焊接機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)

焊接機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的硬件一般包括：

控制計(jì)算機(jī)?？刂葡到y(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；

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；

操作面板。由各種操作按鍵、狀態(tài)指示燈構(gòu)成，只完成基本功能操作；

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；

數(shù)字和模擬量輸入輸出。各種狀態(tài)和控制命令的輸入或輸出。

打印機(jī)接口。記錄需要輸出的各種信息。

傳感器接口。用于信息的自動(dòng)檢測，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人柔順控制，一般為力覺、觸覺和視覺傳感器。對一般的點(diǎn)焊或弧焊機(jī)器人來說，控制系統(tǒng)中并不設(shè)置力覺、觸覺和視覺傳感器。

軸控制器。完成機(jī)器人各關(guān)節(jié)位置、速度和加速度控制。

輔助設(shè)備控制。用于和焊接機(jī)器人配合的輔助設(shè)備控制，如焊接電源系統(tǒng)、焊槍（焊鉗）、焊接裝系統(tǒng)等。

機(jī)器人的特點(diǎn)

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)越性，取決于這幾方面技術(shù)的共同提高，而系統(tǒng)工程技術(shù)是機(jī)器人技術(shù)和焊接技術(shù)的粘合劑。目前，焊接工藝正以驚人的發(fā)展速度成為工業(yè)生產(chǎn)中的主流工藝，而焊接質(zhì)量和焊接生產(chǎn)率是任何企業(yè)都不能忽視的問題，因而焊接機(jī)器人的廣泛應(yīng)用勢在必行。過去，由于國內(nèi)缺乏專業(yè)技術(shù)人才，對機(jī)器人的應(yīng)用缺乏深層次的開發(fā)和利用，使它的利用效率遠(yuǎn)沒有很好地體現(xiàn)出來。如今，這種狀況正在迅速地改變。

機(jī)器人的特點(diǎn)

1、機(jī)器人是數(shù)控立體作業(yè)機(jī)床，具有六個(gè)自由度，不僅可以實(shí)現(xiàn)焊槍位置的可達(dá)性，還可以實(shí)現(xiàn)焊槍的角度變化。雖然它的精度不能與傳統(tǒng)的機(jī)床相比，但對于焊接生產(chǎn)而言，機(jī)器人的重復(fù)定位精度已完成能夠勝任。

從經(jīng)營角度看，設(shè)備的購入與產(chǎn)出平衡對企業(yè)來說非常重要，加之市場的影響，產(chǎn)品的更新?lián)Q代周期相對縮短。如果采用焊接專機(jī)進(jìn)行焊接生產(chǎn)，在產(chǎn)品換型時(shí)，焊接專機(jī)很難快速地適應(yīng)產(chǎn)品的變化，從而阻礙了新產(chǎn)品的推出速度，這種延誤極有可能嚴(yán)重影響企業(yè)的快速發(fā)展。采用機(jī)器人進(jìn)行焊接生產(chǎn)，企業(yè)只需編制一個(gè)新程序即可實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)品的投產(chǎn)，可使企業(yè)在市場上搶得先機(jī)。

2.人機(jī)對話

人機(jī)對話意味著自動(dòng)化程度的提高，同時(shí)也給我們帶來了效率和效益。人機(jī)對話是“指令”和“傳感”的交流，它的發(fā)展依賴于傳感技術(shù)的發(fā)展。目前在焊接機(jī)器人工作站上，已經(jīng)有越來越多的各種傳感器得到使用，比如，借助電流檢出裝置，可以實(shí)現(xiàn)焊接過程的跟蹤；利用視覺傳感器，可以實(shí)現(xiàn)焊縫位置的檢測。

超聲波金屬焊接是利用超聲頻率的機(jī)械振動(dòng)能量，連接同種金屬或異種金屬的一種特殊方法。金屬在進(jìn)行超聲波焊接時(shí)，既不向工件輸送電流，也不向工件施以高溫?zé)嵩矗皇窃陟o壓力之下，將框框振動(dòng)能量轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ鏖g的摩擦功、形變能及有限的溫升。接頭間的冶金結(jié)合是母材不發(fā)生熔化的情況下實(shí)現(xiàn)的一種固態(tài)焊接。

它有效地克服了電阻焊接時(shí)所產(chǎn)生的飛濺和氧化等現(xiàn)象，超聲金屬焊機(jī)能對銅、銀、鋁、鎳等有色金屬的細(xì)絲或薄片材料進(jìn)行單點(diǎn)焊接、多點(diǎn)焊接和短條狀焊接。可廣泛應(yīng)用于可控硅引線、熔斷器片、電器引線、鋰電池極片、極耳的焊接。

超聲波金屬焊接利用高頻振動(dòng)波傳遞到需焊接的金屬表面，在加壓的情況下，使兩個(gè)金屬表面相互摩擦而形成分子層之間的熔合。

超聲波金屬焊接優(yōu)點(diǎn)在于快速、節(jié)能、熔合強(qiáng)度高、導(dǎo)電性好、無火花、接近冷態(tài)加工；缺點(diǎn)是所焊接金屬件不能太厚(一般小于或等于5mm)、焊點(diǎn)位不能太大、需要加壓。

焊接接頭的基本類型

焊接結(jié)構(gòu)是由許多部件、元件、零件用焊接方法連接而成的,因此焊接接頭的性能質(zhì)量好壞直接與焊接結(jié)構(gòu)的性能和安全性、可靠性有關(guān)。

焊接接頭的基本類型  

用主要的焊接方法如熔焊、壓焊和釬焊都可制成焊接結(jié)構(gòu),用這些焊接方法連接金屬結(jié)構(gòu)形成不可拆的連接接頭—焊接接頭,分別形成熔焊接頭、壓焊接頭和釬焊接頭,從而構(gòu)成焊接結(jié)構(gòu)。但應(yīng)用廣泛的是熔焊,這里重點(diǎn)介紹熔焊接頭。

1)熔焊接頭:熔焊接頭由焊縫金屬、熔合線、熱影響區(qū)和母材所組成。而焊縫金屬是填充材料和部分母材熔化后凝固而成的鑄造組織。熔焊接頭各部分的組織是不均勻的,性能上也存在差異。

這是由于以上四個(gè)區(qū)域化學(xué)成分和金相組織不同,并且接頭處往往改變了構(gòu)件原來的截面和形狀,出現(xiàn)不連續(xù),甚至有缺陷,形成不同程度的應(yīng)力集中,還有焊接殘余應(yīng)力和變形,大的剛度等都對接頭的性能有影響,結(jié)果使接頭不僅力學(xué)性能不均勻,而且物理化學(xué)性能也存在差異。

為保證焊接結(jié)構(gòu)可靠地工作,希望焊接接頭具有與母材相同的力學(xué)性能,有些情況下還希望獲得相同的物理和化學(xué)性能,如導(dǎo)電、導(dǎo)磁、抗腐蝕性能和相同的光澤和顏色等。

就焊縫金屬而言,往往形成柱狀晶鑄造組織,一般較母材的強(qiáng)度高且硬,而韌性下降。對于高強(qiáng)度鋼,采用適當(dāng)?shù)墓に嚧胧?如預(yù)熱、緩冷或采用合適的熱輸人也可獲得要求性能的焊縫金屬。一般來說,焊縫金屬強(qiáng)度相對母材強(qiáng)度可能要高或低,前者稱為高匹配,后者稱為低匹配。

寬度不大的熱影響區(qū),由于焊接溫度場梯度大,各點(diǎn)的熱循環(huán)大不相同,造成了組織和性能的不同。這種差別和被焊金屬的組織成分、焊接熱輸人有關(guān)。