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焊接机器人

焊接机器人是从事焊接（包括切割与喷涂）的工业机器人。根据国际标准化组织（ISO）工业机器人属于标准焊接机器人的定义，工业机器人是一种多用途的、可重复编程的自动控制操作机（Manipulator），具有三个或更多可编程的轴家具焊接机器人，用于工业自动化领域。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，可接装不同工具或称末端执行器。焊接机器人就是在工业机器人的末轴法兰装接焊钳或焊（割）枪的，使之能进行焊接，切割或热喷涂。

焊接机器人装备

点焊机器人的焊接装备，由于采用了一体化焊钳，焊接变压器装在焊钳后面自动焊接机器人，所以变压器必须尽量小型化。对于容量较小的变压器可以用50Hz工频交流，而对于容量较大的变压器，已经开始采用逆变技术把50Hz工频交流变为600～700Hz交流，使变压器的体积减少、减轻。变压后可以直接用600～700Hz交流电焊接，也可以再进行二次整流，用直流电焊接。焊接参数由定时器调节，参见图1b搬运机器人。新型定时器已经微机化，因此机器人控制柜可以直接控制定时器，无需另配接口。点焊机器人的焊钳，通常用气动的焊钳，气动焊钳两个电极之间的开口度一般只有两级冲程。而且电极压力一旦调定后是不能随意变化的。近年来出现一种新的电伺服点焊钳，如图4所示。焊钳的张开和闭合由伺服电机驱动，码盘反馈，使这种焊钳的张开度可以根据实际需要任意选定并预置。而且电极间的压紧力也可以无级调节。这种新的电伺服点焊钳具有如下优点：

1）每个焊点的焊接周期可大幅度降低，因为焊钳的张开程度是由机器人控制的，机器人在点与点之间的移动过程、焊钳就可以开始闭合；而焊完一点后，焊钳一边张开，机器人就可以一边位移，不必等机器人到位后焊钳才闭合或焊钳完全张开后机器人再移动；

2）焊钳张开度可以根据工件的情况任意调整，只要不发生碰撞或干涉尽可能减少张开度，以节省焊钳开度，以节省焊钳开合所占的时间。

3）焊钳闭合加压时，不仅压力大小可以调节，而且在闭合时两电极是轻轻闭合，减少撞击变形和噪声。

焊接机器人在汽车生产中应用

焊接机器人目前已广泛应用在汽车制造业，汽车底盘、座椅骨架、导轨、消声器以及液力变矩器等焊接，尤其在汽车底盘焊接生产中得到了广泛的应用。丰田公司已决定将点焊作为标准来装备其日本国内和海外的所有点焊机器人。用这种技术可以提高焊接质量，因而甚至试图用它来代替某些弧焊作业。在短距离内的运动时间也大为缩短。该公司近推出一种高度低的点焊机器人，用它来焊接车体下部零件。这种矮小的点焊机器人还可以与较高的机器人组装在一起，共同对车体上部进行加工，从而缩短了整个焊接生产线长度。国内生产的桑塔纳、帕萨特、别克、赛欧、波罗等后桥、副车架、摇臂、悬架、减振器等轿车底盘零件大都是以MIG焊接工艺为主的受力安全零件，主要构件采用冲压焊接，板厚平均为1.5～4mm，焊接主要以搭接、角接接头形式为主，焊接质量要求相当高，其质量的好坏直接影响到轿车的安全性能。应用机器人焊接后，大大提高了焊接件的外观和内在质量，并保证了质量的稳定性和降低劳动强度，改善了劳动环境。

焊接机器人的安全预防措施

为了确保万无一失，不仅要对焊接机器人的工作场所采取安全预防措施，而且在维修和检查机器人的时候也要采取安全预防措施，这样才能保障设备及人员的安全性，减少不必要的伤害或损失。

焊接机器人工作场所的安全预防措施要怎么实现呢？首先请务必要保证其作业区域和设备的整洁度，如果地面上有油、水、工具、工件等的话，可能会给操作人员带来安全隐患，引发严重事故。

其次，每当使用完工具之后都必须将其放回到焊接机器人动作范围外的原位置保存，避免焊接机器人与遗忘在夹具上的工具发生碰撞，造成夹具或机器人因此而受损。另外各项操作都完成之后，不要忘了还要打扫机器人和夹具。

而维护和检查焊接机器人的过程中，又该采取哪些安全预防措施？很简单，作为焊接机器人的工作人员，在作业之前必须穿着特定的工作服，佩戴安全鞋和安全帽，起到充分的保护作用。

其次，对于负责焊接机器人系统集成的人员、系统安全设备的设计、制造人员必须理解掌握安全护栏以及安全设备的，有必要通读手册了解出现紧急情况时需采取的正确操作和措施。

另外就是要严格请遵守安全规则，避免出现意外的事故或伤害，负责焊接机器人维护和检查的人员必须检查和确认所有与紧急停止相关的电路，并使其按照对应的安全标准被安全正确的互锁。进行维护或检查作业时，要确保随时可按下紧急停止开关，以便需要时立即停止焊接机器人的作业。

点焊机器人在汽车装配线上的大规模应用

提高了汽车装配焊接的生产率和焊接质量。同时，它还具有柔性焊接的特点，即只要改变程序，就可以在同一条生产线上组装焊接不同的模型。据数据统计，在我国，点焊机器人占焊接机器人总数的46%，主要应用于汽车、农业机械、摩托车等行业。汽车白车身装配一般需要焊接4000-6000个焊接点。只有形成以机器人为核心的柔性焊接生产线，才能完成批量生产，满足未来新产品开发和多产品生产的发展要求。中国的焊接市场由外国主导。 焊钳的开度可根据工件情况调整。只要不发生碰撞或干扰，就可以尽量减小开度，以节省焊钳的开度和开闭焊钳所占用的时间。 焊钳闭合加压时，不仅可以调节压力，而且闭合时两电极也要稍微闭合，以减少冲击变形和噪声。

焊接机器人自动化应用中的问题及解决方法 目前，应用中的焊接机器人仍然是“示教再现型”，其焊接路径和工艺参数是预先设定的，工作条件的一致性非常严格，焊接过程中缺乏传感反馈和外部信息实时调整的功能。然而，实际焊接过程中环境和条件的变化是不可避免的。例如，焊接工件的加工和装配误差造成接头位置、焊缝间隙和尺寸的分散，示教轨迹与实际焊缝的差异，热变形、熔透和焊缝成形的不稳定性等因素都会引起焊接质量的波动和焊接缺陷的产生。为了克服焊接过程中各种不确定因素对精密焊接质量的影响，迫切需要采用信息反馈、智能控制等技术来提高现有焊接机器人的适应性或智能水平，从而实现初始焊接位置识别和自主引导、实时焊缝修正和跟踪、焊接熔池动态特征信息的获取、工艺参数的自适应调整以及焊缝成形的实时控制。 即机器人焊接过程的自主智能控制，弥补了焊接机器人在自动焊接中的不足。 焊接机器人在工业中的应用 弧焊机器人行业的主要应用分布在造船、汽车零部件、摩托车、自行车、钣金等行业。此外，弧焊机器人在工程机械丰富的中厚板行业的应用也在不断扩大。