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机器人焊接生产线，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，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   。

焊接应用

如果工件在整个焊接过程中无需变位，就可以用夹具把工件定位在工作台面上，这种系统既是不过的了。但在实际生产中，更多的工件在焊接时需要变位，使焊缝处在较好的位置（姿态）下焊接。对于这种情况，变位机与机器人可以是分别运动，即变位机变位后机器人再焊接；也可以是同时运动，即变位机一边变位，机器人一边焊接，也就是常说的变位机与机器人协调运动。这时变位机的运动及机器人的运动复合，使焊枪相对于工件的运动既能满足焊缝轨迹又能满足焊接速度及焊枪姿态的要求。实际上这时变位机的轴已成为机器人的组成部分，这种焊接机器人系统可以多达7-20个轴，或更多。的机器人控制柜可以是两台机器人的组合作12个轴协调运动。其中一台是焊接机器人、另一台是搬运机器人作变位机用。

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。

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。

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。

焊接机器人在进行小型较精密焊接过程中的操作 自动焊接机器人的出现不仅解决了企业人员短缺的问题，而且给企业带来了更好的产品稳定性和质量。焊接机器人有很强的工作能力。一般的焊接操作可以很容易地完成。小型精密焊接怎么样？焊接机器人也能获得漂亮的结果吗？在真正的作业过程中，还有许多方面需要注意。1.焊接机器人中电流调节开关的电平选择主要基于焊接件的厚度和材料。当焊接机器人通电时，电源指示灯将会亮起。如何设置合理的电动ji压，主要方法是调整弹簧压力螺母来改变压缩行程。2.焊接机器人执行小规模精密焊接的个操作。一般来说，在进行小规模精密焊接时，需要先将电动导杆调整到相应的位置，这样电机就能接触到焊件，焊接机器人也是如此。此外，为了获得良好的焊接质量，电动吉臂还必须保持相互平衡。3.焊接机器人调整后的焊接过程。调整完成，接通电源和水源后，焊接机器人可以正式开始焊接作业。当焊件放置在两个电源ji之间时，机器人将自动使电源ji与焊件接触并对其加压，然后变压器将开始工作以加热焊件。焊接完成后，焊接机器人的电ji上升，使弹簧产生张力，从而切断电源并恢复到原始状态。这种焊接过程甚至已经完成。