郑州领诚电子技术有限公司

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工业焊接生产线。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自动焊接机器人。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搬运机器人。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。

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。

焊接机器人熔池温度过高如何降温

1、角度

焊条角度，焊条与焊接方向的夹角在90度时，电弧集中，熔池温度高，夹角小，电弧分散，熔池温度较低，如12mm平焊封底层，焊条角度：50-70度，使熔池温度有所下降，避免了背面产生焊瘤或起高。又如，在12mm板立焊封底层换焊条后，接头时采用90-95度的焊条角度，使熔池温度迅速提高，熔孔能够顺利打开，背面成形较平整，有效地控制了接头点内凹的现象。

2、时间

控制系统电弧燃烧时间，φ57×3.5管子的水平固定和垂直固定焊的实习教学中，采用断弧法施焊，封底层焊接时，断弧的频率和电弧燃烧时间直接影响着熔池温度，由于管壁较薄，电弧热量的承受能力有限，如果放慢断弧频率来降低熔池温度，易产生缩孔，所以，只能用电弧燃烧时间来控制熔池温度，如果熔池温度过高，熔孔较大时，可减少电弧燃烧时间，使熔池温度降低，这时，熔孔变小，管子内部成形高度适中，避免管子内部焊缝超高或产生焊瘤。

3、直径

焊接电流与焊条直径：根据焊缝空间位置、焊接层次来选用焊接电流和焊条直径，开焊时，选用的焊接电流和焊条直径较大，立、横仰位较小。如12mm平板对接平焊的封底层选用φ3.2mm的焊条，焊接电流：80-85A，填充，盖面层选用φ4.0mm的焊条，焊接电流：165-175A，合理选择焊接电流与焊条直径，易于控制熔池温度，是焊缝成形的基础。

4、方法

运条方法，圆圈形运条熔池温度高于月牙形运条温度，月牙形运条温度又高于锯齿形运条的熔池温度，在12mm平焊封底层，采用锯齿形运条，并且用摆动的幅度和在坡口两侧的停顿，有效的控制了熔池温度，使熔孔大小基本一致

简述应用焊接机器人以及我国的应用状况 焊接机器人占工业机器人总数40%以上的原因与焊接这一特殊行业有关。作为工业“裁缝”，焊接是工业生产中一种非常重要的加工方法。同时，由于焊接粉尘、电弧光和金属飞溅的存在，焊接工作环境非常恶劣，焊接质量对产品质量有决定性的影响。综上所述，采用焊接机器人具有以下主要意义: (1)稳定和提高焊接质量，保证其均匀性。焊接参数如焊接电流、电压、焊接速度和焊接干延伸长度等。对焊接结果起决定性作用。采用机器人焊接时，各焊缝的焊接参数不变，焊接质量受人为因素影响较小，降低了对工人操作技术的要求，焊接质量稳定。然而，在手工焊接过程中，焊接速度和干伸长都是变化的，因此很难达到质量均匀性。 (2)改善工人的工作条件。机器人焊接工人仅用于装卸工件，远离焊接弧光、烟雾、飞溅等。对于点焊，工人不再携带沉重的手动焊钳，从而将工人从繁重的体力劳动中解放出来。 3)提高劳动生产率。机器人不会疲劳，可以一天24小时连续生产。另外，随着高速焊接技术的应用，机器人焊接的效率得到了更明显的提高。 (4)产品周期清晰，产品产量易于控制。机器人的生产节奏是固定的，所以生产计划非常明确。 (5)可以缩短产品更新周期，减少相应的设备投资。可以实现小批量产品的焊接自动化。机器人和飞机的区别在于，它可以通过修改程序来适应不同工件的生产。

机器人焊接常见问题、解决措施及操作注意事项 焊接机器人是从事焊接(包括切割和喷涂)的工业机器人。它主要包括两部分: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(焊钳)等部件组成。对于智能机器人，还应配备传感系统，如激光或摄像机传感器及其控制装置。一、焊接机器人常见问题(1)焊接偏差问题:可能是焊接位置不正确或焊枪搜索问题造成的。此时，应考虑并调整焊枪中心位置是否准确。如果这种情况经常发生，必须通过重新调零来检查和校正机器人各轴的零位。(2)咬边问题:可能是由于焊接参数选择不当，焊枪角度或焊枪位置不正确，可以适当调整。(3)气孔问题:可能是气体保护不良、工件底漆过厚或保护气体干燥不足造成的，可通过相应的调整进行处理。(4)飞溅过大:可能是焊接参数选择不当、气体成分或焊丝伸出长度过长造成的。焊接参数可通过适当调节机器功率来改变，气体配比表可调节混合气体的比例，焊枪与工件的相对位置可调节。(5)焊缝末端冷却后形成弧坑的问题:编程时，可在工作步骤中增加埋弧坑的功能，将其填满。2.机器人系统故障(1)枪碰撞。可能是由于工件装配偏差或焊枪传输控制协议不准确，可以检查装配情况或纠正焊枪传输控制协议。(2)电弧故障发生，电弧不能启动。可能是因为焊丝不接触工件或者工艺参数太小，焊丝可以手动进给，焊枪和焊缝之间的距离可以调节，或者工艺参数可以适当调节。(3)保护气体监测和报警。冷却水或保护气体的供应有故障。检查冷却水或保护气体管道。作为示教再现机器人，如何保证工件的质量要求工件的装配质量和精度必须具有良好的一致性。