機(jī)器人控制系統(tǒng)是機(jī)器人的大腦,是決定機(jī)器人功能和性能的主要因素。工業(yè)機(jī)器人控制技術(shù)的主要任務(wù)就是控制工業(yè)機(jī)器人在工作空間中的運(yùn)動位置、姿態(tài)、軌跡、操作順序及動作的時間等,具有編程簡單、軟件菜單操作、友好的人機(jī)交互界面、在線操作提示和使用方便等特點(diǎn)。目前機(jī)器人的應(yīng)用工程由單臺機(jī)器人工作站向機(jī)器人生產(chǎn)線發(fā)展,機(jī)器人控制器的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使得對機(jī)器人生產(chǎn)線的監(jiān)控、診斷和管理更加便捷。
機(jī)器人焊接目前已廣泛應(yīng)用在汽車制造業(yè),汽車底盤、座椅骨架、導(dǎo)軌、消聲器以及液力變矩器等焊接。豐田公司將點(diǎn)焊作為標(biāo)準(zhǔn)來裝備其日本國內(nèi)和海外的所有點(diǎn)焊機(jī)器人。用這種技術(shù)可以提高焊接質(zhì)量,甚至試圖用它來代替某些弧焊作業(yè),同時,在短距離內(nèi)的運(yùn)動時間也大為縮短。該公司推出一種高度低的點(diǎn)焊機(jī)器人,用它來焊接車體下部零件。這種矮小的點(diǎn)焊機(jī)器人還可以與較高的機(jī)器人組裝在一起,共同對車體上部進(jìn)行加工,從而縮短了整個焊接生產(chǎn)線長度。轎車后橋、副車架、搖臂、懸架、減振器等底盤零件大都是以惰性氣體保護(hù)焊(metal-Inert Gas Welding,MIG)為主的受力安全零件,主要構(gòu)件采用沖壓焊接,板厚平均為1.5~4 mm,焊接主要以搭接、角接接頭形式為主,焊接質(zhì)量要求相當(dāng)高,其質(zhì)量的好壞直接影響到轎車的安全性能。應(yīng)用機(jī)器人焊接后,大大提高了焊接件的外觀和內(nèi)在質(zhì)量,并保證了質(zhì)量的穩(wěn)定性和降低勞動強(qiáng)度,改善了勞動環(huán)境。
激光焊接設(shè)備的關(guān)鍵是大功率激光器,主要有兩大類,一類是固體激光器,又稱Nd:YAG激光器。Nd:YAG激光器波長為1.06 mm,主要優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)生的光束可以通過光纖傳送,因此可以省去復(fù)雜的光束傳送系統(tǒng),適用于柔性制造系統(tǒng)或遠(yuǎn)程加工,通常用于焊接精度要求比較高的工件。汽車工業(yè)常用輸出功率為3~4 kW的Nd:YAG激光器。另一類是氣體激光器,又稱CO2激光器,分子氣體作工作介質(zhì),產(chǎn)生平均為10.6 mm的紅外激光,可以連續(xù)工作并輸出很高的功率,標(biāo)準(zhǔn)激光功率在2~5 kW之間。汽車工業(yè)中激光技術(shù)主要用于車身拼焊、焊接和零件焊接。
德國的Rofin-Sina公司和Trumpf公司主要生產(chǎn)CO2激光器,HAAS公司則主要生產(chǎn)固體(Nd:YAG)激光器,而IPG公司生產(chǎn)新型的光纖激光器,Laserline公司生產(chǎn)半導(dǎo)體激光器,形成相互競爭又互相補(bǔ)充的激光技術(shù)研發(fā)與生產(chǎn)鏈。大眾汽車、寶馬汽車、奔馳汽車和美雅(Meyer)船廠是德國應(yīng)用激光焊接技術(shù)的示范企業(yè)。德國的大眾汽車已經(jīng)將激光焊接技術(shù)引入中國,并在上海大眾和一汽-大眾的轎車批量生產(chǎn)線上應(yīng)用,推動了中國激光焊接技術(shù)的應(yīng)用。
使用輸出功率大于4 kW的二極管激發(fā)的固體激光器,對于鋁合金的焊接具有決定性的意義。這些系統(tǒng)的光束質(zhì)量特別好,能夠瞬間注入直徑為0.4 mm的光纖中。激光束的聚焦能力極大地依靠于光纖的截面積。這表明這種新一代的固體激光器的潛力是“點(diǎn)”直徑更小,功率密度更高,使人們能夠進(jìn)行以連續(xù)波的模式進(jìn)行焊接。例如,用于對小型樣品和小零件的各種連接,如對接、T形焊接和搭接進(jìn)行了研究,零件的材料是AlMgSi0.7(厚度:3 mm)和AlMg3(厚度:1.6 mm)鋁合金。高質(zhì)量的焊道外形只有在純粹的連續(xù)波狀態(tài)才有可能。當(dāng)使用千瓦級的二極管激發(fā)的Nd:YAG
激光器焊接鋁時,在很寬的參數(shù)范圍內(nèi)都能獲得很高的可靠性。
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