焊接机器人解决方案

焊接机器人的选型

机器人自动化焊接项目必须对所选择的机器人型号，性能有所熟悉和掌握，特别是项目所针对的产品材料信息、来料状态、工艺需求及检验要求是否有特殊的规定和特定的需求，同时也应了解设备的功能、技术参数信息以及应用的环境等方面的内容，综合性地给出规划的方案信息。

机器人常规为6 轴机器人（工装夹具使用的为7 轴或多轴均为外部轴，配合机器人的制造所使用），根据焊接产品的工艺需求、尺寸参数（臂展长度、载重量等）、结构状态进行设备型号的选择。本次举例选择ABB 1410-5/1.44 型机器人，配合MAG 焊接工艺，来对电梯下梁产品进行焊接，具体参数信息见表1。

表1 焊接产品信息 （单位：mm）

需要根据具体的参数信息、工艺信息，选择机器人型号，产品最大尺寸为1400mm，选择机器人型号为ABB1410-5/1.44 ，即可覆盖产品尺寸规格变化范围，同时考虑机器人的重复定位精度，是否在控制范围内，因为重复精度决定了焊接过程的一致性，高度的重复定位精度不仅体现了机器人的准确度，也避免因重复定位精度差，导致焊接质量达不到要求，最终造成产品的不合格，给企业带来损失。机器人轨迹图及参数信息见图1。

图1 机器人轨迹图参数信息

在初步选择机器人型号的同时，需要考虑到，因布局和产地的限制，需要查阅机器人的功能说明表和轨迹图，确保焊接的可达性，避免降低工作效率，目前可以通过机器人示教软件进行生产模拟和仿真，对机器人的焊接范围，产品空间位置摆放，进行项目的前期评估和确认，提前对机器人生产带来的问题进行识别和改进。

外部设备说明

在前期的模拟和仿真过程中，往往缺少对工装、外部轴、滑台的评估，造成大量的精力放在工装、外部轴、滑台的改造上，增加项目周期和企业的损失。所以需要对工装、外部轴、滑台等外部设备提前进行评估。

焊接工装

焊接工装对项目整体进度起到了重要的作用，工装设计是一门学科，需要经验的积累，机械、电气知识的积累以及对产品的深度认识，在此不过多进行阐述，只是提供一种思路，应对焊接工装的设计。

机器人焊接系统

一般来说，机器人适合标准、重复性低的产品，从而进行大规模制造，所以对焊接工装的一致性（意义等同于机器人重复定位精度的一致性），夹持顺序、定位精度、刚度以及同机器人配合的位置要求，都是设计焊接工装的关键因素，既要保证焊接产品在工装定位位置的准确性，也要保证可以控制焊接完成后的焊接应力变形，需要有适合的刚度。大部分焊接工装的定位选用气动结构，液压、电动或手动作为支撑气动结构来使用，同时随着技术进步，可以考虑使用磁力固定来进行，但是仅针对无磁偏吹的特殊工装，在此需要根据实际情况来选择。同时为了提高产品散热和刚度，常用紫铜和合金材料来制作特殊的衬垫（图1、图2）。

图1 特殊材料模块

图2 紫铜材料模块

外部轴变位器

变位器作为机器人外部轴来进行使用，它的定位精度、翻转、回转精度都直接影响了机器人的重复定位精度和焊接质量，影响着产品最终的质量。

配合焊接工装的变位器的前期设计需要考虑所承担载重，包含工装重量、产品重量，避免超重，选择使用回差小，转动精度高的减速机及齿轮、齿圈，从而减少变位器的转动惯性，加减速度响应快，提高精度需求。变位器参数信息表见表2。

表1 变位器参数信息表

焊接系统配置

根据焊接项目要求，焊接系统中应包含：焊接电源、送丝机、焊枪、冷却系统（有些集成在焊接电源中）、清枪、剪丝系统、防撞系统，如有特殊需求，可考虑增加激光巡位、视觉跟踪、原点TCP 校准等设备辅助系统来提高焊接的质量和效率。

机器人焊接工艺的选择

机器人的焊接工艺（例如焊接参数、焊接顺序等）不同于人工焊接，机器人的输出参数较为稳定，人工操作的焊接参数，可能无法照搬到机器人上来使用，如照搬参数和工艺，可能会带来焊接变形增加，所以针对机器人制造的特殊性，需要根据项目考虑重新评估焊接工艺。

焊接原材料的管理

机器人对原材料的变化十分敏感，所以使用机器人焊接，需要考虑对焊接的原材料进行控制，所以企业和项目管理人对机器人的理解，不能仅停留在机器替代人工生产的角度。

焊接机器人焊房包含：焊接机器人、钣金结构、卷帘门、电器、排烟口等