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焊接机器人结构设计

由于所设计的焊接机器人是在准平面、空间狭窄的环境下工作，为了保证机器人能根据电弧传感器的偏差信息，跟踪焊缝自动焊接，要求所设计的机器人应该结构紧凑、移动灵活且工作稳定．文中针对狭窄空间特点，开发了一种小型移动焊接机器人，根据机器人各结构的运动特点，运用模块化设计方法搬运工业机器人，把机器人机构分为轮式移动平台、焊炬调节机构和电弧传感器三部分工业机器人。其中，轮式移动平台由于其惯性大，响应慢，主要对焊缝进行粗跟踪，焊炬调节机构负责焊缝跟踪，电弧传感器完成焊缝偏差实时识别．另外，机器人控制器和电机驱动器集成安装于机器人移动平台上，使其体积更小。同时，为了减少恶劣焊接环境下粉尘对运动部件影响，采用全封闭式结构自动焊接机器人，提高其系统可靠性   。

焊接机器人装备

点焊机器人的焊接装备，由于采用了一体化焊钳，焊接变压器装在焊钳后面，所以变压器必须尽量小型化。对于容量较小的变压器可以用50Hz工频交流，而对于容量较大的变压器，已经开始采用逆变技术把50Hz工频交流变为600～700Hz交流搬运机器人，使变压器的体积减少、减轻。变压后可以直接用600～700Hz交流电焊接，也可以再进行二次整流，用直流电焊接。焊接参数由定时器调节，参见图1b。新型定时器已经微机化，因此机器人控制柜可以直接控制定时器，无需另配接口。点焊机器人的焊钳，通常用气动的焊钳，气动焊钳两个电极之间的开口度一般只有两级冲程。而且电极压力一旦调定后是不能随意变化的。近年来出现一种新的电伺服点焊钳，如图4所示。焊钳的张开和闭合由伺服电机驱动，码盘反馈，使这种焊钳的张开度可以根据实际需要任意选定并预置。而且电极间的压紧力也可以无级调节。这种新的电伺服点焊钳具有如下优点：

1）每个焊点的焊接周期可大幅度降低，因为焊钳的张开程度是由机器人控制的，机器人在点与点之间的移动过程、焊钳就可以开始闭合；而焊完一点后，焊钳一边张开，机器人就可以一边位移，不必等机器人到位后焊钳才闭合或焊钳完全张开后机器人再移动；

2）焊钳张开度可以根据工件的情况任意调整，只要不发生碰撞或干涉尽可能减少张开度，以节省焊钳开度，以节省焊钳开合所占的时间。

3）焊钳闭合加压时，不仅压力大小可以调节，而且在闭合时两电极是轻轻闭合，减少撞击变形和噪声。

对焊接机器人工作站进一步细分

箱体焊接机器人工作站是专门针对箱柜行业中，生产量大，焊接质量及尺寸要求高的箱体焊接开发的机器人工作站装备。

箱体焊接机器人工作站由弧焊机器人、焊接电源、焊枪送丝机构、回转双工位变位机、工装夹具和控制系统组成。该工作站适用于各式箱体类工件的焊接，在同一工作站内通过使用不停的夹具可实现多品种的箱体自动焊接，焊接的相对位置高。由于采用双工位变位机，焊接的同时，其他工位可拆装工件，极大的提高了焊接效率。由于采用了MIG脉冲过渡或CMT冷金属过渡焊接工艺方式进行焊接，使焊接过程中热输入量大大减少，保证产品焊接后不变形，通过调整焊接规范和机器人焊接姿态，保证产品焊缝质量好，焊缝美观，特别对于密封性要求高的不锈钢气室，焊接后保证气室气体不泄露。通过设置控制系统中的品种选择参数并更换工作夹具，可实现多个品种箱体的自动焊接。

用不同工作范围的弧焊机器人和相应尺寸的变位机，工作站可以满足焊缝长度在2000mm左右的各类箱体的焊接要求。焊接速度3－10mm/s，根据箱体基本材料，焊接工艺采用不同类型的气体保护焊。该工作站还广泛用于电力、电气、机械、汽车等行业。

以下几个方面提高焊接件的零件准备质量和装配精度

(1) 为焊接机器人准备专门的焊接工艺，严格控制零件尺寸、焊接坡口和装配尺寸。一般零件和槽尺寸公差控制在±0.8mm以内，装配尺寸误差控制在±1.5mm以内。焊接缺陷如气孔和咬边的概率可以大大降低。

(2) 采用的装配工装来提高焊接件的装配精度。

(3) 焊缝应清理干净，无油污、铁锈、焊渣、切割渣等杂物。允许使用可焊接底漆。否则会影响引弧的成功率。定位焊由电极焊改为气体保护焊。同时，对点焊部位进行抛光处理，避免点焊时产生的残余渣壳或气孔，避免电弧不稳定甚至产生飞溅。

焊接机器人的应用应严格控制零件的制备质量，提高焊接零件的装配精度。零件的表面质量、坡口尺寸和装配精度将影响焊缝跟踪效果。

机器人焊接控制系统的特点

公司致力于机器人系统、机器人周边配套设备的设计、制造、销售和服务，产品包括用于焊接、切割、搬运的各类机器人工作站/生产线，以及机器人的焊接电源、变位机、行走轨道、接触传感等配套设备。公司产品广泛服务于汽车部件、工程机械、轨道交通、石油化工、能源、电力、机械加工、建设安装等行业。

其特点是：

1.1、可扩展性，机器人焊接系统可以灵活地增加硬件设备控制接口来实现功能的拓展和性能的提高，发展潜力巨大。

2.2、可增减性，机器人焊接系统的性能和功能根据实际需要方便地增减。

3.3、可互操作性，通过定义一系列的标准物理接口、行为模式、通信机制、数据语义和交互机制来实现。

开放式控制系统硬件平台应满足：

1.1、硬件系统基于标准总线结构,具有可伸缩性，低成本。

2.2、开放性要求硬件系统模块化,便于添加或更换各种接口、传感器、特殊计算机等。

开放式控制系统软件系统应具有以下特点：

1.1、可移植性

2.2、交互性和分布性

3.3、效率