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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工业焊接机器人，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自动焊接机器人。

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年代中期以前搬运机器人，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。

自动焊接设备是工业现代化的必然趋势

近二十年来，伴随着智能化、自动化、电子计算机、机械设计技术性的发展，及其对焊接品质的重视，全自动焊接已发展变成一种的生产技术。自动焊接设备在各个领域的运用中充分发挥着愈来愈关键的功效，其运用范畴已经快速扩张。在当代工业化生产中，焊接全过程的化和自动化是焊接机械制造业发展的必然趋势。

根据自动化程度，自动焊接设备可分为以下三类：

一、刚性自动焊接设备刚性自动焊接设备也可以称为一次自动焊接设备，大多是根据开环控制原理设计的。虽然整个焊接过程是由焊接设备自动完成的，但焊接过程中焊接参数的波动不能形成闭环反馈系统，可能出现的偏差也不能随意修正。

二、自适应控制焊接设备是一种自动化程度高的焊接设备。配备传感器和电子检测线，自动引导和跟踪焊缝轨迹，对主要焊接参数进行闭环反馈控制。整个焊接过程将根据预先设定的程序和工艺参数自动完成

三、它利用视觉传感器、触觉传感器、听觉传感器、激光扫描仪等各种先进的传感器元件，借助计算机软件系统，数据库和系统具有识别、判断、实时检测、操作、自动编程等功能，焊接参数存储及焊接记录文件自动生成。

未来几年，将是焊接行业快速发展的有利时期。我们焊接工人还有很长的路要走，所以我们必须树立面对困难的决心。抓住机遇，努力提高我国焊接自动化水平。

自动化智能装备行业经历了十多年的不断和研发突破。在不断升级产品的同时，深入用户现场，根据生产工艺制作产品，满足不同层次的市场需求。本着追求的产品质量，一直注重对焊接切割行业的深度培育，提炼出的“工匠精神”。

以下几个方面提高焊接件的零件准备质量和装配精度

(1) 为焊接机器人准备专门的焊接工艺，严格控制零件尺寸、焊接坡口和装配尺寸。一般零件和槽尺寸公差控制在±0.8mm以内，装配尺寸误差控制在±1.5mm以内。焊接缺陷如气孔和咬边的概率可以大大降低。

(2) 采用的装配工装来提高焊接件的装配精度。

(3) 焊缝应清理干净，无油污、铁锈、焊渣、切割渣等杂物。允许使用可焊接底漆。否则会影响引弧的成功率。定位焊由电极焊改为气体保护焊。同时，对点焊部位进行抛光处理，避免点焊时产生的残余渣壳或气孔，避免电弧不稳定甚至产生飞溅。

焊接机器人的应用应严格控制零件的制备质量，提高焊接零件的装配精度。零件的表面质量、坡口尺寸和装配精度将影响焊缝跟踪效果。

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。

焊接机器人电弧的静特性与哪些因素有关

焊接机器人是利用产生的电弧对材料施加作用，从而达到焊接的目的，电弧在焊接过程中也会表现出不同的性能，静特性是其中之一。事实上，焊接机器人电弧的静特性还是与很多因素有关的，如果能充分掌握这一点，也有助于理解电弧变化的原因。

焊接机器人焊接作业中，一旦电极材料、气体介质以及弧长等方面都能保持一定的情况下，只要焊接机器人的电弧能稳定燃烧，焊接电流和电弧电压会呈现出相应的变化。

由此可知，电极材料、气体介质、电弧长度等都与焊接机器人电弧的静特息相关，在周围气体介质压力的影响下，如果其他参数不变的话，电弧压力会因介质压力的变化而变化。

所谓的电弧长度变化，只要还是指焊接机器人弧柱长度的变化，与此同时，阴极区和阳极区的长度的变化并不显著。那么一旦整个弧柱的压降增加，电弧的静特性位置也会随之提高。即当电流一定时，电弧长度增加，电弧电压将随之增加。

由于气体种类的不同，将会导致气体的电离能和热物理性能也不同，对于会对电弧电压到了差异化影响。一般情况下，导热系数大的气体对电弧的冷却作用会更强一些，所以这时候焊接机器人的电弧电压是升高的。

简述应用焊接机器人以及我国的应用状况 焊接机器人占工业机器人总数40%以上的原因与焊接这一特殊行业有关。作为工业“裁缝”，焊接是工业生产中一种非常重要的加工方法。同时，由于焊接粉尘、电弧光和金属飞溅的存在，焊接工作环境非常恶劣，焊接质量对产品质量有决定性的影响。综上所述，采用焊接机器人具有以下主要意义: (1)稳定和提高焊接质量，保证其均匀性。焊接参数如焊接电流、电压、焊接速度和焊接干延伸长度等。对焊接结果起决定性作用。采用机器人焊接时，各焊缝的焊接参数不变，焊接质量受人为因素影响较小，降低了对工人操作技术的要求，焊接质量稳定。然而，在手工焊接过程中，焊接速度和干伸长都是变化的，因此很难达到质量均匀性。 (2)改善工人的工作条件。机器人焊接工人仅用于装卸工件，远离焊接弧光、烟雾、飞溅等。对于点焊，工人不再携带沉重的手动焊钳，从而将工人从繁重的体力劳动中解放出来。 3)提高劳动生产率。机器人不会疲劳，可以一天24小时连续生产。另外，随着高速焊接技术的应用，机器人焊接的效率得到了更明显的提高。 (4)产品周期清晰，产品产量易于控制。机器人的生产节奏是固定的，所以生产计划非常明确。 (5)可以缩短产品更新周期，减少相应的设备投资。可以实现小批量产品的焊接自动化。机器人和飞机的区别在于，它可以通过修改程序来适应不同工件的生产。