電弧復(fù)合焊接技術(shù)近年來成為焊接領(lǐng)域最重要的研究課題之一。激光/電弧復(fù)合焊接技術(shù)有多種形式的組合，有激光/TIG、激光/MAG和激光/MAG等。激光/電弧復(fù)合焊接技術(shù)之所以受到青睞是由于其兼各熱源之長而補(bǔ)各自之短，具有1+12或更多的協(xié)同效應(yīng)。與激光焊接相比，對裝配間隙的要求降低，因而降低了焊前工件制備本錢;另外由于有填充焊絲消除了激光焊接時(shí)存在的固有缺陷，焊縫更加致密。與電弧焊相比提高了電弧的穩(wěn)定性和功率密度，提高了焊接速度和焊縫熔深，熱影響區(qū)變小，降低了工件的變形，消除了起弧時(shí)的熔化不良缺陷。在這點(diǎn)

20、上特別適合鋁及其合金的焊接。激光/電弧復(fù)合焊接技術(shù)是對激光焊接的重大開展，焊接同樣板厚的材料可降低激光功率一半左右，因此大大降低了企業(yè)的投資本錢，該技術(shù)的開展對推動(dòng)激光焊接的普及將起重要的作用。(4)伺服焊鉗技術(shù)的汽車裝焊工藝中的應(yīng)用伺服機(jī)器人焊鉗，就是利用伺服電機(jī)替代壓縮空氣做為動(dòng)力源的一種新型焊鉗。它具有以下優(yōu)點(diǎn):提高車身的外表質(zhì)量伺服焊鉗由于采用的是伺服電機(jī)，電極的動(dòng)作速度在接觸到工件前，可由高速準(zhǔn)確地調(diào)整到低速，這樣，就可以形成電極對工件的軟接觸，減輕電極沖擊所造成的壓痕，從而也減輕了后序車身外表修磨處理量，提高了車身質(zhì)量。而且，應(yīng)用伺服控制技術(shù)可以對焊接參數(shù)進(jìn)行數(shù)字化控制管理，可以保

21、證提供出最適焊接參數(shù)數(shù)據(jù)，保證焊接質(zhì)量。改善作業(yè)環(huán)境由于電極對工件的是軟接觸，可以減輕沖擊噪音，也不會(huì)出現(xiàn)使用氣動(dòng)焊鉗時(shí)所造成的排氣噪音。改善了現(xiàn)場的作業(yè)環(huán)境。高生產(chǎn)效率伺服焊鉗的加壓開放動(dòng)作由機(jī)器人來自動(dòng)控制。與氣動(dòng)焊鉗相比，伺服焊鉗的動(dòng)作路徑可以控制到最短化，縮短生產(chǎn)節(jié)拍，提高生產(chǎn)效率。目前，從投資的角度來考慮，購置伺服焊鉗設(shè)備的一次投入較高，因此，伺服焊鉗還不能被廣泛采用。但是，考慮到伺服焊鉗的優(yōu)勢，例如伺服焊鉗的軟接觸化，對工件的沖擊可減輕，從而可以相對減少焊接夾具夾緊機(jī)構(gòu)的數(shù)量，削減夾具的費(fèi)用等，也可以減少生產(chǎn)線的整體投資額，伺服焊鉗仍有其廣闊的應(yīng)用空間。因此，隨著開展，伺服焊鉗會(huì)越

22、來越多應(yīng)用于生產(chǎn)線上。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的研究、開展與應(yīng)用，有力地推動(dòng)了世界工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步。特別是焊接機(jī)器人在高質(zhì)高效的焊接生產(chǎn)中，發(fā)揮了極其重要的作用。隨著我國參加WTO后國際競爭更加劇烈，對工業(yè)機(jī)器人的需求會(huì)越來越大，我國的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)將面臨新的開展機(jī)遇和來自國外的挑戰(zhàn)，我們要把握這一機(jī)遇，迎接挑戰(zhàn)，為我國躋身于機(jī)器人強(qiáng)國之列而努力奮斗。作為焊接機(jī)器人的用戶，為正確選擇、合理使用并做到能常規(guī)維護(hù)焊接機(jī)器人，必須對焊接機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)有一定層次的了解。焊接機(jī)器人是裝上了焊鉗或各種焊槍的工業(yè)機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)涉及數(shù)學(xué)、自動(dòng)控制理論等，內(nèi)容很多。要在較短的篇幅中，全面而系統(tǒng)地介紹

23、工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)在是非工業(yè)機(jī)器人控制專業(yè)人員所能及的事情，因此，本章內(nèi)容是從焊接機(jī)器人的用戶角度出發(fā)，盡量以圖代解、簡明地闡述有關(guān)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的一般性問題。點(diǎn)焊與弧焊兩種機(jī)器人都是由典型6關(guān)節(jié)型(也稱6軸)工業(yè)機(jī)器人裝上焊鉗或焊槍而構(gòu)成，因此，討論焊接機(jī)器人運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成，亦即討論典型6關(guān)節(jié)工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成。顧名思義，典型6關(guān)節(jié)工業(yè)機(jī)器人有6個(gè)可活動(dòng)的關(guān)節(jié)，每個(gè)關(guān)節(jié)的1焊接機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軸的構(gòu)成點(diǎn)焊與弧焊兩種機(jī)器人都是由典型6關(guān)節(jié)型(也稱6軸)工業(yè)機(jī)器人裝上焊鉗或焊槍而構(gòu)成，因此，討論焊接機(jī)器人運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成，亦即討論典型6關(guān)節(jié)工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成。顧名思義，典型6關(guān)節(jié)工

24、業(yè)機(jī)器人有6個(gè)可活動(dòng)的關(guān)節(jié)，每個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)名稱都有定義，在圖2中，給出了典型6關(guān)節(jié)工業(yè)機(jī)器人各關(guān)節(jié)的編號與動(dòng)作狀態(tài)(編號后面的英文大寫字母就是規(guī)定動(dòng)作英文名稱的第一個(gè)字母)，每個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)都由一個(gè)伺服電(動(dòng))機(jī)驅(qū)動(dòng)，每個(gè)電機(jī)都有各自的伺服控制系統(tǒng)。機(jī)器人最后手關(guān)節(jié)上所安裝的工具中心點(diǎn)(TCP)(對點(diǎn)焊鉗與電焊槍的TCP點(diǎn)，在相應(yīng)的機(jī)器人結(jié)構(gòu)中都作了規(guī)定)的運(yùn)動(dòng)軌跡是多個(gè)關(guān)節(jié)伺服系統(tǒng)協(xié)同動(dòng)作的結(jié)果。而機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)(器)的作用就是如何根據(jù)編程指令來指揮控制6個(gè)伺服電(動(dòng))機(jī)協(xié)同動(dòng)作,以完成工具中心點(diǎn)所要求實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。焊接機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軸參數(shù)主要包括:各軸最大運(yùn)動(dòng)范圍、最大速度、相關(guān)軸的容許

25、轉(zhuǎn)距、相關(guān)軸的容許慣性力矩等?？梢钥闯?6關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軸參數(shù)不僅涉及各軸本身，也最終決定整臺(tái)工業(yè)機(jī)器人的性能,其中，最重要的性能指標(biāo)是:重復(fù)2焊接機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的組成機(jī)器人控制系統(tǒng)是機(jī)器人的重要組成局部，主要用于對機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的控制，以完成特定的工作任務(wù)，其根本功能如下:2.1.1記憶功能:存儲(chǔ)作業(yè)順序、運(yùn)動(dòng)路徑、運(yùn)動(dòng)方式、運(yùn)動(dòng)速度和與生產(chǎn)工藝有關(guān)的信息。離線編程、在線示教、間接示教。在線示教包括示教盒和導(dǎo)引示教兩種。輸入和輸出接口、通信接口、網(wǎng)絡(luò)接口、同步接口。2.1.2示教功能:2.1.3與外圍設(shè)備聯(lián)系功能:輸入和輸出接口、通信接口、網(wǎng)絡(luò)接口、同步接口2.1.4坐標(biāo)設(shè)置功能:有

26、關(guān)節(jié)坐標(biāo)系、絕對坐標(biāo)系、工具坐標(biāo)系和用戶自定義四種坐標(biāo)系。2.1.5人機(jī)接口:示教盒、操作面板、顯示屏。2.1.6傳感器接口:位置檢測、視覺、觸覺、力覺等。2.1.7位置伺服功能:機(jī)器人多軸聯(lián)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)控制、速度和加速度控制、動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)取?.1.8故障診斷平安保護(hù)功能:運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)視、故障狀態(tài)下的平安保護(hù)和故障自診斷。2.2焊接機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)(硬件)的組成焊接機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的硬件(圖4)一般包括:2.2.1控制計(jì)算機(jī)。控制系統(tǒng)的調(diào)度指揮機(jī)構(gòu)。一般為微型機(jī)，其微處理器有32位、64位等，如奔騰系列CPU以及其他類型CPU;2.2.2示教盒。示教焊接機(jī)器人的工作軌跡和參數(shù)設(shè)定，以及所有人機(jī)交互操作。示教盒擁有自己獨(dú)立的CPU以及存儲(chǔ)單元，與主計(jì)算機(jī)之間以串行通信方式實(shí)現(xiàn)人機(jī)信息交互;2.2.3操作面板。由各種操作按鍵、狀態(tài)指示燈構(gòu)成，只完成根本功能操作;2.2.4硬盤和軟盤存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)焊接機(jī)器人工作程序以及各種焊接工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫的外圍存儲(chǔ)器;2.2.5數(shù)字和模擬量輸入