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焊接机器人介绍

焊接机器人各个轴都是作回转运动，故采用伺服电机通过摆线针轮（RV）减速器（1～3轴）及谐波减速器（1～6轴）驱动。在80年代中期以前，对于电驱动的机器人都是用直流伺服电机，而80年代后期以来铝材焊接机器人，各国先后改用交流伺服电机。由于交流电机没有碳刷，动特性好，使新型机器人不仅事故率低，而且免维修时间大为增长，加（减）速度也快。一些负载16kg以下的新的轻型机器人其工具中心点（TCP）的运动速度可达3m/s以上，定位准确，振动小。同时，机器人的控制柜也改用32位的微机和新的算法自动焊接机器人，使之具有自行优化路径的功能，运行轨迹更加贴近示教的轨迹。

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。

点焊、弧焊机器人的协同作业过程

在汽车生产中，点焊、弧焊机器人之间的协同作业是相当关键的，它可以提高生产效率和优化生产节拍，同时干涉区的界定实现了机器人之间的互锁，提高了生产中的安全性和可靠性。那么，点焊、弧焊机器人是怎么实现协同作业的呢？

很显然，点焊、弧焊机器人单独工作已经不能满足人们对效率的要求，为了提高生产效率和优化工作节拍，可以将点焊机器人和弧焊机器人应用于汽车侧前门或侧后门同时焊接。

其中点焊机器人主要对侧门内侧的17点进行焊接，而弧焊机器人则是负责上下2个门铰链的焊接，且要求点焊、弧焊机器人同时工作。由于点焊机器人及其弧焊机器人有各自独立的电气控制单元，所以整个系统由PLC作为控制单元，由PLC来控制机器人、夹具和导轨之间的相互动作。

在实现点焊、弧焊机器人同时运用的过程中，主要解决的是安全问题，由于两个机器人同时在一个工件上焊接，各自的工作空间非常小，一不小心两个机器人就可能发生碰撞。

为此，可以划分4块干涉区，并要求每个干涉区每次多只允许一个机器人进人。在划分干涉区时，在考虑安全的前提下尽量将干涉区的面积小，这样可以保障机器人的运动空间更大，以致优化生产节拍。

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。

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。