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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)的工业机器人工业焊接生产线。为了适应不同的用途工业机器人，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)驱动搬运机器人。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。

常规的弧焊机器人系统由以5部分组成：

1、机器人本体，一般是伺服电机驱动的6轴关节式操作机，它由驱动器、传动机构、机械手臂、关节以及内部传感器等组成。它的任务是地保证机械手末端（悍枪）所要求的位置、姿态和运动轨迹。

2、机器人控制柜，它是机器人系统的神经，包括计算机硬件、软件和一些电路，负责处理机器人工作过程中的全部信息和控制其全部动作，示教盒与之配合使用。

3、焊接电源系统，包括焊接电源、焊枪等。

4、焊接传感器及系统安全保护设施。

5、焊接工装夹具。

对于小批量多品种、体积或质量较大的产品，可根据其工件的焊缝空间分布情况，采用简易焊接机器人工作站或焊接变位机和机器人组合的机器人工作站。以适用于“多品种、小批量”的柔性化生产。

对于工件体积小、易输送．且批量大、品种规格多的产品．将焊接工序细分，采用机器人与焊接专机组合的生产流水线，结合模块化的焊接夹具以及快速换模技术，以达到投资少、的低成本自动化的目的。

焊接机器人进行熔化极气体保护焊时的送丝方式

在利用焊接机器人进行熔化极气体保护焊的过程中，送丝过程基本都是一步到位了，那是因为焊接机器人中设置有自动化的送丝系统，包括了送丝、送丝软管、焊丝盘等部分组成，通过的配置将将焊丝送至位置。

焊接机器人的送丝系统可以通过三种不同的方式送丝，一种是推丝式，这样的结构相对比较简单、轻便，操作维修也很方便，但就是焊丝送进的阻力较大，随着送丝软管的加长，送丝稳定性变差。所以，这种送丝方式通常应用于焊丝直径为2.0mm、送丝软管长度为5m的半自动熔化极气体保护焊中。

焊接机器人送丝系统用到的另一种送丝方式是拉丝式，将焊丝盘和焊枪分开，使得两者通过送丝软管连接。另一种是将焊丝盘直接安装在焊枪上。这两种都适用于细丝半自动熔化极气体保护焊，使用焊丝直径小于或等于0.8mm，送丝较稳定。

还有一种是推拉丝式送丝方式，也是焊接机器人送丝系统中会用到的工作方式，这种送丝系统中同时有推丝机和拉丝机，其中推丝为主要动力，拉丝是将焊丝校直。虽然它的送丝软管可加长到10m，但由于结构复杂，所以实际中用的并不多。

既然送丝是焊接过程中不必可少的作业环节之一，那就要好好处理，在设计焊接机器人的时候也要将这方面考虑在内，使其送丝系统满足实际焊接的需求。

焊接机器人出现故障，无外乎以下几种因素：

1、环境保护不当，如果空气中湿度过大及静电作用，同时焊接现场粉尘较大，造成控制柜内积尘、产生误动作。

2、操作不当造成的人为故障，主要有焊接机器人焊枪损坏、装卸工件不当造成变位机随动不见变形。

3、 插接板接口发生腐蚀性氧化，接触不良，造成无法开机或设备工作不稳定。

4、 外围设备设计制造不良造成的故障，主要有：升降平台开关和线缆问题、示教器显示部分元器件质量问题。

框架自动焊接机器人

车架就像人体骨架，关系到整车的安全性和稳定性。与手工焊接相比，全自动框架焊接机器人的装配线焊接操作不受人的情感影响，焊接接头更均匀;从操作角度看，也比单臂机械焊接更稳定，使用全自动框架焊接机器人大大节省了人力资源，智能焊接使焊接质量更好，无论设备有多好，如果不细心呵护，它在总是出问题的时候，如何维护车架的自动焊接机器人?

侧装(倾斜)结构的主要优点是上下臂运动范围大，使机器人的工作空间几乎达到一个球体。因此，机器人可以倒挂在机架上工作，从而节省占地面积，方便地面物体的流动。然而，这种侧装机器人采用2轴和3轴悬臂结构，可以降低机器人的刚度。一般适用于小负载的机器人，用于电弧焊、切割或喷涂。平行四边形机器人的上臂由拉杆驱动。拉杆和下臂构成平行四边形的两侧。因此得名。

早期开发的平行四边形机器人工作空间相对较小(于机器人前端)，因此很难倒立工作。然而，自20世纪80年代末发展起来的新型平行四边形机器人能够将工作空间扩展到机器人的顶部、后部和底部，而且测量机器人不存在刚度问题，因此受到了广泛的重视。这种结构不仅适用于轻型机器人，也适用于重型机器人。近年来，大多数点焊机器人(负载100-150kg)采用平行四边形结构。

焊接机器人的应用 焊接机器人的应用应严格控制零件的准备质量，提高焊接件的装配精度。零件表面质量、坡口尺寸和装配精度都会影响焊缝跟踪效果。零件的制造质量和焊接件的装配精度可以从以下几个方面提高。(1)准备焊接机器人的焊接工艺，严格规定零件尺寸、焊接坡口和装配尺寸。一般零件和坡口尺寸公差控制在/-0.8毫米以内，装配尺寸误差控制在/-1.5毫米以内，焊缝气孔和咬边等焊接缺陷的概率可以大大降低。(2)使用精度更高的装配工装，提高焊接件的装配精度。(3)焊缝应清洁，无油污、铁锈、焊渣、切渣等杂物。允许使用可焊性底漆。否则会影响引弧的成功率。定位焊由焊条焊改为气体保护焊，点焊部分同时打磨，避免定位焊留下的渣壳或气孔，从而避免电弧不稳定甚至飞溅。4.焊接机器人对焊丝的要求机器人可以根据需要选择桶形或盘形焊丝。为了减少更换焊丝的频率，机器人应选择桶装焊丝。但是，由于采用了筒状焊丝，送丝软管非常长，阻力大，对焊丝的刚度要求高。当使用镀铜质量稍差的焊丝时，焊丝表面的镀铜会因摩擦而减少导管的内部体积并脱落，高速送丝时阻力会增大。焊丝不能顺利送出，导致抖动、电弧不稳定，影响焊接质量。在严重情况下，机器人会因卡住而停止工作，因此焊丝导管应及时清理。五、焊接机器人编程技巧(1)选择合理的焊接顺序，以减少焊接变形，焊走路径l (5)及时插入枪清洗程序。写完一定长度的焊接程序后，及时插入焊枪清洗程序，防止焊接飞溅堵塞焊接喷嘴和导电喷嘴，保证焊枪的清洗，提高喷嘴的使用寿命，保证可靠的引弧，减少焊接飞溅。(6)一般来说，编程不能一步完成。只有在机器人焊接过程中不断检查和修改程序，并调整焊接参数和焊枪姿态，才能形成好的程序。