機(jī)器人焊接

系統(tǒng)組成及其介紹

說明：機(jī)器人焊接使用越來越廣泛为牍，使用越來越多馅精，技術(shù)不斷更新〈温現(xiàn)在焊接中應(yīng)用了視覺旁涤、激光檢測，軌跡跟蹤修正等技術(shù)迫像，使得機(jī)器人焊接越來越自動(dòng)化智能化辙炒。這里主要了解一下機(jī)器人焊接系統(tǒng)組成，簡單介紹機(jī)器人焊接系統(tǒng)各個(gè)組成部分薇兆。此文內(nèi)容來源于百度網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)頁牌君。

一、機(jī)器人焊接系統(tǒng)組成

1纺闷、機(jī)器人焊接系統(tǒng)一般組成

（1）機(jī)器人

（2）焊接電源（焊機(jī)）

（3）送絲裝置

（4）焊接保護(hù)氣體裝置

（5）焊槍

（6）工裝夾具

（7）焊接變位機(jī)

（8）清槍服務(wù)裝置等

2榜寸、機(jī)器人焊接系統(tǒng)組成還可根據(jù)焊接方法的不同以及具體的焊接工件、焊接工藝要求的不同等情況需复，選擇擴(kuò)展裝置怠竞，例如：

（1）冷卻水箱系統(tǒng)

（2）焊劑輸送和回收裝置

（3）焊接特種變位機(jī)

（4）各種傳感器

（5）除塵器

（6）焊縫檢測設(shè)備

（7）視覺設(shè)備等

二、機(jī)器人焊接系統(tǒng)各部分簡介

1拓郑、焊接電源

焊接電源為焊接提供電流哨遭、電壓并具有適合該焊接方法所要求的輸出特性的設(shè)備。焊接電流有交流节霸，直流骑跳，脈沖三種基本類型，相應(yīng)的弧焊電源為交流弧焊電源怒医，直流弧焊電源炉抒，脈沖弧焊電源等。焊接電源還有激光焊接稚叹、等離子焊接等焰薄。

焊接電源當(dāng)今世界品牌一般有奧地利的福尼斯（Fronius）、芬蘭的肯比（Kemppi Pro）扒袖、美國的林肯塞茅、美國miller米勒、日本松下焊機(jī)（Panasonic）等季率，國產(chǎn)品牌焊接電源有深圳麥克米特等野瘦，其他的激光焊接電源，等離子焊接電源（海寶電源）等飒泻。

2鞭光、機(jī)器人

焊接使用的機(jī)器人，現(xiàn)在世界品牌工業(yè)機(jī)器人和國內(nèi)品牌工業(yè)機(jī)器人基本都可以進(jìn)行焊接泞遗，而且一些機(jī)器人還專門配有焊接工藝包或者焊接功能模塊惰许，機(jī)器人的出現(xiàn)很多基本上設(shè)計(jì)時(shí)候就是為了代替這些環(huán)境相對不太好的工種迟蜜。世界品牌工業(yè)機(jī)器人，一般有ABB忧绊、kuka、fanuc缓贤、yaskawa（安川）基列、nachi（那智）、kawasaki（川崎機(jī)器人）卿黍、comau（柯馬）军笑、epson（愛普生）等，國產(chǎn)機(jī)器人一般有新松见拴、廣數(shù)擅暴、華數(shù)、埃斯頓馒毙、新時(shí)達(dá)项栈、等。

3疫壕、送絲系統(tǒng)

送絲系統(tǒng)通常是由送絲機(jī)映检、減速器、校直輪秸谢、送絲輪凛澎、送絲軟管、焊絲盤等組成估蹄。盤繞在焊絲盤上的焊絲經(jīng)過校直輪和送絲輪送往焊槍塑煎。根據(jù)送絲方式的不同，可分為四種類型：

推絲式：推絲式是焊絲被送絲輪推送經(jīng)過軟管而達(dá)到焊槍臭蚁，是半自動(dòng)熔化極氣保護(hù)焊的主要送絲方式最铁。這種送絲方式的焊槍結(jié)構(gòu)簡單、輕便刊棕、操作維修都比較方便炭晒，但焊絲送進(jìn)的阻力較大。隨著軟管的加長甥角，送絲穩(wěn)定性變差网严，一般送絲軟管長為3．5～4m左右。

拉絲式：拉絲式可分為三種形式嗤无，分別是：

（1）將焊絲盤和焊槍分開震束，兩者通過送絲軟管連接；

（2）將焊絲盤直接安裝在焊槍上咸婿；

（3）焊絲盤與焊槍分開姚转，送絲電動(dòng)機(jī)也與焊槍分開谋扼。

前兩種都適用于細(xì)絲半自動(dòng)焊，但前一種操作比較方便们敢，第三種送絲方式可用于自動(dòng)熔化極氣體保護(hù)焊咐准。

推拉絲式：焊絲前進(jìn)時(shí)既靠后面的推力，又靠前邊的拉力慷训，利用兩個(gè)力的合力來克服焊絲在軟管中的阻力消李。推拉絲兩個(gè)動(dòng)力在調(diào)試過程中要有一定配合，盡量做到同步蝉橘，但以拉為主苔眼。焊絲送進(jìn)過程中，始終要保持焊絲在軟管中處于拉直狀態(tài)润邑。這種送絲方式的送絲軟管※長可以加長到15m左右稽星，擴(kuò)大了半自動(dòng)焊的操作距離。

行星式：行星式送絲系統(tǒng)是根據(jù)“軸向固定的旋轉(zhuǎn)螺母能軸向送進(jìn)螺桿”的原理設(shè)計(jì)而成的哄谆。三個(gè)互為120°的滾輪交叉地安裝在一塊底座上褥民，組成一個(gè)驅(qū)動(dòng)盤。驅(qū)動(dòng)盤相當(dāng)于螺母烙常，通過三個(gè)滾輪中間的焊絲相當(dāng)于螺桿轴捎，三個(gè)滾輪與焊絲之間有一個(gè)預(yù)先調(diào)定的螺旋角。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的主軸帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)盤旋轉(zhuǎn)時(shí)蚕脏，三個(gè)滾輪即向焊絲施加一個(gè)軸向的推力侦副，將焊絲往前推送。送絲過程中驼鞭，三個(gè)滾輪一方面圍繞焊絲公轉(zhuǎn)秦驯，另一方面又繞著自己的軸自轉(zhuǎn)。調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速即可調(diào)節(jié)焊絲送進(jìn)速度挣棕。這種送絲機(jī)構(gòu)可一級(jí)一級(jí)串聯(lián)起來而成為所謂線式送絲系統(tǒng)译隘，使送絲距離更長(可達(dá)60m)。若采用一級(jí)傳送洛心，可傳送7～8m固耘。這種線式送絲方式適合于輸送小直徑焊絲(φ0．8～1．2mm)和鋼焊絲，以及長距離送絲词身。

4厅目、焊槍

焊槍利用焊機(jī)的高電流，高電壓產(chǎn)生的熱量聚集在焊槍終端农灯，熔化焊絲修诈，融化的焊絲滲透到需焊接的部位，冷卻后，被焊接的物體牢固的連接成一體投沃。焊槍是指焊接過程中妖恨，執(zhí)行焊接操作的部分，它使用靈活绞艘，方便快捷足沥，工藝簡單。

焊槍分類妈削，三陰極焊槍乏茶、WP氬弧焊槍、氬弧焊槍甚岩、塑料焊槍、CO2焊槍涕瘸、火焰焊槍涡相、電烙鐵等。其中氣保焊槍主要分為:松下剩蟀、OTC催蝗、賓彩爾、TBI四大系列育特，氬弧焊槍主要分為:氣電一體丙号、氣電分體、水冷三大系列缰冤，根據(jù)自身情況選擇合適的焊槍犬缨。

5焊接保護(hù)氣體

保護(hù)氣體是指焊接過程中用于保護(hù)金屬熔滴、熔池及焊縫區(qū)的氣體棉浸，它使高溫金屬免受外界氣體的侵害怀薛。保護(hù)性氣體一般都是化學(xué)特性非常穩(wěn)定，在高溫高壓等等的化學(xué)反應(yīng)過程中也不參與反應(yīng)迷郑。不僅如此枝恋，它還能夠起到隔離大氣中活躍性氣體如氧氣等等參與反應(yīng),從而起到保護(hù)反應(yīng)的純粹性 。保護(hù)性氣體一般以惰性氣體為常見嗡害，有些時(shí)候考慮到成本因素焚碌，氮?dú)庖部梢宰鳛椴糠址磻?yīng)的保護(hù)氣體。

焊接保護(hù)氣體可以是單元?dú)怏w卑竹，也有二元散氧，三元混合氣。單元?dú)怏w有氬氣收黔，二氧化碳某现，二元混合氣有氬和氧，氬和二氧化碳颊嘱，氬和氦宋睦，氬和氫混合氣阁陌。三元混合氣有氦，氬琐侣，二氧化碳混合氣奖朴。應(yīng)用中視焊材不同選擇不同配比的焊接混合氣。另一方面汇径，保護(hù)氣體來自其他方面曼刀，如焊條藥皮就可以產(chǎn)生保護(hù)氣體，產(chǎn)生氣體的主要有纖維素史隆，碳酸鹽等魂务。埋弧焊焊劑也能產(chǎn)生保護(hù)氣體，但是量少泌射。

保護(hù)氣體可以分為兩類：惰性氣體和活性氣體粘姜。惰性氣體指的是氦氣和氬氣，根本不會(huì)與熔融焊縫發(fā)生反應(yīng)熔酷，用于MIG 焊接（金屬 - 惰性氣體電弧焊）孤紧。活性氣體拒秘，一般包括二氧化碳号显，氧氣，氮?dú)夂蜌錃馓删啤＿@些氣體通過穩(wěn)定電弧和確保材料平穩(wěn)地傳送到焊縫來參與焊接過程押蚤，當(dāng)占大部分時(shí)，會(huì)破壞焊縫羹应，但是少量的話反而能提高焊接特點(diǎn)活喊，用于MAG 焊接（金屬 - 活性氣體電弧焊）。

6孽衩、焊接工裝夾具

焊接工藝裝備就是在焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的裝配與焊接過程中起配合及輔助作用的夾具箫俯、機(jī)械裝置或設(shè)備的總稱，簡稱焊接工裝陌沟。在焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中怕事，裝配和焊接是兩道重要的生產(chǎn)工序，根據(jù)工藝通常以兩種方式完成這兩道工序截巢，一種是先裝配后焊接旅测；一種是邊裝配邊焊接。

一個(gè)完整的夾具呻蚪，是由定位器兆布、夾緊機(jī)構(gòu)、夾具體三部分組成的。在裝焊作業(yè)中佛或，多使用在夾具體上裝有多個(gè)不同夾緊機(jī)構(gòu)和定位器的復(fù)雜夾具（也稱胎具或?qū)Ｓ脢A具）譬功。其中，除夾具體是根據(jù)焊件結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行專門設(shè)計(jì)外弧跑，夾緊機(jī)構(gòu)和定位器多是通用的結(jié)構(gòu)形式奋隶。定位器大多數(shù)是固定式的，也有一些為了便于焊件裝卸悦荒，做成伸縮式或轉(zhuǎn)動(dòng)式的唯欣，并采用手動(dòng)、氣動(dòng)搬味、液壓等驅(qū)動(dòng)方式境氢。在一些大型復(fù)雜的夾具上，夾緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式有多種而且還使用多種動(dòng)力源碰纬，有手動(dòng)加氣動(dòng)的产还、氣動(dòng)加電磁的等等。這種多動(dòng)力源夾具嘀趟，稱做混合式夾具。

7愈诚、機(jī)器人焊接變位機(jī)

機(jī)器人焊接變位機(jī)她按，通過控制工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)，采用傳感角度預(yù)設(shè)并配合腳踏開關(guān)炕柔，可實(shí)現(xiàn)所需要的焊接位置和焊接速度酌泰，方便機(jī)器人焊接作業(yè)和自動(dòng)焊接作業(yè)的可控性。變位機(jī)一般與機(jī)器人聯(lián)動(dòng)触法，是機(jī)器人的一個(gè)附加軸漂烂，能配合機(jī)器人完成復(fù)雜工件的焊接，高性能的變位機(jī)重復(fù)精度能達(dá)到0.1mm展稼。變位機(jī)種類繁多束多，一般變位機(jī)有移動(dòng)方式和旋轉(zhuǎn)方式。

8俩堡、焊接清槍服務(wù)裝置

一般焊接機(jī)器人會(huì)配置清槍裝置拳股，機(jī)器人焊接到指定次數(shù)之后，機(jī)器人會(huì)去清槍服務(wù)裝置把焊槍里面的焊渣去掉氏诽，噴霧試劑事匈、剪焊絲等，保證機(jī)器人焊接正常和焊接的質(zhì)量壳凳。給機(jī)器人配置清槍址敢、噴硅油裝置，工作一段時(shí)間后，機(jī)器人帶動(dòng)焊槍自動(dòng)到清槍裝置處挥闸，清除焊槍噴嘴處粘附的焊接飛濺训措，并向槍的內(nèi)部噴射少量硅油，避免焊接時(shí)飛濺牢固的粘附虑啤，有利于下次清槍隙弛。

9、焊接冷卻系統(tǒng)

焊接時(shí)候會(huì)產(chǎn)生大量的熱狞山，對于焊槍導(dǎo)電嘴和槍口等會(huì)造成影響全闷，一般都會(huì)用冷卻系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，延長使用壽命和焊接質(zhì)量萍启，一般焊接冷卻方式有氣冷和水冷总珠。氣冷是通過保護(hù)氣體吹走熱量，加速冷卻勘纯，在設(shè)計(jì)焊槍時(shí)候基本上都會(huì)考慮局服。

冷卻水系統(tǒng)由水箱、水泵和冷卻水管及水壓開關(guān)組成驳遵。水箱里的冷卻水經(jīng)水泵流經(jīng)冷卻水管淫奔，經(jīng)水壓開關(guān)后流入焊槍，然后經(jīng)冷卻水管再回流入水箱堤结，形成冷卻水循環(huán)斜擎。水壓開關(guān)的作用是保證當(dāng)冷卻水未流經(jīng)焊槍時(shí)，焊接系統(tǒng)不能起動(dòng)焊接肢阿，以保護(hù)焊槍宿闯，避免由于未經(jīng)冷卻而燒壞。

10甸赏、焊接除塵器

焊煙除塵器 危厕，又稱焊煙吸塵器，是通過濾凈化方式將電焊藏崇、保護(hù)焊稻扔、氬弧焊等燒焊過程中產(chǎn)生的廢渣、有毒有害氣體吸收吸收和處理的設(shè)備短揉，通過焊煙除塵器可防止氣體污染熊骆，減少有害物質(zhì)對操作工人的健康侵害，防止職業(yè)病丽阎，主要是電焊塵肺等的發(fā)生纳倚。

通過風(fēng)機(jī)引力作用，焊煙廢氣經(jīng)萬向吸塵罩吸入設(shè)備進(jìn)風(fēng)口谴垫，設(shè)備進(jìn)風(fēng)口處設(shè)有阻火器章母，火花經(jīng)阻火器被阻留母蛛，煙塵氣體進(jìn)入沉降室，利用重力與上行氣流乳怎，首先將粗粒塵直接降至灰斗彩郊，微粒煙塵被濾芯捕集在外表面，潔凈氣體經(jīng)濾芯過濾凈化后蚪缀，由濾芯中心流入潔凈室秫逝，潔凈空氣又經(jīng)活性碳過濾器吸附進(jìn)一步凈化后經(jīng)出風(fēng)口達(dá)標(biāo)排出。

主要部件包括：萬向吸塵臂询枚、耐高溫吸塵軟管违帆、吸塵罩、阻火網(wǎng)金蜀、阻燃高效濾芯刷后、脈沖反吹裝置、脈沖電磁閥渊抄、壓差表尝胆、潔凈室、活性碳過濾器禁妓、沉灰抽屜組合环壳、阻燃吸音棉、帶剎車的新韓式腳輪唧痴、風(fēng)機(jī)乞瑰、ABB電機(jī)以及電控箱等。

11压伸、弧焊機(jī)器人系統(tǒng)兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)

（1）協(xié)調(diào)控制技術(shù)：控制多機(jī)器人及變位機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，既能保持焊槍和工件的相對姿態(tài)以滿足焊接工藝的要求港驶，又能避免焊槍和工件的碰撞鳞乏，還要控制各機(jī)器人焊接區(qū)域的變形影響。

（2）精準(zhǔn)焊縫軌跡跟蹤技術(shù)：結(jié)合激光傳感器和視覺傳感器離線工作方式的優(yōu)點(diǎn)滨靴，采用激光傳感器實(shí)現(xiàn)焊接過程中的焊縫跟蹤绝绊，提升焊接機(jī)器人對復(fù)雜工件進(jìn)行焊接的柔性和適應(yīng)性，結(jié)合視覺傳感器離線觀察獲得焊縫跟蹤的殘余偏差巴疾，基于偏差統(tǒng)計(jì)獲得補(bǔ)償數(shù)據(jù)并進(jìn)行機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡的修正收斑，在各種工況下都能獲得※佳的焊接質(zhì)量。

12玲躯、激光視覺焊縫傳感

機(jī)器人采用的是主動(dòng)跟蹤的方式据德，機(jī)器人控制傳感器：

1、焊槍的位置和焊接速度實(shí)時(shí)獲取跷车，控制方便棘利，速度變化時(shí)易于調(diào)整橱野。

2、可以方便的和外軸進(jìn)行集成控制和同步

3善玫、總線通訊方式水援，信息量豐富

13、焊接后的質(zhì)量檢測

隨著視覺技術(shù)的發(fā)展茅郎，現(xiàn)在出現(xiàn)了線激光蜗元、白藍(lán)光等技術(shù)，已能完成焊縫的質(zhì)量檢測系冗，可以檢測焊縫的起始點(diǎn)奕扣，焊縫高度，焊縫寬度毕谴，焊接缺陷及焊縫連續(xù)性等成畦，甚至還能通過飛濺檢測來判斷焊接參數(shù)的合理性，讓整個(gè)焊接自動(dòng)化形成了一個(gè)制造閉環(huán)霉尊。

14堆浴、焊接電弧傳感器

隨著電弧傳感技術(shù)的發(fā)展，焊縫跟蹤引入了電弧傳感技術(shù)督赡，電弧傳感器作為一種實(shí)時(shí)傳感的器件與其它類型的傳感器相比哭逻，具有結(jié)構(gòu)較簡單、成本低和響應(yīng)快等特點(diǎn)磷可，是焊接傳感器的一個(gè)重要的發(fā)展方向躬筐，具有強(qiáng)大的生命力和應(yīng)用前景主要應(yīng)用在兩方面：一方面主要用在弧焊機(jī)器人上，另一方面主要用在帶有十字滑塊的自動(dòng)焊上荸刁。

電弧傳感器的基本原理是：利用焊炬與工件之間距離變化引起的焊接參數(shù)變化來探測焊炬高度和左右偏差帅忌，在等速送絲調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，送絲速度恒定态措，焊接電源一般采用平或緩降的外特性此幕，在這種情況下，焊接電流將隨著電弧長度的變化而變化桑抱。即電弧位置的變化將引起電弧長度的變化签缸，焊接電流也相應(yīng)變化，從而可以判斷焊炬與焊縫間的相對位置左腔。

15唧垦、焊機(jī)離線編程

隨著機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，傳統(tǒng)的示教編程這種編程手段有些場合變得效率非常低下液样，于是離線編程應(yīng)運(yùn)而生振亮，并且應(yīng)用越來越普及。離線編程鞭莽，是通過軟件双炕，在電腦里重建整個(gè)工作場景的三維虛擬環(huán)境狞悲，然后軟件可以根據(jù)要工加零件的大小、形狀妇斤、材料摇锋，同時(shí)配合軟件操作者的一些操作，自動(dòng)生成機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡站超，即控制指令荸恕，然后在軟件中仿真與調(diào)整軌跡，※后生成機(jī)器人程序傳輸給機(jī)器人死相。

國內(nèi)品牌離線編程軟件RobotArt洪洪，使得 機(jī)器人離線編程系統(tǒng)正朝著一個(gè)智能化、專用化的方向發(fā)展丘三，用戶操作越來越簡單方便极谚，并且能夠快速生成控制程序。在某些具體的應(yīng)用領(lǐng)域可以實(shí)現(xiàn)參數(shù)化许辖，極大的簡化了用戶的操作疲些。同時(shí)機(jī)器人離線編程技術(shù)對機(jī)器人的推廣應(yīng)用及其工作效率的提升有著重要的意義，離線編程可以大幅度節(jié)約制造時(shí)間贮猛，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的實(shí)時(shí)仿真眷抠，為機(jī)器人的編程和調(diào)試提供靈活的工作環(huán)境所以說離線編程是機(jī)器人發(fā)展的一個(gè)大的方向。

機(jī)器人離線編程誤差闺蜈，一般有TCP測量誤差漏踊、工件幾何與定位誤差和機(jī)器人裝配與絕※定位誤差等。

（韋作潘 ）

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