应用能源技术浅谈机器人在现代工业空间切割上的应用姚尧（哈尔滨飞洋工业自动化技术有限公司）说明了机器人在现代工业空间切割上应用的重要性，并且以范例形式说明机器人空间切割设备的可行性和实用性。并具体说明与之相配合的辅助设施。
1994-201'滨工程斤A髓涵与与仪工柯bli此以外简化型机器人空间切设备-刖言现代工业发展越来越迅速，工业生产自动化进程正逐步渗透到生产的每一个步骤。工业机器人作为自动化的尖端产品，自然也需要融入这个发展队伍当中。本文从切割行业入手，根据生产实践的经验，充分考虑设备的可行性和实用性，初步探讨当前空间切割生产特点，工业机器人在现代工业空间切割上的工作原理、应用方式、应用范围及发展前景。
现代工业有很多方面需要用到空间切割。首先，从钢铁切割生产上来看，随着数控机床的普遍应用，钢板下料生产速度得到大幅度提高。但是数控机床只能垂直切割，对于需要坡口切割的板材则不能达到要求。现阶段大部分钢板坡口加工多采用切割小车或手工操作，切割精度低且切割效果不好。其次，从非金属切割生产来看，现代汽车工业迅猛发展，但是顶棚、仪表板等空间变曲线非金属切割生产大多数依靠手工制造。相对于焊接机器人在汽车工业的应用广泛，简单的非自动化切割严重影响了整体的生产效率。
当前国内的空间切割领域多是由人工或半自动设备完成的，不仅具有加工效率低、产品一致性难以保证、生产人员工作环境恶劣等弊端，同时管理成本较高。并且随着现代工业发展速度的加快，这样的生产方式越来越跟不上发展的步伐，所以空间切割领域的自动化改造是十分必要的。在充分考虑现有条件的情况下，设计一台以工业机器人为主体，各种辅助元件配合组成的机器人空间切割设备可以满足这样的生产需求。
机器人空间切割设备可以应用于各种工件的空间切割。依托多轴关节式机器人手臂，该设备可以满足对各种不规则空间形状材料的切割要求，实现从原料加工开始到精加工的所有切割需要。根据现场切割需要的不同可以将机器人空间切割设备分为简化型和优化型。
1简化型机器人空间切割设备简化型机器人空间切割设备由机器人本体、切割工具或切割能源设备、切割平台、工件夹具以及各种辅助设施组成。此型号设备可以处理工件体积比较小，运动曲线并不十分复杂的切割任务。机器人的高运动平稳性和高重复定位性决定了在提高工件加工质量的同时保证产品的一致性。除1机器人的工作空间可以覆盖整个工件件fr但但工触lishing金工业出版社」1994reserved，http://www.cnki.net下生产效益：提高其他现有相关设备的使用效率（如数控机床等提供待切割工件产品设备）降低人工成本（包括人力费用、工伤、保险、管理等）可从事人工掌握不了的切割工作（如高压水切割）机器人空间切割设备在技术上主要应用了机器人的柔性特点，能够自由的进入切割区域。在机器人可适应的环境下，该设备可以配合各种切割工具或切割能源设备以适应各种材料工件，包括火焰切割、等离子切割、高压水切割等。整套切割过程完全由机器人完成，只有上下料、工件定位需要人工辅助。在相同的工作时间里，一台机器人设备的工作效率相当于两到三个熟练的工人，并且切割质量和产品一致性都要优于人工生产。
使用机器人空间切割设备可以在很大程度上提高成品率，并极大地缩短劳动时间。
简化型机器人空间切割设备只是以*简单的形式，应用*基本的设备组合方式而设计的设备。它只应用于绝大部分工件要求不高，不严谨要求生产环境、操作简便、生产安全等条件的生产任务。而对于工件体积较大、运动曲线较复杂、工件需要自动定位、实时高度跟踪、需要优化生产环境以及生产安全的切割任务则需要使用优化型机器人空间切割设备。
2优化型机器人空间切割设备优化型机器人空间切割设备保持了简化型机器人空间切割设备所具有的一切优点，并可以根据生产要求的不同加入新的机器人扩展设备或其他辅助设施。比较典型的有以下几种：机器人的工作空间不能覆盖整个工件的时候，有两种解决办法。一是加机器人数量，以多个机器人覆盖整个工件。但是这样做无疑会大幅度提高设备成本，是不可取的；另一种方法是使用机器人扩展轴。机器人扩展轴可以辅助机器人或工件运动，在运动中使机器人的工作空间可以覆盖整个工件，以达到切割完整的要求。扩展轴使用精密伺服电机拖动，并且受控于机器人控制器，运动位置完全与机器人通讯，保证了位置准确且重复精度高。
件以单一的摆放方式并不能满足切割需要的时候，可以使用变位机来处理此类情况。虽然将工件重新摆放也可以解决，但是这样不但加了辅助时间，降低了生产效率，并且一个工件多次定位对于产品一致性也有影响。变位机与扩展轴同属于机器人的扩展设备，功能与原理基本相同。
机器人可以依靠传感器感知工件位置，自动定位决定切割位置。机器人可以在切割工具前加装接触传感器或激光传感器，来感知工件的某一固定点，并通过该固定点来计算工件的位置，改变切割程序的起始坐标。这种定位方式可以使切割操作省却外部物理定位方式，操作更简便。
大型的金属工件一般都有不同程度上的变形。这样对切割高度有严格要求的等离子切割造成切割精度降低。加装实时高度跟踪装置可以根据切割电弧的反馈电压来提升或降低切割高度，保证切割精度。
为了配合现代工业工厂环境标准，机器人空间切割设备可以加装不同的污染过滤装置。如切割废料收集系统可以使切割产生的废料、废渣集中清理；使用火焰或等离子切割时会产生烟雾，加装抽风除尘装置会避免烟雾四散；使用高压水切割时，水雾会四处蔓延，如果将整个切割设备安装在封闭的切割间内不但会隔绝水雾，还可以有效地收集切割带来的废水。
机器人运动速度较快，并且切割机器人带有切割工具很容易给操作人员带来伤害。所以在机器人空间切割设备四周需要有一定的防护设施。
简易的可以使用围栏；安全性高一点的可以使用安全光栅，并将光栅作动与机器人急停相连，做到光栅遮挡机器人即停止。
以上是对机器人空间切割设备工作原理和应用领域、方式观点的阐述。综观全国的切割设备制造行业，机器人空间切割设备制造还处于起步阶段。但是随着现代工业发展进程加快，生产制造对于效率、精度要求越来越高，机器人空间切割设备将会逐步显示出其高超的应用价值，成为行业设备改革道路上的主力军。
