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焊接机器人

焊接机器人是从事焊接（包括切割与喷涂）的工业机器人。根据国际标准化组织（ISO）工业机器人属于标准焊接机器人的定义，工业机器人是一种多用途的、可重复编程的自动控制操作机（Manipulator），具有三个或更多可编程的轴，用于工业自动化领域。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自动焊接机器人，可接装不同工具或称末端执行器。焊接机器人就是在工业机器人的末轴法兰装接焊钳或焊（割）枪的，使之能进行焊接，切割或热喷涂。

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，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。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．另外搬运机器人，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，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，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。

这些焊接机器人有什么常见问题吗

机器人焊接采用氦-混合气体保护焊。焊接过程中的焊接缺陷一般包括焊接偏差、咬边、气孔

(1) 焊接偏差可能是由于焊接位置不正确或找焊枪时出现问题造成的。此时需要考虑焊枪中心点位置是否准确，并进行调整。如果这种情况经常发生，则有必要检查机器人各轴的零位并重新校准以进行校正。

(2) 咬边可能是由于焊接参数选择不当、焊枪角度或位置不正确造成的。通过适当调整功率，可以改变焊接参数、焊枪姿态以及焊枪与工件的相对位置。

(3) 如有气孔，可能是由于气体保护不好，工件底漆太厚或保护气体干燥不足，可作相应调整。

(4) 飞溅过大可能是由于焊接参数选择不当、气体成分原因或焊丝延伸长度过长所致。通过适当调整功率，可以改变焊接参数，通过调整气体比例混合器来调整混合气体的比例，调整焊枪与工件的相对位置。

(5) 冷却后在焊缝的末端形成一个坑。在编程时，可以在工作步骤中加入弹坑功能来填充弹坑。

(1) 有人。可能是由于工件装配偏差或焊枪TCP不准确所致。检查焊枪的装配或TCP是否正确。

(2) 电弧失效时，不允许引弧。可能是由于焊丝不与工件接触或工艺参数太小，可以手动送丝，可以调整焊枪与焊缝的距离，也可以适当调整工艺参数。

(3) 保护气体监测报警。如果冷却水或保护气体供应出现故障，检查冷却水或保护气体管道。

利用焊接机械手进行放热焊接的优势

很多时候我们会建议大家采用焊接机械手与放热焊接工艺配合的方式，这里所提到的放热焊接就是利用铝和氧化亚铜粉末的混合剂在化学反应时产生的超高热，熔化被焊接材料，从而达到焊接的目的。

利用焊接机械手进行放热焊接施工时，需要将连接的防雷引下线或接地线放入放热焊接石墨熔模中，并在其中放入隔离片，阻止放热焊剂粉末漏到模具中；再将放热焊剂倒入坩埚，放上引火粉，用点点燃引火粉，使放热焊剂未发生化学反应，形成高温液态铜，流入放热焊模具中，使铜包钢绞线熔化成一体。

相比其他焊接技术，放热焊接的优点在于无需外接电源或热源；供焊接用的材料很轻，携带方便；焊接点的载流能力与导线的载流能力相等；另外，由于焊接点是焊接而成的，所以是性的，不会老化，不会松脱。

工业机器人在厚板焊接生产中的应用 在工程机械工业中，焊接机器人已广泛用于制造各种工程机械工件。例如，挖掘机动臂、斗杆、铲斗、X型车架、主平台和履带梁、装载机前后车架、动臂、推土机后轴箱、小车方箱、汽车起重机车架、转盘、支腿、履带起重机、泵车、平地机和摊铺机等关键部件的焊接，都有一个的焊接机器人-集成系统。这些特殊的机器人焊接系统运行稳定可靠。本发明通过电弧跟踪功能、接触传感功能、焊接数据库等智能功能，解决了中厚板焊接领域存在的工件尺寸大、焊脚尺寸大、焊接坡口加工、工件组精度差等问题。焊缝成形效果和焊接稳定性好。 厚板焊接机器人智能化发展趋势 虽然焊接机器人被广泛使用，但它们也朝着更高程度的自动化和智能化发展。近年来，具有代表性的新型机器人焊接技术不断涌现。这些技术从生产效率、精度要求、可操作性、适应性等方面展示了焊接机器人技术的未来发展趋势。逐步从研发走向推广应用。 (1)机器人示教再现和离线编程技术？目前，工业生产中广泛使用的焊接机器人大多是基于示教再现或离线编程来实现焊接操作，通过一定的传感技术可以满足自动化生产的基本要求。但是，他们的智能还有很大的发展空间，包括易于实现的教学、焊接路径的自主规划、焊接任务过程参数的自动生成、直观易用的人机交互系统设计、虚拟现实焊接工作站的离线编程等技术。