漲姿勢！淺談焊接機(jī)器人的應(yīng)用
2020/11/26 11:00:32 點(diǎn)擊：
山東山姆自動化設(shè)備有限公司坐落在美麗的泉城濟(jì)南。公司是一家集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、服務(wù)、信息咨詢于一體的專業(yè)化高新技術(shù)企業(yè)。主要產(chǎn)品有工業(yè)機(jī)器人、潔凈機(jī)器人、智能物流裝備、AGV自動導(dǎo)引車、軌道交通裝備、智能服務(wù)型機(jī)器人、自動化裝配檢測線、節(jié)能環(huán)保裝備、能源裝備和機(jī)械自動化等。涉足領(lǐng)域涵蓋汽車、工程機(jī)械、機(jī)車車輛、電力、造船、壓力容器、石油、家用電器、軍工等行業(yè)。作為一家以先進(jìn)制造技術(shù)為核心的解決方案提供者，山姆公司核心業(yè)務(wù)主要表現(xiàn)在以下幾方面：先進(jìn)制造技術(shù)裝備、軌道交通自動化裝備、能源自動化裝備、先進(jìn)機(jī)器人技術(shù)等。同時(shí)，在系統(tǒng)集成成套設(shè)計(jì)能力和實(shí)施交鑰匙工程綜合能力方面，公司形成了極強(qiáng)的綜合競爭優(yōu)勢和差異化比較競爭優(yōu)勢。
焊接機(jī)器人是從事焊接（包括切割與噴涂）的工業(yè)機(jī)器人，它主要包括機(jī)器人和焊接設(shè)備兩部分。其中，機(jī)器人由機(jī)器人本體和控制柜（硬件及軟件）組成；而焊接裝備，以弧焊及點(diǎn)焊為例，則由焊接電源（包括其控制系統(tǒng)）、送絲機(jī)（弧焊）、焊槍（鉗）等部分組成。對于智能機(jī)器人，還應(yīng)配有傳感系統(tǒng)，如激光或攝像傳感器及其控制裝置等。
1、點(diǎn)焊機(jī)器人的特點(diǎn)
由于采用了集成焊鉗，點(diǎn)焊機(jī)器人的變壓器必須盡可能小，焊接變壓器安裝在焊鉗后面。小容量變壓器可采用50赫茲工頻交流，大容量變壓器采用變頻技術(shù)，將50赫茲工頻交流改為600-700赫茲交流，以減少變壓器體積。電壓變化后，可直接與600~700Hz交流電焊接，也可通過直流焊接進(jìn)一步整流。焊接參數(shù)由定時(shí)器調(diào)節(jié)。目前，新型定時(shí)器已經(jīng)由微機(jī)控制，由于該機(jī)器人控制柜可以直接控制定時(shí)器，另外不需要匹配接口。點(diǎn)焊機(jī)器人的焊鉗由電伺服焊鉗驅(qū)動。焊鉗的開閉由伺服電機(jī)驅(qū)動，碼盤反饋，可根據(jù)實(shí)際需要任意選擇和預(yù)置焊鉗的開度，并可無級調(diào)節(jié)電極間的夾緊力。
本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：
�。�1） 每一個(gè)焊點(diǎn)的焊接周期都可以大大縮短，因?yàn)楹更c(diǎn)夾持器的開口度是由機(jī)器人精確控制的，機(jī)器人在點(diǎn)之間移動，焊點(diǎn)夾持器就可以開始閉合；稍微焊接一點(diǎn)，焊點(diǎn)夾持器一邊打開，機(jī)器人就可以在另一邊移動，它就是無需等待機(jī)器人就位、電極架關(guān)閉或電極架完全打開后機(jī)器人可以移動。
�。�2） 焊鉗開度可根據(jù)工件情況調(diào)整。只要不發(fā)生碰撞或干擾，就可以盡量減小開度，節(jié)省焊鉗的開度和開閉焊鉗所占用的時(shí)間。
�。�3） 當(dāng)電極夾持器關(guān)閉加壓時(shí)，不僅可以調(diào)節(jié)壓力，而且在關(guān)閉時(shí)，兩個(gè)電極也稍微閉合，可以減少沖擊變形和噪聲。
2、弧焊機(jī)器人的特點(diǎn)
弧焊機(jī)器人大多采用氣體保護(hù)焊方法（MAG、MIG、TIG），通常采用晶閘管、逆變器、波形控制、脈沖或非脈沖焊接電源等安裝在機(jī)器人上進(jìn)行弧焊。由于機(jī)器人控制柜采用數(shù)字控制，焊接電源多為模擬控制，因此需要在焊接電源與控制柜之間增加一個(gè)接口。
近年來，國外機(jī)器人生產(chǎn)廠家都有自己的專用配套焊接設(shè)備，在這些焊接設(shè)備中已經(jīng)插入了相應(yīng)的接口板，因此在弧焊機(jī)器人系統(tǒng)中沒有附加的接口盒。需要指出的是，電弧時(shí)間在弧焊機(jī)器人的工作周期中占有很大的比例，因此在選擇焊接電源時(shí)，應(yīng)按100%的持續(xù)率來確定電源的容量。送絲機(jī)構(gòu)可以安裝在機(jī)器人的上臂，也可以放置在機(jī)器人上，前者焊槍與送絲機(jī)之間的軟管較短，有利于保持送絲的穩(wěn)定性，而后者則以軟管為主體，當(dāng)機(jī)器人焊槍使軟管處于彎曲狀態(tài)時(shí)的某個(gè)位置，會嚴(yán)重影響送絲質(zhì)量，因此送絲機(jī)安裝時(shí)應(yīng)考慮保證送絲穩(wěn)定性的問題。
3、焊接機(jī)器人應(yīng)用中存在的問題和解決措施
�。�1） 焊接偏差問題：可能是由于焊接位置不正確或找焊槍時(shí)出現(xiàn)問題造成的。此時(shí)，考慮TCP（焊槍中心位置）是否準(zhǔn)確，并進(jìn)行調(diào)整。如果經(jīng)常發(fā)生這種情況，必須檢查機(jī)器人的每個(gè)軸的零位置，并重置為正確。
�。�2） 側(cè)咬問題：可能是由于焊接參數(shù)選擇不當(dāng)、焊槍角度不對或焊槍位置不對，可適當(dāng)調(diào)整。
�。�3） 氣孔問題：可能是由于氣體保護(hù)不好，工件底漆太厚或干氣保護(hù)不夠，所以可以通過相應(yīng)的調(diào)整來處理。
（4） 飛濺過大：可能是由于焊接參數(shù)選擇不當(dāng)、氣體成分或焊絲伸長過大所致。可適當(dāng)調(diào)整機(jī)械功率以改變焊接參數(shù)，通過調(diào)整氣體配比儀表來調(diào)節(jié)氣體混合比，并調(diào)整焊炬和工件的相對位置。
�。�5） 焊尾冷卻后形成的弧坑問題：當(dāng)可編程時(shí)，在工作步驟中加入弧坑功能來填充。
4、在焊接過程中，機(jī)器人系統(tǒng)常見的故障
�。�1） 碰撞槍：可能是由于工件裝配偏差或焊槍TCP不準(zhǔn)確所致。請檢查焊槍的裝配狀態(tài)或正確的TCP。
�。�2） 電弧失效，電弧不能起�。嚎赡苁怯捎诤附z不接觸工件或工藝參數(shù)太小。您可以手動送絲，調(diào)整焊槍和焊縫之間的距離，或適當(dāng)調(diào)整工藝參數(shù)。
�。�3） 保護(hù)氣體監(jiān)測報(bào)警：如果冷卻水或保護(hù)氣體供應(yīng)出現(xiàn)故障，檢查冷卻水或保護(hù)氣管。
5、焊接機(jī)器人的編程技巧
�。�1） 選擇合理的焊接順序，減少焊接變形和焊槍走行路徑長度，確定焊接順序。
�。�2） 焊槍空間過渡要求運(yùn)動軌跡短、平穩(wěn)、安全。
（3） 優(yōu)化焊接參數(shù)。為了獲得最佳的焊接參數(shù)，制作焊接試驗(yàn)和工藝評定用的工作試樣。
�。�4） 采用變壓器的合理位置、焊槍的姿態(tài)和焊槍相對于接頭的位置。工件固定在位移機(jī)上后，如果焊縫位置和角度不理想，則需要不斷調(diào)整位移機(jī)的編程，使焊縫按照焊接順序逐漸達(dá)到水平位置。同時(shí)，要不斷調(diào)整機(jī)器人各軸的位置，確定焊槍相對于焊點(diǎn)的位置、角度和延伸長度。工件位置確定后，必須通過編程人員的眼睛觀察焊槍相對于接頭的位置，這是很困難的。這就要求程序員善于總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。
�。�5） 及時(shí)插入清洗槍程序。編寫一定長度的焊接程序后，應(yīng)及時(shí)插入清洗槍程序，防止焊接飛濺物堵塞焊槍和導(dǎo)電嘴，保證焊槍的清洗，提高焊槍的使用壽命，保證引弧可靠，減少焊接飛濺。
�。�6） 一般情況下，編程不能一步完成。在機(jī)器人焊接過程中，需要不斷地對程序進(jìn)行檢查和修改，調(diào)整焊接參數(shù)和焊槍姿態(tài)，從而形成一個(gè)良好的程序。
隨著先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)焊接產(chǎn)品制造的自動化、柔性化和智能化已成為必然趨勢。目前，機(jī)器人焊接的應(yīng)用已成為焊接自動化技術(shù)現(xiàn)代化的主要標(biāo)志。焊接機(jī)器人以其通用性和可靠性越來越受到人們的重視。
焊接機(jī)器人是從事焊接（包括切割與噴涂）的工業(yè)機(jī)器人，它主要包括機(jī)器人和焊接設(shè)備兩部分。其中，機(jī)器人由機(jī)器人本體和控制柜（硬件及軟件）組成；而焊接裝備，以弧焊及點(diǎn)焊為例，則由焊接電源（包括其控制系統(tǒng)）、送絲機(jī)（弧焊）、焊槍（鉗）等部分組成。對于智能機(jī)器人，還應(yīng)配有傳感系統(tǒng)，如激光或攝像傳感器及其控制裝置等。
1、點(diǎn)焊機(jī)器人的特點(diǎn)
由于采用了集成焊鉗，點(diǎn)焊機(jī)器人的變壓器必須盡可能小，焊接變壓器安裝在焊鉗后面。小容量變壓器可采用50赫茲工頻交流，大容量變壓器采用變頻技術(shù)，將50赫茲工頻交流改為600-700赫茲交流，以減少變壓器體積。電壓變化后，可直接與600~700Hz交流電焊接，也可通過直流焊接進(jìn)一步整流。焊接參數(shù)由定時(shí)器調(diào)節(jié)。目前，新型定時(shí)器已經(jīng)由微機(jī)控制，由于該機(jī)器人控制柜可以直接控制定時(shí)器，另外不需要匹配接口。點(diǎn)焊機(jī)器人的焊鉗由電伺服焊鉗驅(qū)動。焊鉗的開閉由伺服電機(jī)驅(qū)動，碼盤反饋，可根據(jù)實(shí)際需要任意選擇和預(yù)置焊鉗的開度，并可無級調(diào)節(jié)電極間的夾緊力。
本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：
�。�1） 每一個(gè)焊點(diǎn)的焊接周期都可以大大縮短，因?yàn)楹更c(diǎn)夾持器的開口度是由機(jī)器人精確控制的，機(jī)器人在點(diǎn)之間移動，焊點(diǎn)夾持器就可以開始閉合；稍微焊接一點(diǎn)，焊點(diǎn)夾持器一邊打開，機(jī)器人就可以在另一邊移動，它就是無需等待機(jī)器人就位、電極架關(guān)閉或電極架完全打開后機(jī)器人可以移動。
�。�2） 焊鉗開度可根據(jù)工件情況調(diào)整。只要不發(fā)生碰撞或干擾，就可以盡量減小開度，節(jié)省焊鉗的開度和開閉焊鉗所占用的時(shí)間。
�。�3） 當(dāng)電極夾持器關(guān)閉加壓時(shí)，不僅可以調(diào)節(jié)壓力，而且在關(guān)閉時(shí)，兩個(gè)電極也稍微閉合，可以減少沖擊變形和噪聲。
2、弧焊機(jī)器人的特點(diǎn)
弧焊機(jī)器人大多采用氣體保護(hù)焊方法（MAG、MIG、TIG），通常采用晶閘管、逆變器、波形控制、脈沖或非脈沖焊接電源等安裝在機(jī)器人上進(jìn)行弧焊。由于機(jī)器人控制柜采用數(shù)字控制，焊接電源多為模擬控制，因此需要在焊接電源與控制柜之間增加一個(gè)接口。
近年來，國外機(jī)器人生產(chǎn)廠家都有自己的專用配套焊接設(shè)備，在這些焊接設(shè)備中已經(jīng)插入了相應(yīng)的接口板，因此在弧焊機(jī)器人系統(tǒng)中沒有附加的接口盒。需要指出的是，電弧時(shí)間在弧焊機(jī)器人的工作周期中占有很大的比例，因此在選擇焊接電源時(shí)，應(yīng)按100%的持續(xù)率來確定電源的容量。送絲機(jī)構(gòu)可以安裝在機(jī)器人的上臂，也可以放置在機(jī)器人上，前者焊槍與送絲機(jī)之間的軟管較短，有利于保持送絲的穩(wěn)定性，而后者則以軟管為主體，當(dāng)機(jī)器人焊槍使軟管處于彎曲狀態(tài)時(shí)的某個(gè)位置，會嚴(yán)重影響送絲質(zhì)量，因此送絲機(jī)安裝時(shí)應(yīng)考慮保證送絲穩(wěn)定性的問題。
3、焊接機(jī)器人應(yīng)用中存在的問題和解決措施
�。�1） 焊接偏差問題：可能是由于焊接位置不正確或找焊槍時(shí)出現(xiàn)問題造成的。此時(shí)，考慮TCP（焊槍中心位置）是否準(zhǔn)確，并進(jìn)行調(diào)整。如果經(jīng)常發(fā)生這種情況，必須檢查機(jī)器人的每個(gè)軸的零位置，并重置為正確。
�。�2） 側(cè)咬問題：可能是由于焊接參數(shù)選擇不當(dāng)、焊槍角度不對或焊槍位置不對，可適當(dāng)調(diào)整。
�。�3） 氣孔問題：可能是由于氣體保護(hù)不好，工件底漆太厚或干氣保護(hù)不夠，所以可以通過相應(yīng)的調(diào)整來處理。
（4） 飛濺過大：可能是由于焊接參數(shù)選擇不當(dāng)、氣體成分或焊絲伸長過大所致。可適當(dāng)調(diào)整機(jī)械功率以改變焊接參數(shù)，通過調(diào)整氣體配比儀表來調(diào)節(jié)氣體混合比，并調(diào)整焊炬和工件的相對位置。
�。�5） 焊尾冷卻后形成的弧坑問題：當(dāng)可編程時(shí)，在工作步驟中加入弧坑功能來填充。
4、在焊接過程中，機(jī)器人系統(tǒng)常見的故障
�。�1） 碰撞槍：可能是由于工件裝配偏差或焊槍TCP不準(zhǔn)確所致。請檢查焊槍的裝配狀態(tài)或正確的TCP。
�。�2） 電弧失效，電弧不能起�。嚎赡苁怯捎诤附z不接觸工件或工藝參數(shù)太小。您可以手動送絲，調(diào)整焊槍和焊縫之間的距離，或適當(dāng)調(diào)整工藝參數(shù)。
�。�3） 保護(hù)氣體監(jiān)測報(bào)警：如果冷卻水或保護(hù)氣體供應(yīng)出現(xiàn)故障，檢查冷卻水或保護(hù)氣管。
5、焊接機(jī)器人的編程技巧
�。�1） 選擇合理的焊接順序，減少焊接變形和焊槍走行路徑長度，確定焊接順序。
�。�2） 焊槍空間過渡要求運(yùn)動軌跡短、平穩(wěn)、安全。
（3） 優(yōu)化焊接參數(shù)。為了獲得最佳的焊接參數(shù)，制作焊接試驗(yàn)和工藝評定用的工作試樣。
�。�4） 采用變壓器的合理位置、焊槍的姿態(tài)和焊槍相對于接頭的位置。工件固定在位移機(jī)上后，如果焊縫位置和角度不理想，則需要不斷調(diào)整位移機(jī)的編程，使焊縫按照焊接順序逐漸達(dá)到水平位置。同時(shí)，要不斷調(diào)整機(jī)器人各軸的位置，確定焊槍相對于焊點(diǎn)的位置、角度和延伸長度。工件位置確定后，必須通過編程人員的眼睛觀察焊槍相對于接頭的位置，這是很困難的。這就要求程序員善于總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。
�。�5） 及時(shí)插入清洗槍程序。編寫一定長度的焊接程序后，應(yīng)及時(shí)插入清洗槍程序，防止焊接飛濺物堵塞焊槍和導(dǎo)電嘴，保證焊槍的清洗，提高焊槍的使用壽命，保證引弧可靠，減少焊接飛濺。
�。�6） 一般情況下，編程不能一步完成。在機(jī)器人焊接過程中，需要不斷地對程序進(jìn)行檢查和修改，調(diào)整焊接參數(shù)和焊槍姿態(tài)，從而形成一個(gè)良好的程序。
隨著先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)焊接產(chǎn)品制造的自動化、柔性化和智能化已成為必然趨勢。目前，機(jī)器人焊接的應(yīng)用已成為焊接自動化技術(shù)現(xiàn)代化的主要標(biāo)志。焊接機(jī)器人以其通用性和可靠性越來越受到人們的重視。
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