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焊接应用

如果工件在整个焊接过程中无需变位小型工业机器人，就可以用夹具把工件定位在工作台面上工业机器人，这种系统既是不过的了。但在实际生产中，更多的工件在焊接时需要变位，使焊缝处在较好的位置（姿态）下焊接。对于这种情况，变位机与机器人可以是分别运动，即变位机变位后机器人再焊接；也可以是同时运动，即变位机一边变位，机器人一边焊接，也就是常说的变位机与机器人协调运动。这时变位机的运动及机器人的运动复合自动焊接机器人，使焊枪相对于工件的运动既能满足焊缝轨迹又能满足焊接速度及焊枪姿态的要求。实际上这时变位机的轴已成为机器人的组成部分，这种焊接机器人系统可以多达7-20个轴，或更多。的机器人控制柜可以是两台机器人的组合作12个轴协调运动。其中一台是焊接机器人、另一台是搬运机器人作变位机用。

焊接机器人的结构与性能

焊接机器人是一种从事焊接(包括切割和喷涂)的工业机器人。为了适应不同的用途，机器人后一个轴的机械接口，通常是一个连接法兰，可以用不同的工具或末端执行器连接。焊接机器人是在工业机器人的端部法兰上安装焊钳或焊接(切割)枪，以便焊接、切割或热喷涂。

焊接机器人主要包括机器人和焊接设备。机器人由机器人本体和控制柜(硬件和软件)组成。焊接设备以电弧焊和点焊为例，由焊接电源(包括其控制系统)、送丝机(电弧焊)、焊枪(夹具)等组成。对于智能机器人，应具有传感器系统，如激光或摄像机传感器及其控制装置。

世界上生产的焊接机器人基本上都是关节机器人，其中大部分都有六个轴。其中，轴1、轴2、轴3可以将末端刀具送至不同的空间位置，轴4、轴5、轴6可以解决刀具姿态的不同要求。焊接机器人的机械结构主要有两种：一种是平行四边形结构，另一种是侧摆结构。

上述两种机器人的轴都是旋转的，所以用伺服电机通过摆线针轮减速器(1-3轴)和谐波减速器(1-6轴)驱动。在20世纪80年代中期以前，直流伺服电机被用于电动机器人。自20世纪80年代末以来，交流伺服电机已在许多国家得到应用。由于交流电机没有碳刷，具有良好的动态特性，新型机器人不仅事故率低，而且免维护时间大幅度增加，升(降)速快。一些重量小于16KG的新型轻型机器人在刀具中心点(TCP)的大移动速度超过3m/s，定位准确，振动小。同时，机器人控制柜还采用32位微型计算机和新算法，使其具有自寻优路径的功能。

焊接机械手

在焊接机械手的配合下，完成的放热焊接点象铜一样不受腐蚀性产物的影响，能经受反复多次的大浪涌电流而不退化，可用于焊接铜、铜合金、镀铜钢、各种合金钢包括不锈钢及高阻加热热源材料。

当遇到一些特殊情况的话，还可以采用两层两道的焊法，比如说焊脚尺寸在8-10mm时，可采用两层两道的焊法。焊接机械手在焊层时，可采用3-4mm直径的焊条，焊接电流稍大些，以获得较大的熔深。然后采用直线形运条法，在收尾时应把弧坑填满或略高些，这样在焊接第二次收尾时，不会因焊缝温度而产生弧坑过低的现象。

在焊接机械手焊第二层之前，必须将层的熔渣清除干净，同时采用4mm直径的焊条，焊接电流不宜过大，电流过大会产生咬边现象。当第二道焊缝覆盖层大于2/3时，在焊接第三道时可采用直线往复运条法，以避免第三道焊缝过高。

弧焊机器人的负载能力和设计

弧焊机器人是从事焊接的工业机器人，这是一种多功能，可重新编程的机械手，具有三个或更多可编程轴，适用于工业自动化领域。为了适应不同的目的，弧焊机器人种一个轴的机械接口通常是连接法兰，可以配备不同的工具或末端执行器。弧焊机器人将焊钳或焊接枪安装在端轴法兰上，以便焊接，切割或热喷涂。

实践证明，弧焊机器人需要多少负载能力取决于所使用的焊钳类型，对于与变压器分开的焊钳，负载为30至45 kg的机器人足够了。然而，一方面，由于二次电缆的长度，焊钳具有大的电能损失，并且不利于机器人将焊钳延伸到工件中。 另一方面，电缆在没有机器人移动的情况下运行，并且电缆快速损坏。

因此，综合焊钳的使用正在逐步增加，这种焊钳与变压器质量一起约为70kg。 考虑到弧焊机器人具有足够的负载能力，焊钳可以被送到空间位置以便以大的加速度进行焊接，并且通常选择负载为100至150kg的重型机器人。

为了满足连续点焊过程中焊钳短距离快速位移的要求，新型机器人增加了在0.3秒内执行50毫米排量的能力。这对电动机的性能，微机的运行速度和算法提出了更高的要求。

弧焊机器人中采用了设计的双锥锁定活塞带定位销，确保了出色的可重复性。满载后，数百万次循环测试的结果表明，一般精度优于标签值，硬度高。由于锁定机构的活塞的高锁定力和大半径，工具快速更换装置提供高扭矩阻力，锁定后的换刀装置在大惯性运动期间不会松动。

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

工业机器人在生产中的应用 焊接过程传感和自适应控制技术集成一个或多个传感器的焊接机器人可以实现对环境的感知、信息提取和处理，并通过视觉、触觉等感官反馈形成一定的闭环控制。它对外界环境的变化具有一定的适应性，如自动定位焊接起始位置、自动跟踪焊缝等。智能水平较高的机器人需要能够根据获取的信息进行判断、融合和决策。它对复杂环境有较高的适应性，能够完成更复杂的任务，这是焊接智能未来的发展方向。 焊接工作站/生产线的多机器人协作技术采用焊接工作站或生产线的形式，采用多机器人协作技术实现多个焊接操作或与定位、安装、检测等其他过程同时进行焊接操作。可以大大提高生产效率，保证质量，进一步减少人工干预，使生产空间更加紧凑。同时，参与操作的多个机器人或运动轴的协同控制可以避免运动干涉或相互碰撞的问题，提高生产安全性，降低生产线故障的概率。 机器人技术适用于高能束焊、搅拌摩擦焊等技术方法高能束焊如激光和电子束对焊接机器人在运动轨迹的控制、辅助设备的集成等方面提出了特殊要求。 极端环境下焊接机器人的遥控技术要求遥控机器人代替人在核环境、空间、深海等特殊工作条件下完成焊接任务。辐射、气压、水压、重力、温度等极端环境的特殊性。要求焊接机器人在机械结构、电气设计、传感方式、控制技术、工艺方法等方面有相应的措施。