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焊接机器人组成结构

焊接机器人主要包括机器人和焊接设备两部分。机器人由机器人本体和控制柜（硬件及软件）组成。而焊接装备，以弧焊及点焊为例，则由焊接电源，（包括其控制系统）、送丝机（弧焊）、焊枪（钳）等部分组成。对于智能机器人还应有传感系统，如激光或摄像传感器及其控制装置等。图1a、b表示弧焊机器人和点焊机器人的基本组成。

世界各国生产的焊接用机器人基本上都属关节机器人，绝大部分有6个轴。其中，1、2、3轴可将末端工具送到不同的空间位置，而4、5、6轴解决工具姿态的不同要求。焊接机器人本体的机械结构主要有两种形式：一种为平行四边形结构，一种为侧置式（摆式）结构，如图2a、b所示。侧置式（摆式）结构的主要优点是上、下臂的活动范围大自动焊接机器人，使机器人的工作空间几乎能达一个球体。因此，这种机器人可倒挂在机架上工作，以节省占地面积，方便地面物件的流动。但是这种侧置式机器人，2、3轴为悬臂结构搬运机器人，降低机器人的刚度，一般适用于负载较小的机器人，用于电弧焊、切割或喷涂。平行四边形机器人其上臂是通过一根拉杆驱动的。拉杆与下臂组成一个平行四边形的两条边。故而得名。早期开发的平行四边形机器人工作空间比较小（局限于机器人的前部），难以倒挂工作。但80年代后期以来开发的新型平行四边形机器人（平行机器人），已能把工作空间扩大到机器人的顶部、背部及底部，又没有测置式机器人的刚度问题，从而得到普遍的重视。这种结构不仅适合于轻型也适合于重型机器人。近年来点焊用机器人（负载100～150kg）大多选用平行四边形结构形式的机器人。

焊接机器人在汽车生产中应用

焊接机器人目前已广泛应用在汽车制造业，汽车底盘、座椅骨架、导轨、消声器以及液力变矩器等焊接，尤其在汽车底盘焊接生产中得到了广泛的应用。丰田公司已决定将点焊作为标准来装备其日本国内和海外的所有点焊机器人。用这种技术可以提高焊接质量，因而甚至试图用它来代替某些弧焊作业。在短距离内的运动时间也大为缩短。该公司近推出一种高度低的点焊机器人，用它来焊接车体下部零件。这种矮小的点焊机器人还可以与较高的机器人组装在一起，共同对车体上部进行加工，从而缩短了整个焊接生产线长度。国内生产的桑塔纳、帕萨特、别克、赛欧、波罗等后桥、副车架、摇臂、悬架、减振器等轿车底盘零件大都是以MIG焊接工艺为主的受力安全零件，主要构件采用冲压焊接，板厚平均为1.5～4mm，焊接主要以搭接、角接接头形式为主，焊接质量要求相当高，其质量的好坏直接影响到轿车的安全性能。应用机器人焊接后，大大提高了焊接件的外观和内在质量，并保证了质量的稳定性和降低劳动强度，改善了劳动环境。

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。

管道焊接机器人的可视焊缝系统 提出了一种基于可见光产生的焊缝跟踪系统，并将其应用于管道焊接机器人。首先，在分析激光在焊接表面反射、摄像机位置、激光平面和激光条纹图像影响的基础上，设计了视觉传感器。为了防止焊缝图像中严重的反扰，已经开发了用于图像处理和特征提取的算法。为了跟踪管道焊接的焊缝，人们刚刚采用了图像视觉控制系统。通过控制管道焊接机器人的焊缝跟踪实验，正式验证了系统的性能。焊缝跟踪是机器人焊接中的问题之一，也是自动焊接的基础。大多数工业焊接机器人用于教学，机器人重复这条路径以满足焊接中光束的位置要求。这种模式的焊接机器人存在焊接位置不准确、热扩散导致焊接处变形和变形等问题。这些问题导致梁偏离其理论焊接路径，因此有必要在焊接过程中控制梁的焊接轨迹。其次，管道焊接机器人不能预先定义焊缝，因为当管道改变方向时，焊缝可能偏离管道内的位置。焊缝的轨迹可以随着管子在轴向上的移动而改变。在这种情况下，这种模式不适合管道焊接，焊接机器人需要在焊接时及时校正横梁和焊缝之间的偏移。为了避免移动管道时焊缝的偏差，解决方法是使用三自由度多机械手来提升管道，调整管道的位置和矫直管道的方向。当管道改变方向时，焊缝将偏离其原始位置，因此焊接需要焊缝跟踪系统。

工业机器人在生产中的应用 焊接过程传感和自适应控制技术集成一个或多个传感器的焊接机器人可以实现对环境的感知、信息提取和处理，并通过视觉、触觉等感官反馈形成一定的闭环控制。它对外界环境的变化具有一定的适应性，如自动定位焊接起始位置、自动跟踪焊缝等。智能水平较高的机器人需要能够根据获取的信息进行判断、融合和决策。它对复杂环境有较高的适应性，能够完成更复杂的任务，这是焊接智能未来的发展方向。 焊接工作站/生产线的多机器人协作技术采用焊接工作站或生产线的形式，采用多机器人协作技术实现多个焊接操作或与定位、安装、检测等其他过程同时进行焊接操作。可以大大提高生产效率，保证质量，进一步减少人工干预，使生产空间更加紧凑。同时，参与操作的多个机器人或运动轴的协同控制可以避免运动干涉或相互碰撞的问题，提高生产安全性，降低生产线故障的概率。 机器人技术适用于高能束焊、搅拌摩擦焊等技术方法高能束焊如激光和电子束对焊接机器人在运动轨迹的控制、辅助设备的集成等方面提出了特殊要求。 极端环境下焊接机器人的遥控技术要求遥控机器人代替人在核环境、空间、深海等特殊工作条件下完成焊接任务。辐射、气压、水压、重力、温度等极端环境的特殊性。要求焊接机器人在机械结构、电气设计、传感方式、控制技术、工艺方法等方面有相应的措施。

焊接机器人的灵活性和焊接质量如何？ 众所周知，在焊接行业有很多公司使用焊接机器人，因为机器人不仅生产，而且有很多优点，这就是为什么企业使用焊接机器人来代替传统的手工工作。焊接机器人不仅具有、稳定性好的优点，而且具有良好的灵活性，即使在复杂的环境下也能保证稳定的工作。这与焊接机器人的结构密切相关，包括焊接机器人本体、焊接电源、一维重型滑台、机器人L型臂、焊枪清洗和线切割站、控制系统等设备。焊接机器人的焊接质量怎么样？如果手工焊缝表面有黄色涂层，焊接机器人可以进行焊接，以避免类似问题，保证焊接质量。首先，我们必须知道这种黄色的东西实际上是焊丝和焊接基体中的杂质。主要是焊接过程中硅和锰的高温氧化和保护气体中二氧化碳的化学反应，以及氧化硅和氧化锰形成的氧化反应。它有点类似于手工焊接时的焊渣。虽然这些现象也是通过使用焊接机器人产生的，但是这些氧化物除了轻微的外观之外不会对焊接质量产生不利影响，并且可以通过刷子容易地去除。焊料基板的金属元素中含有一些硅和锰元素，这种现象肯定存在。如果你想减少这些氧化物，你可以使用含硅和锰较少的焊丝，使用较少的二氧化碳保护气体，并使用混合气体。氧化物焊接更少，黄点也更少。