可以肯定的讲,如果一台变位机拖动焊件,仅做直线运动,哪怕是三维的,也不可能改变焊缝的姿态,满足施焊要求。也就是说,变位运动是回转运动,称此回转运动为变位机的主自由度。还可以做这样一个假设:在X、Y、Z直角坐标系下,设有一空间直线焊缝,绕Z轴可在360°范围内回转,且这个Z轴连同这一焊缝又可绕X(或Y)轴在≥180°范围内回转,那么,经此变位的焊缝,便可变到船角焊位置进行施焊作业。换言之,一个焊口由两个面的共线MN和夹角α组成,在上述两个回转范围内,经恰当的回转,便可使其共线 MN 与水平面平行,且这两个面与水平面的夹角相等,各为α/2,即变为船角焊位置。这个假设是说,任何复杂焊件,只要装在主自由度为一个全回转和一个半回转的焊接变位机上,即可实现船焊要求。我们称这种双回转式焊接变位机为全功能变位机。
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变位自由度
涉及到用户对设备装备的理念,以及考虑用于手把焊和自动焊的不同用途,选择和设计焊接变位机时,除主变位自由度外,还要考虑增加辅助变位自由度。如大件焊接,可增加升降运动自由度,如上述美国、德国这种产品很多。另外,某些焊件,由于焊缝分布简单,用一个回转自由度就可以解决焊件中大部分和重要焊缝的船焊要求,其余少量非重要焊缝,虽然,不能实施船角焊,但可以实施平角焊。这样,为简化设备造价,工艺上便考虑采用单自由度或功能退化的焊接变位机,即单回转式变位机。根据使用要求,同样也可以增加辅助自由度。例如,升降式和尾架移动式等等。
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还有一些工位变位机,为适用于焊接工位的工艺要求,这种焊接变位机的某些自由度,与施焊无关。还有从工位设计和稳定性考虑,两台或多台焊接变位机合并设计,这样就出现了多种工位变换和组合式多自由度焊接变位机产品。