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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，以弧焊及点焊为例铝材焊接机器人，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自动焊接机器人，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，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。

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。

点焊、弧焊机器人的协同作业过程

在汽车生产中，点焊、弧焊机器人之间的协同作业是相当关键的，它可以提高生产效率和优化生产节拍，同时干涉区的界定实现了机器人之间的互锁，提高了生产中的安全性和可靠性。那么，点焊、弧焊机器人是怎么实现协同作业的呢？

很显然，点焊、弧焊机器人单独工作已经不能满足人们对效率的要求，为了提高生产效率和优化工作节拍，可以将点焊机器人和弧焊机器人应用于汽车侧前门或侧后门同时焊接。

其中点焊机器人主要对侧门内侧的17点进行焊接，而弧焊机器人则是负责上下2个门铰链的焊接，且要求点焊、弧焊机器人同时工作。由于点焊机器人及其弧焊机器人有各自独立的电气控制单元，所以整个系统由PLC作为控制单元，由PLC来控制机器人、夹具和导轨之间的相互动作。

在实现点焊、弧焊机器人同时运用的过程中，主要解决的是安全问题，由于两个机器人同时在一个工件上焊接，各自的工作空间非常小，一不小心两个机器人就可能发生碰撞。

为此，可以划分4块干涉区，并要求每个干涉区每次多只允许一个机器人进人。在划分干涉区时，在考虑安全的前提下尽量将干涉区的面积小，这样可以保障机器人的运动空间更大，以致优化生产节拍。

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。

使用焊接机器人焊接时，焊接机器人的作业原理是什么？ 操作焊接机器人需要熟练的焊工，具有熟练的操作技能、丰富的实践经验和稳定的焊接水平。焊接是一种工作条件恶劣、高烟、高散热、高风险的工作。工业焊接机器人的出现自然促使人们考虑用它们代替手工焊接，以降低焊工的劳动强度，同时保证焊接质量，提高焊接效率。然而，焊接不同于其他工业过程。例如，在电弧焊接过程中，待焊接的工件通过局部加热、熔化和冷却而变形，并且焊接轨迹相应地改变。手工焊接过程中有经验的焊工可以根据肉眼观察到的实际焊接位置来调整焊枪的位置、姿态和行走速度，以适应焊接轨迹的变化。然而，为了适应这种变化，机器人必须首先像人一样“看到”这种变化，然后采取相应的措施来调整焊枪的位置和状态，以实现焊缝的实时跟踪。由于焊接机器人在焊接过程中产生的强电弧、电弧噪声、烟雾、保险丝短路、大电流和强磁场等复杂环境因素的存在，机器人需要检测和识别焊接所需的信号特征。它不像工业制造中的其他过程那样容易检测。因此，焊接机器人的应用从一开始就没有应用在弧焊过程中。机器人弧焊应用越来越广泛，机器人的数量远远高于机器人点焊的数量。在现代生产线上，柔性生产越来越受到重视。工业生产的需求日益增加，手工焊接的成本相对较高，而且焊工人数少，所以焊工很难招到。焊接机器人的出现无疑是一个不错的选择！