T-01-O-A-8.2.1弧焊工作站焊接系统认识-教材

1、8.2.1 弧焊工作站焊接系统认识机器人弧焊工作站的功能是根据焊接对象的性质以及焊接工艺的要求，利用焊接机器人完成电弧焊接。随着电子技术、机器人技术、数控及机器人技术的发展，自动弧焊机器人工作站，从60年代开始用于生产以来，其技术已日益成熟，主要有以下优点：（1）稳定和提高焊接质量；（2）提高劳动生产率；（3）改善工人劳动强度，可在有害环境下工作；（4）降低了对工人操作技术的要求；（5）缩短了产品改型换代的准备周期，减少相应的设备投资。因此，在各行各业已得到了广泛的应用。一、机器人弧焊工作站的组成一个完整的工业机器人弧焊系统由机器人系统、焊枪、焊接电源、送丝装置、焊接变位机等组成。 1.弧焊机

2、器人本体弧焊机器人【arc welding robot】用于进行自动弧焊的工业机器人。机器人本体是焊接动作的执行者，由电机、减速机等组成。它的任务是精确地保证机械手末端执行器（焊枪）所要求的位置、姿态和运动轨迹。焊枪与机器人手臂可直接通过法兰连接。弧焊机器人本体 弧焊机器人的组成和原理与点焊机器人基本相同，在20世纪80年代中期，哈尔滨工业大学的蔡鹤皋、吴林等教授研制出了中国第一台弧焊机器人华宇-型弧焊机器人。一般的弧焊机器人是由示教盒、控制盘、机器人本体及自动送丝装置、焊接电源等部分组成。可以在计算机的控制下实现连续轨迹控制和点位控制。还可以利用直线插补和圆弧插补功能焊接由直线及圆弧所组成的

3、空间焊缝。弧焊机器人主要有熔化极焊接作业和非熔化极焊接作业两种类型，具有可长期进行焊接作业、保证焊接作业的高生产率、高质量和高稳定性等特点。随着技术的发展，弧焊机器人人正向着智能化的方向发展。2.机器人控制柜机器人的控制硬件（驱动器等）全部优化集成在一个控制柜里，由机器人控制平台实现控制，通过对机器人编程完成功能，具备完善的网络监控功能。弧焊机器人控制柜3.弧焊电源机器人控制柜通过焊接指令向焊接电源发出控制指令，如焊接参数（焊接电压、焊接电流）、起弧、息弧等，以满足焊接工艺的要求。机器人焊接对生产率和焊接质量的一系列要求，需要对焊接电源进行相应的配套设置，根据机器人的要求在软硬件上着手对电路进

4、行处理，从而达到能够与机器人完美的结合。目前与机器人进行配置的焊接电源除了电流、电压可调外，还需要具备一些基本功能：起弧电流大小可调节、起弧电流持续时间可调节、弧长修正可调节、电感可调节、收弧电流大小可调节、收弧电流持续时间可调节、回烧修正可调节、电缆补偿可设置、预通气时间可设置、滞后断气时间可设置、起弧/收弧电源衰减可设置，以上这些功能和机器人通信后通过机器人调节。针对一些中高端用户，焊接电源需要具有专家数据库，可以调用Job号，一般焊接电源可以存储多个Job号(例如FroniusTPS电源可以存储099个Job号)，从而可以调用不同的焊接程序。为了方便一线操作人员的使用，降低操作人员对焊接

5、设备使用的难度，将焊接电源设计为二元化和一元化并存的形式。弧焊电源焊接控制系统应能对弧焊电源进行故障报错，并及时报警停止运行，将通知机器人故障外，还应显示故障代码，并可以通过复位来排除故障。4.焊枪焊枪利用焊接电源的高电流、高电压产生的热量聚集在焊枪终端，融化焊丝，融化的焊丝渗透到需焊接的部位，冷却后，被焊接的物体牢固的连接成一体 ，以满足焊接工艺的要求。目前焊枪有两种：一种是中空手腕焊接机器人内置焊枪；一种是外置焊枪。中空手腕式弧焊机器人是将焊枪内置，这种焊枪有三种：第一种是直接连接到送丝机上，这种焊枪在使用过程中随着第六轴手腕的转动，焊枪电缆受扭曲力的作用，在长期受力情况下寿命大大降低；第

6、二种是将焊枪电缆分开，并在送丝机前端做成可旋转接头，这种连接方式在一定程度上降低了扭曲力对焊枪电缆寿命的影响；第三种是将焊枪和焊枪电缆在机器人第六轴安装位置处分开做成可旋转接头，这种连接方式从根源上消除了由于机器人运动而产生的扭曲作用力对焊枪电缆寿命的影响。内置式焊枪外置焊接机器人，需要在弧焊机器人第六轴上安装焊枪把持器，这在某种复杂零部件焊接时降低了焊枪的可达性。这种焊枪较内置焊枪的价格稍低，一般在外置焊枪可以达到使用要求的时候，综合考虑成本，都会选用外置焊枪。外置式焊枪机器人所使用的焊枪需要安装防碰撞传感器，以便在调试和使用过程中出现故障时能够及时使机器人停止动作，从而降低设备的损坏程度，

7、在一定程度上保护了设备的完好性。5.送丝机自动送丝机是在微电脑控制下，可以根据设定的参数连续稳定的送出焊丝的自动化送丝装置。送丝是焊接过程中非常重要的一个操作环节，手工氩弧焊焊接的送丝方法多采用焊工手指捻动焊丝来完成送丝过程，焊工操作送丝时非常不方便，因此，手工送丝准确性差、一致性差、送丝不稳定，从而导致了焊接生产效率低下，焊接成型一致性差。另外，焊工手持焊丝长度有限，长时间焊接时需要频繁拿取焊丝，焊接效率较低，且每段焊丝焊接完成时都会留存一小段焊丝无法使用，造成了浪费。新型TWA-I型自动送丝机是一种自动驱动的机械化送丝装置，其主要应用于手工焊接自动送丝、自动氩弧焊自动送丝、等离子焊自动送丝

8、和激光焊自动送丝。系统采用微电脑控制，步进减速电机传动，送丝精度高，可重复性好。自动送丝机一般有控制部分提供参数设置，驱动部分在在控制部分的控制下进行送丝驱动，送丝嘴部分将焊丝送到焊枪位置。（1）控制部分具有滞后送丝和提前抽丝功能。既可以实现单机自动控制（内控），也可以接收上位机控制（485通讯）。控制部分既可以通过脚踏开关控制送丝和抽丝，也可以使用焊枪高频开关实现同步控制（高频进线、高频出线）。送丝速度0-1000mm/min（一般可按照客户要求定制），送丝速度重复性误差在±5%以内。具有连续送丝及断续送丝功能，且断续送丝频率及占空比可调。（2）驱动部分自动送丝机送丝驱动部分一般是

9、由可调预紧力压杆、主动轮、从动轮组成。驱动部分可调预紧力压杆：用于压紧焊丝，把手可旋转调节压紧度。主动轮：电机带动主动轮旋转，为送丝提供动力。从动轮：将焊丝压入送丝轮上的送丝槽，增大焊丝与送丝轮的摩擦，送焊丝平稳的送出。（3）送丝嘴部分送丝嘴部分可以将送丝嘴和焊枪进行相对固定，且能调整送丝的角度以及送丝嘴距离钨极的距离，以保证焊接效果。6. 清枪剪丝装置焊枪经过一段时间的焊接后，内壁会积累大量的焊渣，影响焊接质量，因此需要使用焊枪清理装置定期清除。焊丝过短、过长或焊丝端头成球型状，也可以通过焊枪清理装置进行处理。清枪剪丝装置主要包括焊枪清洗机、喷化器和焊丝剪断装置三部分。焊枪清洗机可清除喷嘴内表面的飞溅，以保证保护气体的通畅；喷化器喷出的防溅液可以减少焊渣的附着，降低维护频率；焊丝剪断装置主要用于焊丝进行起始点检出的场合，以保证焊丝干伸出的长度一定，提高检出精度和起弧性能。7.保护气体设备保护气体设备能提供气体能提供弧焊所需要的保护气体，减少高温焊缝暴露在空气中被氧化的可能性，从而提高焊缝质量。8.变位机变位机作为机器人焊接生产线和柔性焊接加工单元的重要组成部分，其作用是将被焊接的工件旋转（平移）到达最佳的焊接位置。变位机的使用可以增大机器人的焊接范围。在焊接作业之前和焊接过程中，变位机通过夹具来装卡和定位被焊工件，对工件的不同要求决定了变位机