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?焊接机器人的系统构成

焊接机器人的系统构成

完整的焊接机器人系统一般有如下几部分组成：机器人操作机、变位机、控制器、焊接系统（**焊接电源、焊枪和焊钳等）、焊接传感器、中央控制计算机和相应的安全设备等。

根据用途，将工业机器人配置不同的焊接系统，将组成不同的焊接机器人系统。

弧焊机器人

弧焊机器人在通用机械、金属结构等许多行业中得到广泛运用。弧焊机器人是包括电弧焊附属装置在内的柔性焊接系统，而性能有特殊的要求。在弧焊作业中，焊枪应跟踪工件的焊道运动，并不断填充金属形成焊缝。因此运动过程中的速度稳定性和轨迹精度是两项重要指标。一般情况下，焊接速度约为5～50㎜／s，轨迹精度约为±（0．2～0．5）㎜。由于焊枪的姿态对焊缝质量有一定的影响，因此希望在跟踪焊道的同时，焊枪姿态的可调范围尽量大，焊接机器人，其一些基本性能要求如下所示：

设定焊接条件（电流、电压、速度等）；

摆动功能；

坡口填充功能；

焊接异常功能检测；

焊接传感器（起始点检测、焊道跟踪）的接口功能。

点焊机器人

汽车工业是点焊机器人系统一个典型的应用领域。较初，点焊机器人只用于增强焊作业（往已拼接好的工件上增加焊点），后来为了保证拼接精度，又让机器人完成定位焊作业性能，具体来说有：

安装面积小，工作空间大；

快速完成小节距的多点定位（例如每0．3～0．4s移动30～50㎜节距后定位）；

定位精度高（±0．25㎜），以确保焊接质量；

持重大（50～100㎏），以便携带内装变压器的焊钳；

内存容量大，示教简单，节省工时；

点焊速度已生产线相匹配，同时按全可靠性好。

伺服点焊机器人系统

伺服点焊机器人系统包括机器人本体、机器人控制器、中频点焊控制器、自动电极修磨机和伺服点焊钳等。伺服焊枪的优点是传统气动焊机无法比拟的，其特点是以伺服装置代替气动装置，按照预先编制的程序，由伺服控制器发出指令，控制伺服电动机按照既定速度、位移进给，形成对电极位移与速度的控制，脉冲数目与频率决定电极位移与速度，半挂车焊接机器人，电动机转矩决定电极压力。

伺服焊枪有增强诊断及监控、简化焊钳设计、提高柔性、降低维修率、提高运行时间及减少生产成本（耗气/备件/省电）等特点，将是未来汽车装配生产线上应用的主要设备。其中频点焊的质量和效率均远**工频焊接，主要表现在以下几方面：

（1）减少生产节拍机器人与焊钳同步协调运动，大大提高了生产节拍，使焊点间及障碍物的跳转路径变小；可随意缩短电极开口减小关闭焊钳时间；焊接开始信号发出后可更快、更好地控制加压；更快地更改焊接压力，其压力调节速度可达200kgf/cycle（98N/ms）；能够很好地避免和抑制飞溅，有效保证和提高焊接质量；焊接完成信号发出后可更快打开焊钳；减少电极更换及修磨时间；换枪、电极修磨及更换后快速标定。

（2）提高焊接质量软接触可实现较少的产品冲击，还可以减小噪声；可重复性加压；焊接中准确恒压控制；焊接过程中压力可实现调整；更稳定的电极管理及控制等。

相对气动焊枪，伺服焊枪的渐进和预压过程是影响焊接效率的两个关键阶段。可编程电极行程和速度可以缩短同一工位上多个焊点的渐进时间，也可以提高焊接生产率。

以预压为例进行分析，如下图所示为气动焊枪和伺服焊枪在焊接过程中电极力的变化，假定达到设定预压力，电极力将保持恒定。如表所示，伺服焊枪焊接的一个焊点可节省0.44s，以一台轿车约3500～5000个焊点为例，将节省26～37min的焊接时间，生产率得到较大提高，车身焊装线的生产能力大大提升。

点焊对焊接机器人的要求不是很高。因为点焊只需点位控制，至于焊钳在点与点之间的移动轨迹没有严格要求，这也是机器人较早只能用于点焊的原因。点焊用机器人不仅要有足够的负载能力，而且在点与点之间移位时速度要快捷，动作要平稳，定位要准确，以减少移位的时间，吧台转椅焊接机器人，提高工作效率。点焊机器人需要有多大的负载能力，取决于所用的焊钳形式。

对于用与变压器分离的焊钳，家具焊接机器人，30～45kg负载的机器人就足够了。但是，这种焊钳一方面由于二次电缆线长，电能损耗大，也不利于机器人将焊钳伸入工件内部焊接；另一方面电缆线随机器人运动而不停摆动，电缆的损坏较快。因此，目前逐渐增多采用一体式焊钳。这种焊钳连同变压器质量在70kg左右。考虑到机器人要有足够的负载能力，能以较大的加速度将焊钳送到空间位置进行焊接，一般都选用100～150kg负载的重型机器人。为了适应连续点焊时焊钳短距离快速移位的要求。新的重型机器人增加了可在0.3s内完成50mm位移的功能。这对电机的性能，微机的运算速度和算法都提出更高的要求。