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1、13卷2期机器人点焊机器人焊接系统的应用现状与发展冯吉才赵熹华吴林(哈尔滨工业大学),摘要本文介绍了点焊机器人焊接系统的构成焊钳类型及埠机控制器;分析了各类焊钳及控制方法的优缺点,并根据我国国情提出了开发焊接系统的初步建议.1引言,,、在各种焊接方法中电阻点焊是重要的焊接方法之一它具有生产效率高劳动条件好、操作简单等优点,尤其适用于薄板金属结构的焊接.因此广泛应用于汽车、拖拉机、.,〔.航’〕天航空等工业领域点焊机器人的出现大大加速了电阻点焊技术的发展、、、,〔2,点焊机器人有多种类型(直角坐标型极坐标型圆柱坐标型多关节型等)它们都是由机器人本体、控制系统及焊接系统三大部分组成(见图l
2、)的,其中焊接系统基本上是可以通用的.焊接系统是点焊机器人的重要组成部机器人控制本休系统,分其技术指标的优劣直接影响机器人的.,荷重和焊接质量因此国内外机器人产娜接3丁电乡/气.控制器业对此给予极大重视句尸产水焊接系统主要由焊机控制部分、焊、、、钳阻焊变压器及水电气路及其辅件图.点焊机器人系统简图,.组成系统原理如图2所示(3〕I夕.,月l鹭】·,11⋯}日图2焊接系统原理图收稿时间:1990-】卜刁吕54机器人1991年1点焊机器人焊钳,,目前国内外点焊机器人焊钳从用途上可分为C型焊钳和X型焊钳两种C型焊钳主要用于点焊垂直及近于垂直位置的焊缝;X型焊钳则主要用于点焊水平及近于水平位置
3、的焊缝.由于、、,,因此,更换焊钳需进行水电气路系统的切换需要严格的密封技术世.界上绝大多数点焊机器人都不具备自动换钳技术生产中应用的点焊机器人焊钳,从焊钳、阻焊变压器及机器人本体的结构关系上可分、〔.为分离式内藏式和一体式三种形式4刃Ll分离式焊钳,,,所谓分离式焊钳就是将阻焊变压器和钳体分开钳体安装在机器人手臂上而阻焊,,变压器悬吊在机器人的上方可在轨道上沿着机器人手腕移动的方向移动二者之间用粗「⋯:.::舅装有不同炸钳的点烽御L器人幻分离式b)内孩式c)一休式,,该焊钳的最大优点是减小了机器人的载荷机器人只承受焊钳和二次电缆的重址共本体的承载能力25kg.,.在左右就可以满足要求
4、其次是运动速度高价格便宜:分离式焊钳的缺点,(l)粗大的二次电缆在焊钳上引起拉伸力和扭转力这些力又作用于机器人的手什,,,上并且由于二次电缆及电缆悬挂架的存在限制了点焊机器人的工作空间及焊接位置的.选择,,(2)二次电缆通过lokA以上的电流容易过热需要通水冷却这就要求使用特制电缆.在电缆制造时,一般把两条二次导线做在一起,中间用绝缘层分开,每条导线还要做,.,,成空心的以便通水冷却电缆不仅要有一定的强度而且还要有一定的柔性这给电缆制造带来了困难.,,.(3)需要大容量的焊接变压器导线权耗较大能源利用率低LZ内藏变压器式焊钳,,这种结构的焊钳是将阻焊变压器安装到机器人本体上使其尽可能地
5、离焊钳近通常,3b).是安装在机臂内部或机器人的机座内变压器的二次电缆可以在里面移动(见图当采,,用这种形式时变压器的安装必须同机器人本休设计统一考虑如Caytcsian机器人就采用这种结构形式,.另外在极坐标或球面坐标的点焊机器人上也可以采取这种结构13卷2期点焊机器人焊接系统的应用现状与发展”对于某些类型的、具有铰链手臂的点焊机器人,变压器可以用来作平衡物以平衡手臂一端的电缆或焊钳.内藏变压器式焊钳的特点是二次电缆较短,电力损失较小,从而减小了变压器的容,.量但是机器人本体的设计变得复杂L3一体式焊钳这种结构的焊钳是把焊接变压器和钳体安装在一起固定在机器人手臂上(见图3c),其关键
6、.,在于小型焊接变压器的设计变压器被限制在焊钳的小空间里外形尽寸及重量都必须比.目前,,已制造出小型集成阻焊变压器.一般的小由于采用了真空环氧浇铸新工艺,,,.例如一个3okv^的变压器尺寸仅为325x一35x一25mm3重量只有lskg:一体式焊钳的优点(l)由子焊钳与变压器做在一起,大大减少了电力损耗,节能效果十分显著,例如,输出1.2万A电流时,分离式焊钳需75kVA的变压器,而一体式结构只需25kVA.,、(2)与焊钳相连的是小截面的一次电缆阻焊变压器的输出直接与焊钳的上下机,,臂相连这不仅省掉了粗大的二次电缆及悬挂变压器的可动工作架而且还消除了制造二次电缆所带来的困难.(3)
7、扩大了点焊位置的选择及点焊工作区间.:一体式焊钳的缺点(l)焊钳重量显著增大,体积也变大.一般情况下,,变压器是焊钳的两倍重如果焊,.钳重量(含变压器)超过50kg对大多数机器人来说是比较困难的,(2)要求机器人本体能承受较大的载荷即额定负载应大于60kg.(3)焊钳重量在机器人活动手腕上产生应变而容易引起过载.这就要求焊钳重心与机,,.器人手腕轴心线的距离尽量小对sokg的焊钳来说其值应小于240mm‘”(4)由于机器人载荷大都需要设计专门的
