郑州领诚电子技术有限公司

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轨道焊接机器人，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自动焊接机器人，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，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   。

焊接机器人焊接时的注意事项

焊接机器人开始只在点焊中得到应用，随着计算机技术、传感器技术的发展，弧焊机器人逐渐得到普及搬运机器人，焊接机器人在汽车、摩托车、工程机械等领域都得到了广泛的应用。

焊接机器人焊接时，操作人员须示教机器人焊枪的轨迹和设定焊接条件等。由于须示教，所以机器人不面向多品种少量生产的产品焊接。其次须确保工件的精度，因为机器人没有眼睛，只能重复相同的动作。

焊接机器人轨迹精度为±0．1mm，以此精度重复相同的动作。焊接偏差大于焊丝半径时，有可能焊接不好，所以工件精度应保持在焊丝半径之内。焊接条件的设定取决于示教作业人员的技术水平，操作人员进行示教时须输入焊接程序，焊枪姿态和角度，电流、电压、速度等焊接条，示教操作人员须充分掌握焊接知识和焊接技巧。

焊接机器人焊接过程中须充分注意安全，它是一种高速的运动设备，在其进行自动运行时不允许人靠近机器人，须设置安全护栏。操作人员须接受劳动安全方面的专门教育，否则不准操作。

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。

焊接机器人使用一段时间如何保证焊枪准确性？ 首先，在枪间隙过程中有一个枪校准过程。 如果没有制造商安装校准焊枪的工具，取下焊枪并进行校准。 当枪被击中时，焊接偏差经常发生。在我的应用中，焊接偏差通常发生在工件更换时。 换句话说，同一批次的两个产品的尺寸是不一致的，因此夹具夹紧后，相对于工件坐标轴和三轴的两个坐标将会偏离。我添加了一个程序来读取每个工件开始焊接前的偏差量。这样，可以确定x、Y、Z、Y和Z轴的偏差，并且可以计算焊接起始点的偏差。然后我的机器人有一个电弧跟踪功能，可以纠正焊接偏差，然后当第二层和第三层打开时，可以根据层的轨迹生成第二层和第三层的坐标，电弧跟踪关闭。如果没有电弧跟踪功能，只能保证工件的一致性。