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焊接机器人是从事焊接(包括切割与喷涂)的工业机器人,它主要包括机器人和焊接设备两部分。其中,机器人由机器人本体和控制柜(硬件及软件)组成;而焊接装备,以弧焊及点焊为例,则由焊接电源(包括其控制系统)、送丝机(弧焊)、焊枪(钳)等部分组成。对于智能机器人,还应配有传感系统,如激光或摄像传感器及其控制装置等。

一、焊接机器人常见缺陷

二、机器人系统故障

(1)发生撞枪。可能是由于工件组装发生偏差或焊枪的TCP不准确,可检查装配情况或修正焊枪TCP。

(2)出现电弧故障,不能引弧。可能是由于焊丝没有接触到工件或工艺参数太小,可手动送丝,调整焊枪与焊缝的距离,或者适当调节工艺参数。

(3)保护气监控报警。冷却水或保护气供给存有故障,检查冷却水或保护气管路。

三、如何保障工件质量

作为示教一再现式机器人,要求工件的装配质量和精度必须有较好的一致性。

应用焊接机器人应严格控制零件的制备质量,提高焊件装配精度。零件表面质量、坡口尺寸和装配精度将影响焊缝跟踪效果。可以从以下几方面来提高零件制备质量和焊件装配精度。

(1)编制焊接机器人专用的焊接工艺,对零件尺寸、焊缝坡口、装配尺寸进行严格的工艺规定。一般零件和坡口尺寸公差控制在±0.8mm,装配尺寸误差控制在±1.5mm以内,焊缝出现气孔和咬边等焊接缺陷机率可大幅度降低。

(2)采用精度较高的装配工装以提高焊件的装配精度。

(3)焊缝应清洗干净,无油污、铁锈、焊渣、割渣等杂物,允许有可焊性底漆。否则,将影响引弧成功率。定位焊由焊条焊改为气体保护焊,同时对点焊部位进行打磨,避免因定位焊残留的渣壳或气孔,从而避免电弧的不稳甚至飞溅的产生。

四、焊接机器人对焊丝的要求

机器人根据需要可选用桶装或盘装焊丝。为了减少更换焊丝的频率,机器人应选用桶装焊丝,但由于采用桶装焊丝,送丝软管很长,阻力大,对焊丝的挺度等质量要求较高。当采用镀铜质量稍差的焊丝时,焊丝表面的镀铜因摩擦脱落会造成导管内容积减小,高速送丝时阻力加大,焊丝不能平滑送出,产生抖动,使电弧不稳,影响焊缝质量。严重时,出现卡死现象,使机器人停机,故要及时清理焊丝导管。

五、焊接机器人的编程技巧

(1)选择合理的焊接顺序,以减小焊接变形、焊枪行走路径长度来制定焊接顺序。

(2)焊枪空间过渡要求移动轨迹较短、平滑、安全。

(3)优化焊接参数,为了获得最佳的焊接参数,制作工作试件进行焊接试验和工艺评定。

(4)采用合理的变位机位置、焊枪姿态、焊枪相对接头的位置。工件在变位机上固定之后,若焊缝不是理想的位置与角度,就要求编程时不断调整变位机,使得焊接的焊缝按照焊接顺序逐次达到水平位置。同时,要不断调整机器人各轴位置,合理地确定焊枪相对接头的位置、角度与焊丝伸出长度。工件的位置确定之后,焊枪相对接头的位置必须通过编程者的双眼观察,难度较大。这就要求编程者善于总结积累经验。

(5)及时插入清枪程序,编写一定长度的焊接程序后,应及时插入清枪程序,可以防止焊接飞溅堵塞焊接喷嘴和导电嘴,保证焊枪的清洁,提高喷嘴的寿命,确保可靠引弧、减少焊接飞溅。

(6)编制程序一般不能一步到位,要在机器人焊接过程中不断检验和修改程序,调整焊接参数及焊枪姿态等,才会形成一个好程序。