點(diǎn)焊機(jī)器人的組成及應(yīng)用

點(diǎn)焊機(jī)器人（spot welding robot） 用于點(diǎn)焊自動作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人。世界上第一臺點(diǎn)焊機(jī)于1965年開始使用，是美國Unimation公司推出的Unimate機(jī)器人，中國在1987年自行研制成第一臺點(diǎn)焊機(jī)器人──華宇－Ⅰ型點(diǎn)焊機(jī)器人。

點(diǎn)焊機(jī)器人由于在工作的的時(shí)候是點(diǎn)和工件的觸碰，點(diǎn)和工件的準(zhǔn)確定位是非常重要的。對于電焊機(jī)器人的移動軌跡倒是沒有嚴(yán)格的規(guī)定，點(diǎn)焊機(jī)器人不僅承載能力強(qiáng)，而且在點(diǎn)與點(diǎn)之間移位時(shí)速度要快捷，動作要平穩(wěn)，定位要準(zhǔn)確，以減少移位的時(shí)間，提高工作效率。

點(diǎn)焊機(jī)器人需要有多大的負(fù)載能力，取決于所用的焊鉗形式。對于用與變壓器分離的焊鉗，30～45kg負(fù)載的機(jī)器人就足夠了。但是，這種焊鉗一方面由于二次電纜線長，電能損耗大，也不利于機(jī)器人將焊鉗伸入工件內(nèi)部焊接。

另一方面電纜線隨機(jī)器人運(yùn)動而不停擺動，電纜的損壞較快。因此，目前逐漸增多采用一體式焊鉗。這種焊鉗連同變壓器質(zhì)量在70kg左右。考慮到機(jī)器人要有足夠的負(fù)載能力，能以較大的加速度將焊鉗送到空間位置進(jìn)行焊接，一般都選用100～150kg負(fù)載的重型機(jī)器人。為了適應(yīng)連續(xù)點(diǎn)焊時(shí)焊鉗短距離快速移位的要求。新的重型機(jī)器人增加了可在0．3s內(nèi)完成50mm位移的功能。這對電機(jī)的性能，微機(jī)的運(yùn)算速度和算法都提出更高的要求。

點(diǎn)焊機(jī)器人的應(yīng)用

點(diǎn)焊機(jī)器人應(yīng)用的較多的領(lǐng)域就是汽車工業(yè)，在在裝配每臺汽車車體時(shí)，有很大一部分的焊點(diǎn)都是由機(jī)器人完成的。但是在點(diǎn)焊機(jī)器人剛出現(xiàn)的時(shí)候，它只用于增強(qiáng)焊作業(yè)，后來為了保證拼接精度，才開始讓它完成定位焊接作業(yè)。

點(diǎn)焊機(jī)器人的分類、特點(diǎn)和用途

點(diǎn)焊機(jī)器人的組成

點(diǎn)焊機(jī)器人由機(jī)器人本體、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、示教盒和點(diǎn)焊焊接系統(tǒng)幾部分組成，由于為了適應(yīng)靈活動作的工作要求，通常電焊機(jī)器人選用關(guān)節(jié)式工業(yè)機(jī)器人的基本設(shè)計(jì)，一般具有六個自由度：腰轉(zhuǎn)、大臂轉(zhuǎn)、小臂轉(zhuǎn)、腕轉(zhuǎn)、腕擺及腕捻。其驅(qū)動方式有液壓驅(qū)動和電氣驅(qū)動兩種。其中電氣驅(qū)動具有保養(yǎng)維修簡便、能耗低、速度高、精度高、安全性好等優(yōu)點(diǎn)，因此應(yīng)用較為廣泛。

典型點(diǎn)焊機(jī)器人的組成

點(diǎn)焊機(jī)器人有多種結(jié)構(gòu)形式，大體上都可以分為3大組成部分，即機(jī)器人本體、點(diǎn)焊焊接系統(tǒng)及控制系統(tǒng)。目前應(yīng)用較廣的點(diǎn)焊機(jī)器人，其本體形式有落地式的垂直多關(guān)節(jié)型、懸掛式的垂直多關(guān)節(jié)型、直角坐標(biāo)型和定位焊接用機(jī)器人。目前主流機(jī)型為多用途的大型六軸垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人，這是因?yàn)槠涔ぷ骺臻g安裝面積之比大，持重多數(shù)為100kg左右，還可以附加整機(jī)移動的自由度。

點(diǎn)焊機(jī)器人控制系統(tǒng)由本體控制部分及焊接控制部分組成。本體控制部分主要是實(shí)現(xiàn)示教在線、焊點(diǎn)位置及精度控制，控制分段的時(shí)間及程序轉(zhuǎn)換，還通過改變主電路晶閘管的導(dǎo)通角而實(shí)現(xiàn)焊接電流控制。

點(diǎn)焊機(jī)器人的焊接系統(tǒng)即手臂上所握焊槍包括電極、電纜、氣管、冷卻水管及焊接變壓器。焊槍相對比較重，要求手臂的負(fù)重能力較強(qiáng)。目前使用的機(jī)器人點(diǎn)焊電源有兩種，即單相工頻交流點(diǎn)焊電源和逆變二次整流式點(diǎn)焊電源。

在驅(qū)動形式方面，由于電伺服技術(shù)的迅速發(fā)展，液壓伺服在機(jī)器人中的應(yīng)用逐漸減少，甚至大型機(jī)器人也在朝電動機(jī)驅(qū)動方向過渡，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)在性能、小型化、可靠性以及維修等方面日新月異。

在機(jī)型方面，盡管主流仍是多用途的大型6軸垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人，但是，出于機(jī)器人加工單元的需要，一些汽車制造廠家也進(jìn)行開發(fā)立體配置3～5軸小型專用機(jī)器人的嘗試。

點(diǎn)焊機(jī)器人的基本功能及裝備要求

在諸多焊接方式中，由于點(diǎn)焊只需點(diǎn)位控制，至于焊鉗在點(diǎn)與點(diǎn)之間的移動軌跡沒有嚴(yán)格要求，因此點(diǎn)焊對所用的機(jī)器人的要求不是很高，這也是點(diǎn)焊機(jī)器人較早被應(yīng)用的原因之一。

但為了確保焊接質(zhì)量，基本的要求還是要滿足的，比如說點(diǎn)焊機(jī)器人不僅要有足夠的負(fù)載能力，而且在點(diǎn)與點(diǎn)之間移位時(shí)速度要快捷，動作要平穩(wěn)，定位要準(zhǔn)確，以減少移位的時(shí)間，提高工作效率。

在實(shí)際焊接過程中點(diǎn)焊機(jī)器人需要多大的負(fù)載能力，主要取決于所用的焊鉗形式，對于用與變壓器分離的焊鉗，30～45kg負(fù)載的機(jī)器人就足夠了。但是這種焊鉗一方面由于二次電纜線長，電能損耗大，不利于機(jī)器人將焊鉗伸入工件內(nèi)部焊接；另一方面電纜線隨機(jī)器人運(yùn)動而不停擺動，電纜的損壞較快。因此一體式焊鉗逐漸將其代替。

考慮到點(diǎn)焊機(jī)器人要有足夠的負(fù)載能力，才能以較大的加速度將焊鉗送到空間位置進(jìn)行焊接，一般都選用100～150kg負(fù)載的重型機(jī)器人。為了適應(yīng)連續(xù)點(diǎn)焊時(shí)焊鉗短距離快速移位的要求，有些重型機(jī)器人增加了可在0．3s內(nèi)完成50mm位移的功能，而這也對電機(jī)的性能，微機(jī)的運(yùn)算速度和算法都提出更高的要求。

由于點(diǎn)焊機(jī)器人采用了一體化焊鉗，焊接變壓器裝在焊鉗后面，所以變壓器必須盡量小型化。對于容量較小的變壓器可以用50Hz工頻交流，而對于容量較大的變壓器，已經(jīng)開始采用逆變技術(shù)把50Hz工頻交流變?yōu)?00～700Hz交流，使變壓器的體積減少、減輕。

另外點(diǎn)焊機(jī)器人的焊鉗通常用氣動的焊鉗，氣動焊鉗兩個電極之間的開口度一般只有兩級沖程；而且電極壓力一旦調(diào)定后是不能隨意變化的，有助于提高點(diǎn)焊質(zhì)量。

審核編輯 黃昊宇