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(硬件及软件)组成。而焊接装备,以弧焊及点焊为例,则由焊接电源,(包括其控制系统)、送丝机(弧焊)、焊枪(钳)等部分组成。对于智能机器人还应有传感系统,如激光或摄像传感器及其控制装置等。
传统焊接方式(雇用工人操作)操作时由于高温和电火花刺眼都极其容易造成工人疲劳受伤,从而造成效率低,而焊接机器人刚好避开这些缺点。
机器人焊接目前已广泛应用在汽车制造业,汽车底盘、座椅骨架、导轨、消声器以及液力变矩器等焊接。丰田公司将点焊作为标准来装备其日本国内和海外的所有点焊机器人。用这种技术可以提高焊接质量,甚至试图用它来代替某些弧焊作业,同时,在短距离内的运动时间也大为缩短。该公司推出一种高度低的点焊机器人,用它来焊接车体下部零件。这种矮小的点焊机器人还可以与较高的机器人组装在一起,共同对车体上部进行加工,从而缩短了整个焊接生产线长度。轿车后桥、副车架、摇臂、悬架、减振器等底盘零件大都是以惰性气体保护焊(Metal-InertGasWelding,MIG)为主的受力安全零件,主要构件采用冲压焊接,板厚平均为1.5~4mm,焊接主要以搭接、角接接头形式为主,焊接质量要求相当高,其质量的好坏直接影响到轿车的安全性能。应用机器人焊接后,大大提高了焊接件的外观和内在质量,并保证了质量的稳定性和降低劳动强度,改善了劳动环境。
激光焊接设备的关键是大功率激光器,主要有两大类,一类是固体激光器,又称Nd:YAG激光器。Nd:YAG激光器波长为1.06mm,主要优点是产生的光束可以通过光纤传送,因此可以省去复杂的光束传送系统,适用于柔性制造系统或远程加工,通常用于焊接精度要求比较高的工件。汽车工业常用输出功率为3~4kW的Nd:YAG激光器。另一类是气体激光器,又称CO2激光器,分子气体作工作介质,产生平均为10.6mm的红外激光,可以连续工作并输出很高的功率,标准激光功率在2~5kW之间。汽车工业中激光技术主要用于车身拼焊、焊接和零件焊接。
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