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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小型焊接机器人。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，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，采用全封闭式结构自动焊接机器人，提高其系统可靠性   。

焊接机器人具有巨大的进口替代空间 与手工焊接相比，焊接机器人具有的优势，操作简单，普通工人直接代替高科技焊工，从而为企业节省了高昂的人工成本。劳动力需要休息，但焊接机器人可以连续工作搬运机器人，生产效率是人类的三倍以上，可以降低劳动力的管理成本。工人的焊接工作强度大，工作环境恶劣，焊接粉尘、焊接飞溅物、焊接弧光等对人体危害很大，而焊接机器人操作相对简单，它有一个封闭的独立工作站，操作者可以在工作站外完成焊接工作，工人的健康也得到了很好的保护。 因此，焊接机器人的市场应用空间巨大。焊接机器人的应用主要有两种方式：点焊和电弧焊。工业机器人在焊接领域的应用是从汽车装配线的电阻点焊开始的。原因是电阻点焊工艺相对简单，控制方便，不需要跟踪焊缝，所以对机器人的控制精度和重复精度要求相对较低。机器人电弧焊大的特点是灵活性，通过编程可以随时改变焊接轨迹和焊接顺序。因此，它适用于焊接件种类多、焊缝短、多、形状复杂的产品。这正符合汽车制造业的特点。特别是在现代社会，汽车款式的更新速度非常快，配备机器人的汽车生产线能够很好地适应这种变化。

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。

焊接机器人进行熔化极气体保护焊时的送丝方式

在利用焊接机器人进行熔化极气体保护焊的过程中，送丝过程基本都是一步到位了，那是因为焊接机器人中设置有自动化的送丝系统，包括了送丝、送丝软管、焊丝盘等部分组成，通过的配置将将焊丝送至位置。

焊接机器人的送丝系统可以通过三种不同的方式送丝，一种是推丝式，这样的结构相对比较简单、轻便，操作维修也很方便，但就是焊丝送进的阻力较大，随着送丝软管的加长，送丝稳定性变差。所以，这种送丝方式通常应用于焊丝直径为2.0mm、送丝软管长度为5m的半自动熔化极气体保护焊中。

焊接机器人送丝系统用到的另一种送丝方式是拉丝式，将焊丝盘和焊枪分开，使得两者通过送丝软管连接。另一种是将焊丝盘直接安装在焊枪上。这两种都适用于细丝半自动熔化极气体保护焊，使用焊丝直径小于或等于0.8mm，送丝较稳定。

还有一种是推拉丝式送丝方式，也是焊接机器人送丝系统中会用到的工作方式，这种送丝系统中同时有推丝机和拉丝机，其中推丝为主要动力，拉丝是将焊丝校直。虽然它的送丝软管可加长到10m，但由于结构复杂，所以实际中用的并不多。

既然送丝是焊接过程中不必可少的作业环节之一，那就要好好处理，在设计焊接机器人的时候也要将这方面考虑在内，使其送丝系统满足实际焊接的需求。

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