焊接機器人介紹

焊接機器人各個軸都是作回轉(zhuǎn)運動，故采用伺服電機通過擺線針輪（RV）減速器（1～3軸）及諧波減速器（1～6軸）驅(qū)動。在80年代中期以前，對于電驅(qū)動的機器人都是用直流伺服電機，而80年代后期以來，各國先后改用交流伺服電機。3、框架式自動焊接機器人的鏈條是一個易損件，每年至少要拆檢一次，并實時處罰。由于交流電機沒有碳刷，動特性好，使新型機器人不僅事故率低，而且免維修時間大為增長，加（減）速度也快。一些負載16kg以下的新的輕型機器人其工具中心點（TCP）的運動速度可達3m/s以上，定位準確，振動小。同時，機器人的控制柜也改用32位的微機和新的算法，使之具有自行優(yōu)化路徑的功能，運行軌跡更加貼近示教的軌跡。

焊接機器人裝備

點焊機器人的焊接裝備，由于采用了一體化焊鉗，焊接變壓器裝在焊鉗后面，所以變壓器必須盡量小型化。對于用與變壓器分離的焊鉗，30～45kg負載的機器人就足夠了。對于容量較小的變壓器可以用50Hz工頻交流，而對于容量較大的變壓器，已經(jīng)開始采用逆變技術把50Hz工頻交流變?yōu)?00～700Hz交流，使變壓器的體積減少、減輕。變壓后可以直接用600～700Hz交流電焊接，也可以再進行二次整流，用直流電焊接。焊接參數(shù)由定時器調(diào)節(jié)，參見圖1b。新型定時器已經(jīng)微機化，因此機器人控制柜可以直接控制定時器，無需另配接口。點焊機器人的焊鉗，通常用氣動的焊鉗，氣動焊鉗兩個電極之間的開口度一般只有兩級沖程。而且電極壓力一旦調(diào)定后是不能隨意變化的。近年來出現(xiàn)一種新的電伺服點焊鉗，如圖4所示。焊鉗的張開和閉合由伺服電機驅(qū)動，碼盤反饋，使這種焊鉗的張開度可以根據(jù)實際需要任意選定并預置。而且電極間的壓緊力也可以無級調(diào)節(jié)。這種新的電伺服點焊鉗具有如下優(yōu)點：

1）每個焊點的焊接周期可大幅度降低，因為焊鉗的張開程度是由機器人控制的，機器人在點與點之間的移動過程、焊鉗就可以開始閉合；而焊完一點后，焊鉗一邊張開，機器人就可以一邊位移，不必等機器人到位后焊鉗才閉合或焊鉗完全張開后機器人再移動；

2）焊鉗張開度可以根據(jù)工件的情況任意調(diào)整，只要不發(fā)生碰撞或干涉盡可能減少張開度，以節(jié)省焊鉗開度，以節(jié)省焊鉗開合所占的時間。

3）焊鉗閉合加壓時，不僅壓力大小可以調(diào)節(jié)，而且在閉合時兩電極是輕輕閉合，減少撞擊變形和噪聲。

焊接機器人熔池溫度的影響因素有很多

焊接機器人進行焊接工作的時候，其熔池溫度的多少與許多要素相關，焊接機器人包含焊絲角度、焊接時間、焊絲直徑、焊接工藝等要素，因此假如發(fā)現(xiàn)熔池溫度過高，就需要從這幾方面下手進行減溫。

焊接機器人焊接過程中，焊絲與焊接方位的夾角在九十度時，電弧聚集，熔池溫度高;而夾角小，電弧分散化，熔池溫度較低。多數(shù)情況下，焊接機器人帶給工人都是有利的一面，但也有一些影響。例如在進行12mm平焊封底層的時候，焊絲角度應操縱在60-70度，使熔池溫度有一定的減少，防止了反面形成焊疤或起高。次之，要嚴控焊接機器人系統(tǒng)電弧燃燒時間，斷弧的頻率和電弧燃燒時間直接影響著熔池溫度，因為壁厚較薄，電弧熱量的承受力比較有限，假如減慢斷弧頻率來減少熔池溫度，易形成縮孔，因此只有用電弧燃燒時間來操縱熔池溫度，防止管道內(nèi)部焊縫極高或形成焊疤。

常規(guī)狀況下，要求焊接機器人依據(jù)焊縫空間部位、焊接層次來選用焊接電流和焊絲直徑，開焊時選用的焊接電流和焊絲直徑比較大，立、橫仰位較小?；『笌缀跄芎附铀薪饘?，特別是一些難熔金屬、易氧化金屬，如鎂、鈦、鉬、鋯、鋁等及其合金。只有這樣，才可以更為容易操縱熔池溫度，使得焊縫成型。依據(jù)過去的經(jīng)驗，焊接機器人采用圓圈形運條時熔池溫度高過半月形運條溫度，半月形運條溫度又高過鋸齒狀運條的熔池溫度，因此盡可能采用鋸齒狀運條，而且用晃動的幅度與在坡口兩邊的停頓，有效的操縱了熔池溫度。

工業(yè)機器人在厚板焊接生產(chǎn)中的應用
在工程機械工業(yè)中，焊接機器人已廣泛用于制造各種工程機械工件。焊鉗閉合加壓時，不僅可以調(diào)節(jié)壓力，而且閉合時兩電極也要稍微閉合，以減少沖擊變形和噪聲。例如，挖掘機動臂、斗桿、鏟斗、X型車架、主平臺和履帶梁、裝載機前后車架、動臂、推土機后軸箱、小車方箱、汽車起重機車架、轉(zhuǎn)盤、支腿、履帶起重機、泵車、平地機和攤鋪機等關鍵部件的焊接，都有一個專用的焊接機器人-集成系統(tǒng)。這些特殊的機器人焊接系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠。本發(fā)明通過電弧跟蹤功能、接觸傳感功能、焊接專家數(shù)據(jù)庫等智能功能，解決了中厚板焊接領域存在的工件尺寸大、焊腳尺寸大、焊接坡口加工、工件組精度差等問題。焊縫成形效果和焊接穩(wěn)定性好。
厚板焊接機器人智能化發(fā)展趨勢
雖然焊接機器人被廣泛使用，但它們也朝著更高程度的自動化和智能化發(fā)展。近年來，具有代表性的新型機器人焊接技術不斷涌現(xiàn)。這些技術從生產(chǎn)效率、精度要求、可操作性、適應性等方面展示了焊接機器人技術的未來發(fā)展趨勢。逐步從研發(fā)走向推廣應用。
(1)機器人示教再現(xiàn)和離線編程技術？目前，工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的焊接機器人大多是基于示教再現(xiàn)或離線編程來實現(xiàn)焊接操作，通過一定的傳感技術可以滿足自動化生產(chǎn)的基本要求。但是，他們的智能還有很大的發(fā)展空間，包括易于實現(xiàn)的教學、焊接路徑的自主規(guī)劃、焊接任務過程參數(shù)的自動生成、直觀易用的人機交互系統(tǒng)設計、虛擬現(xiàn)實焊接工作站的離線編程等技術。