焊接机范文

焊接机范文第1篇

关键词：焊接机 焊接 抗干扰

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

随着我国现代化经济建设的迅猛发展，石油化工产品逐年增多，尤其是自国家实施“西气东输”计划以来，石油管道的体积容量以及数量急剧增加，迫切需要改善石油管道的施焊条件，提高管道焊接的自动化程度，以降低成本、提高效率与焊缝质量。这些情况都需要机具有自主的行走功能，对外感知能力以及局部的自主规划能力等。

新型智能管道内环焊接机，是在移动式机的基础上，配以合适的传感器及控制系统，从而能够实现管道内圆周自动焊接的一种自动化装置。此类焊接机是通过待焊工件上的定位轨迹以及自身的传感装置来自动识别并跟踪焊缝路径。焊缝自动跟踪的效果对焊接质量有着直接的联系，管道焊接通常采用多层焊工艺，所用的钢板厚度不等，这就要求焊接机的焊具必须沿焊缝路径以设定的焊接速度实时、准确、可重复地跟踪焊缝。为此，必须设计合理的机器运动机构使得在机本体运动的基础上能够实现焊炬位置的精确控制，同时建立相应的焊接机本体运动与焊炬实时跟踪控制策略。课题中焊缝的实时检测跟踪，采用面阵CCD摄像机作为跟踪检测元件。同时，将检测结果送入计算机控制软件进行相应的处理，控制焊炬和焊接机的运动，从而实现焊缝的自动跟踪。

技术要求:

1).适合管道内径φ1000MM---φ1200MM;

2).焊接速度0—150MM/是；

3).具有管道内对口功能;

4).焊接机进入管道人工驱动,其于动作采用伺服电机驱动;

5).具有横向,纵向以及焊枪角度调整功能,横向纵向调整量均为150MM,调整速度可达30MM/S;

6).用于大型管道的野外全位置焊接作业.

总体方案的比较与选择

旋转机构内置式：这种方案是把主要机构安置在管道小车内部，在内部设置横向螺母—滚珠丝杠，以实现横向调整。在小车轴线上伸出中心轴，在轴端再设置一个纵向螺母—滚珠丝杠以实现其纵向调整。这样设置的好处是充分利用了小车内部的空间，可以有效的节省空间，然而对管道内壁焊接时，从小车轴心到接触管道内壁的焊枪，旋转部件旋转的空间较大，影响其灵活性。而且右端旋转部分从中间伸出，重心右移，使小车有向右倾翻的可能。

旋转机构外置式：这种方案是将大部分的机构设置在小车的外侧，在小车的周向设置环形轨道，使整个机构可以绕小车外壁旋转，在小车外壁设置横向螺母—滚珠丝杠，和纵向螺母—滚珠丝杠，以实现其横向和纵向调整。虽然占用的空间比较大，但是整个机构是在小车外壁沿轨道运行的，这样就提高了焊接机构的刚度和精度。

焊接小车与管道对心的设计：

在小车的外壁上，在周向均匀的安装三个由气缸控制可伸缩的支架，在小车的前后共安装两组，共六个支架。当小车在管道中行进时，支架收起。

当焊接工作开始时，在气缸的推动下，支架伸长，六个支架同时顶住管道内壁，以使小车轴心处于待焊管道的轴心。

控制设计：

控制部分是机电一体化产品的指挥中心，他根据设计者所赋予的功能，对产品加工或生产过程进行控制或者控制和管理。

随着电子技术的迅速发展，电子计算机技术的引用，基于微处理器的单板微机控制器、单片微机控制器、以及功能更为完善使用更为方便的微机工业控制器在工业控制方面正在代替传统的机—电式或电—机式或继电器式控制器，而传统的控制器有关产品性能及使用方法已为人们所熟悉，资料也比较丰富。

该系统主要有:直流脉冲氩弧焊机、焊接机头、送丝机构、机头位置传感器、循环水冷箱和控制箱。其中控制箱包括可编程控制器、电路驱动板等。焊接过程主要是时序控制,还需要计数、定时功能,没有模拟信号的输入、输出。同时考虑到设备成本,因此本系统选用了日本欧姆龙(OMRON)公司生产的C-28P型可编程控制器。输入16点,输出12点。基本指令执行时间4-17.5us。基本指令12,应用指令25.内部辅助继电器136点(1000-1807),保持继电器160点(HR000-915).暂时记忆继电器8点(TR0-7).数据存储器64字,计时/计数器48点有停电记忆功能

抗干扰措施

针对网压的波动及网路噪声,采用了隔离变压器给控制系统供电,从 而减小了网路的干扰信号。 直流TIG焊采用高频方式引弧,为防止高频信号窜入控制电路,产生干扰甚至击坏芯片,因此在焊接回路中采用了霍尔电流传感器检测焊接起弧状况,同时起到隔离的作用。 通过软件设计,消除输入信号的“抖动”干扰。实际应用中,有些传感器在输入接通信号时,由于外界干扰会发生触点时通时断的“抖动”现象这种干扰会直接影响PLC的控制,也会损坏电器部分。 如输入0003的“抖动”,使输出0501也发生触点“抖动”,不仅电机转速不稳,而且对电机的冲击作用也很大。 因此,必须予以消除,可采用计数器经适当编程来实现,如图3所示。当“振动”干扰使输入0003断开时间间隔tk 0.1s,计数器CNT03计满K次而为“1”,输出0501才断开。

器件的选择

步进电机的选用：根据步进电机的额定转距，选定步进电机的型号为VRDM368/LHA（德国百格拉公司）。其特点是采用优良的结构，优良的材质和先进的制造工艺。采用特殊机械加工工艺，精密度高。电机转子定子直径比提高到59%，大大提高了电机的工作扭矩。磁极数多于五相步进电机，平稳性和定位精度远高于五相混合式步进电机。

按钮和指示灯的选型：按钮和指示灯选择西门子3SB7系列SIGNUMA紧凑型按钮和指示灯。其特点是简单，多样，安全。其为22mm安装直径，平行的外形设计，坚固的塑料外壳，简单的操作方法，快速的安装方式和螺丝接线方式。

电源开关的选择：选用S8TS和S8PS两种

S8TS的特点：1）.标准化模块 2）.可串，并联构筑多重电源 3）.组合实现多重功率，多种输出电压 4）.通过N+1冗余运转提高可靠性 5）.欠电压指示，检出 6）.过电压，电流保护。 重约450克。

电源滤波器，端子排，线槽，人机界面，导轨，过载保护器，光电传感器的选择选择，根据具体情况确定。

参考文献

1杨武久，姜生元，耿德旭，庞绍平 三轴差速器的设计及应用 吉林大学学报(工学版) 第32卷，第4期，2002年10月；

2张永顺，贾振元，丁凡，王福吉，史纯，郭丽莎 外场驱动无缆微型机器人的行走机理；

3张永顺，贾振元，丁凡，王福吉，郭东明 外磁场驱动无缆微型机器人行走特性的分析 机械工程学报 V01．39No．6,Jun． 2003；

焊接机范文第2篇

关键词：白车身；机器人焊接；路径规划

我国目前白车身焊接机器人焊接路径规划方面仍处于落后水平，相关路径规划也极为不完善，机器人工作的过程中经常出现作业顺序不合理的状况，导致生产周期增长，影响整个焊接线路的发展。所以如何制定出一条合理的路径规划是当前首要目标，本文立足实际就针对这个问题提出一些有效性策略。

一、路径规划的意义

白车身焊接机器人焊接中制定出一条合理的路径规划可以有效缩短机器人生产时间，进而缩短整个工期，提高整个生产效率，某种程度上降低了生产成本。另一方面，白车身焊接机器人焊接路径规划具有一定的典型性，在自动驾驶、服务机器人、挖掘机器人等路径规划研究方面具有重要的借鉴意义，具有较高的社会价值和经济价值。

二、白车身焊接机器人焊接路径规划

（一）路径规划的基本任务

现代化工业生产的主要目标是为了获得较高的制造质量、取得较高的生产率，而付出较低的生产成本，这是现代企业提高自身竞争力的重要手段，也是路径规划中的主要任务之一，而在路径规划的过程中要想保证焊接质量主要取决于以下两点：

第一，最大程度的使用机器人工位。使用机器人工位能够有效降低工人的劳动强度，减少人为错误几率，提高焊接的准确性，保证焊接的顺利进行，从而保证焊接的稳定性。

第二，要完成所有的焊接点，保证焊接的工艺参数。

要想实现较低的制造成本就是最大化的利用现有资源，提高机器人的工作效率，缩短机器人工位的生产周期，减少机器人的使用数量。路径规划的重要方向就是提高生产率，保证生产环节的顺利进行，缩短生产周期，提高生产率。

（二）路径规划

白车身焊接机器人焊接路径规划主要有两个分支，一是改变工艺参数，使用新的工艺方法和辅助设备。二是要提高分配的合理性、提高焊接顺序的合理性，提高合理性的目标是为了减少机器人工位的生产周期。第二个分支实现的途径主要是通过提高机器人焊接路径的合理性，从而提高单个机器人的生产效率，最终缩短整个生产周期。

（三）遗传算法

遗传算法是进化算法中产生最早、应用最广泛的一种基本算法，在工程技术和经济管理领域都有广泛的应用。遗传算法有群体搜索和遗传算子两个基本特征，所谓的群体搜索打破了领域的限制，使信息可以广泛分布于整个空间。而遗传算子就是使染色体进行随机操作，以降低人机交互的依赖。两个特征保证了遗传算法具有最优的搜索能力、最简明的操作能力以及信息处理的隐秘能力。

白车身焊接路径规划主要问题如下：

第一，白车身中所需要焊接的焊接点众多。

第二，在生产的过程中常常追求没有意义的高精度。

第三，在解答相关问题时需要运用数学方法。

第四，因为方案最终应用于企业，所以数学方法最好要简洁明了，便于学习。

综上，在路径研究时需要运用遗传算法，主要优势在于：

第一，遗传算法的计算步骤比较简单明了，在实际操作时便于学习和使用。在计算时大大减少了计算量，从而节约时间。

第二，能够在很大程度上优化焊接作业顺序，减轻焊接的工作量。

第三，减少定量分析与定性分析的工作量。

第四，能够很好的掌控全局，在全局中找到最优解。

三、路径规划的仿真

（一）仿真系统的各要素

路径仿真系统一般要具有以下几个基本要素：

第一，对仿真问题的描述。模型和仿真运行控制共同组成了一个仿真系统，而一个特定的模型又是由一个参数和一组参数值构成。例如白车身点焊机器人焊接路径的参数模型一般包括家具模型、机器人模型、侧围模型，在这基础之上还加入了具体的参数值，就形成了特定的模型。

第二，行为产生器。模型确定以后就要对模型进行试验，这是一套试验的软件，行为产生器可以生成一组根据时间变化的数据，这类数据是仿真的物资基础。

第三，模型行为及对行为的处理。

模型行为可以大致分为三种：轨迹行为、结构行为以及点行为。

仿真系统中都要获取轨迹行为，这些行为的获取主要是根据时间的推移而产生的。

（二）仿真软件的选择

一个完善的机器人仿真系统可以依据机器人的运动学、动力学、行为轨迹等多项内容进行仿真计算，并可以根据机器人的实际操作内容进行仿真操作过程，并不依赖于真正的机器人。但目前最主要的工作是对机器人的路径规划做一个仿真方案，而不是设计出一个机器人的仿真系统。在进行机器人路径规划时需要一定的条件，在现实生活中可以有多个选择，最好的选择就是使用一些类似CAR这种专业软件，如果条件不允许可以选择VC++或者使用CATIA等软件进行仿真。VC++自主编写的优点在于针对性比较强，在做路径时可以考虑多方面因素，然而缺点是不能建立详细的三维模型，在实际操作时不能全方面的展现白车身焊接工位情况，且工作量较大。CATIA与VC++相比最大的优势就是可以建立详细的三维模型，能够全方位展现工位情况，仿真轨迹最为真实，在仿真过程中还可以检查是否干涉。而缺点也是比较明显的，在仿真的过程中不能将动力学和控制算法考虑在内。

四、小结

白车身主要是以钢结构为主的支架，是汽车中重要组成部分。而车身制造是整个环节中比较复杂又极为重要的一环，影响整个汽车的质量。我国研究白车身焊接机器人焊接路径仍处于落后阶段，为了提高综合竞争力需要加大技术投资，提高我国白车身制造综合竞争。

参考文献：

[1]王立东.基于Christofides算法的白车身焊接机器人路径优化[J].河西学院学报，2011，27（2）：96-100.

[2]刘海江，张春伟，姜冬冬等.白车身焊接机器人干涉问题研究[J].机械设计，2011，28（3）：41-44.

焊接机范文第3篇

管道对接是管道铺设过程中一个重要的工序，它广泛应用于的油气、天然气输送管道等需要两管对接的行业。鉴于现在大直径管道焊接绝大多数还是采用传统的手工焊接，工作效率低，工作进度慢，对人身伤害大，进而设计一种适合大直径、全位置的焊接机器人对大直径管道铺设具有代表性的意义[1～3]。

1焊接机器人组成介绍

焊接机器人采用了移动小车式，具有结构简单、便于携带、灵活性好等特点，其三维实体模型如图1所示，具有3个运动机构，分别是周向旋转机构、轴向摆动机构和径向伸缩机构。周向旋转机构主要由车体、钢带型轨道、主动链轮、链条和张紧机构等组成。周向旋转机构采用齿轮链条机构，电机驱动主动齿轮旋转，齿轮带动链条，链条和钢带的摩擦力促使小车绕驱动方向的反方向运动。这里的链条的外链板具有齿锯，从而增加了链条和钢带的摩擦度。轴向摆动机构主要由滚珠丝杠、直线导轨、支架等组成。轴向摆动机构采用的是滚珠丝杠—直线导轨机构传动机构，电机驱动滚珠丝杆，丝杆带动丝母在直线导轨上沿轴向来回摆动。径向伸缩机构就是焊枪调整架的一部分，主要由齿轮、齿条、支架等组成。当电机驱动齿轮，齿轮带动齿条径向升降。

2焊接机器人的结构设计

2.1周向旋转机构

周向旋转机构是实现大管径、全位置焊接，以及便于装卸的关键内容。焊接小车是焊接机器人的主要承载体，其结构如图2所示。

2.2轴向摆动机构

轴向摆动机构是使焊枪实现在焊道轴向摆动焊接的关节，其结构如图3所示。

2.3径向伸缩机构

径向伸缩机构是使焊接机器人实现适应径向高度（随着焊道填充叠加）的关节，其结构因焊枪而选取，这里就不过多介绍。

3运动学干涉分析

大直径管对接焊接机器人的运动学干涉问题就是：当小车环绕管道作旋转运动时，链条和小车车体可能存在干涉的问题。我们先用CAD作出管道和小车的几何关系图，如图4所示；再找出链条和钢带以及和主动齿轮分度圆的接触切点，也就是图8里的C、D两点；再测得小车车体和链条的垂直距离D。由图7可以看出来：R值越大，D的值也就越大。当管道半径取最小值（R=170mm）时，此时D>0。这就可以得出，无论R取任何值，D都大于0。从而可以得出，链条和小车不存在干涉。

4运动学仿真

这里对管径为400mm，管壁为10mm的圆形管道进行运动学仿真。设定小车的焊接速度为0.14rad/s，轴向摆动速度为0，从管道顶端顺时针绕一周。利用Pro/E软件对其进行运动学仿真，得到执行机构的位置轨迹和速度曲线，如图7、图8所示。图7可以看出来，焊接机器人执行机构（焊枪）的位置轨迹与焊缝的轨迹相同；图8可以看出，焊接速度起初是一个启动过程，速度增大到0.14rad/s后，趋于稳定，当快到顶端时，开始减速，最后停止。

5结论

对大直径对接管焊接机器人进行了本体结构设计、运动学干涉分析、运动学仿真和位置仿真。通过上述分析，有利于对大直径对接管焊接机器人的本体结构及运动学特性等深入了解，从而为大直径对接管焊接机器人的生产与运动控制提供了理论依据。

焊接机范文第4篇

关键词：高效焊接；机器人；船舶管系；节能减排；

中图分类号：U671.8 文献标识码：A

1 概述

在造船壳、舾、涂管理日趋完善的前提下，提高船舶管系加工生产效率，缩短管系的焊接周期和确保焊接质量，是船舶企业急需解决的一个重要课题。

船舶管系被喻为船舶的“血管”，承担着水、气、动力燃料的供给，是确保船舶动力装置、甲板设备、压载系统、生活设施等设备正常运转和安全航行的关键系统之一。如果联接高温、高压设备的管系，焊缝出现裂纹等质量问题，将会造成船舶的灾难性事故。

国内船企在管系加工中，一般是以CO2气体保护手工焊为主，其生产效率和焊接质量均有待提高，而应用焊接机器人，可以起到缩短生产周期和提高焊接质量的作用。

2 管系焊接机器人应用现状

焊接技术是造船的关键工艺技术之一，各船舶企业都在推广应用焊接新技术、新工艺、新设备，其中焊接机器人得到特别的青睐。船舶管系焊接机器人，是指在直管-法兰（套管）生产中使用的焊接机器人。

应用船舶管系焊接机器人时，必须考虑以下几方面因素：

（1）管子的管径、壁厚、管长等规格繁多；

（2）管子表面公差：椭圆度、壁厚、长度；管子与法兰装配间隙和定位偏差；

（3）作为管系生产流水线的组成部分，必须要有接收上道工序数据的通信功能；

（4）设备的稳定性、操作简易性等。

3 管系焊接机器人系统的管径范围

船舶管系焊接机器人，可以用于不同管径的直管-法兰（套管）焊接。但受到夹紧系统的卡盘张合范围的制约，最好分成小径管、中径管、大径管等规格。其中，适用性最好的是中径管焊接机器人。

文船的中径管船舶管系焊接机器人，其焊接系统程序预设了5种管径：Φ114、Φ140、Φ168、Φ219、Φ273 mm，管壁厚为：4.5～13 mm，共19种组合；管子长度在0.8～6 m的直管法兰焊接和直管套管焊接。船企也可根据自己的管系生产实际情况，提出预设适合自己的具体规格组成需求。

4 管系焊接机器人系统的组成

焊接机器人系统采用两端双机器人结构、自动上下料、自动定位和夹紧、管子两端同步焊接的全自动化生产方式。系统结构由焊接机器人系统、传感系统、控制与通信系统、工件夹紧与定长系统构成。

焊接机器人系统主要包括：机器人、焊接电源、辅助装置等。

机器人的选择着重考虑稳定性、功能性、性价比等，还要考虑售后服务有保证、操作方便、中文示教界面等；

焊接电源是系统中的关键设备，由于采用管子两端同步焊接，对电源的引弧成功率要求很高，要避免断弧引起焊接质量问题，并配置相应的机器人专用焊枪；

辅助装置包括：焊枪自动清理、喷油、剪丝系统。

机器人焊接对被焊工件的尺寸和装配精度要求较高：（1）被焊工件的尺寸和装配偏差造成的定位偏差应≤0.5 mm；（2）管子与法兰（套管）的装配间隙：壁厚5～8 mm，装配间隙≤1 mm；壁厚8～13 mm，装配间隙≤1.5 mm；（3）长度偏差：下料长度偏差≈±1 mm，装配长度偏差≈±1 mm；（4）自动上料位置偏差≈±5 mm。

因此，焊接机器人系统必须要有焊缝起弧点的自动寻找和焊缝跟踪传感系统。可采用接触式焊缝起始位置寻找传感系统，通过焊丝与工件接触方式让机器人获取焊缝偏差数据后，自行调整焊缝起弧点位置。焊缝跟踪采用摆动式电弧跟踪系统，通过采集焊缝电流电压，机器人计算焊枪高度和对中的偏差，自行调整焊枪位置。

至于管子椭圆度、管径偏差、管子与法兰（套管）的装配间隙和同心度等问题，只能通过加强上工序的质量控制，或采用法兰较装机装配管子，来满足机器人对管子装配精度的要求。

焊接机器人系统的工况是：多种管径、不同壁厚、不同管长的混流生产方式，控制系统既要满足焊接过程的管理、控制、监视，又要满足混流生产的协调、识别、通信等要求，对总控制系统的要求非常高，因此采用的是多级控制系统。第一级，用工控机作为主控计算机，接收上工序：管径、壁厚、管长、法兰（套管）规格、转角等信息数据，经计算处理后，产生相关控制信息，传给下一级；第二级，由逻辑控制模块接收上级传入的控制信息，完成定位、上下料和焊接过程控制，将控制信息转换成相应控制代码，控制伺服驱动系统完成小车定位和夹紧机构，同时将控制代码传送给机器人控制系统；第三级，机器人控制系统，自动选择相应的运行程序，通过传感系统自行完成焊缝检测和跟踪，由逻辑控制模块发出引弧指令，同时控制伺服驱动系统旋转管子，并控制焊接速度，协调控制完成焊接过程。

整个生产过程中，逻辑控制模块负责故障监控、保护、协调和管理工作。多级控制系统的优点是充分发挥每级控制器的优势，保证总控制系统的稳定和可靠。多级控制系统，如图1所示。

为克服管子的椭圆、挠曲、装配间隙等问题，采用自动卡盘和伺服电气传动方式。针对管长范围0.8～ 6 m特点，采用基于控制信息的小车伺服定长系统，自动适应不同管长。

船舶管系焊接机器人已经在文船生产应用，见图2根据焊接工艺的要求，对不同壁厚的管子，内角焊采用1-2层焊接，外角焊采用1-3层焊接，并按不同的焊角要求，采用不同的焊接工艺参数。

管件焊接所需数据、指令，从操作台上的彩色触摸液晶屏上可直接输入。

船舶管系焊接机器人加工效率：该系统配备2名管铜工和1名焊工，年产管子20000根。按每人每月生产100根管子计算，相当于16名管铜工、焊工的工作量，并节省了大量的打磨工时。

节能减排效果和经济效益分析：应用管系焊接机器人系统，管子焊缝成形好，不用打磨；减少了管子吊运次数，即节省了起重机吊运次数；同时节约了打磨机的能耗。

船舶管系焊接机器人系统，按年产管子20000根、人工成本7万元/年计算，3个人做了16个人的活，可节省人工成本91万元；同时节约起重机、打磨机的能耗，每年折算为3万度电，可节省电费3万元。

6 结语

船舶管系焊接机器人系统，实现了管子-法兰（套管）自动化焊接生产，质量保证，焊缝美观，生产效率高，节约大量的焊接工时和打磨等后续处理工时，产生较大的经济效益。同时，减少了焊接中对焊工生产技能的依赖，只要有基本技能，凭借设备辅助，就能够达到管系焊接的工艺、质量要求。另外，船舶管系焊接机器人系统，能够为船企的节能减排作出贡献。

参考文献

[1] 曹凌源，赵伯楗，林涛. 船舶管系机器人焊接系统研制；

[2] 许小平. 高效焊接在船舶管系制造中的发展及应用；

焊接机范文第5篇

关键词：焊接机器人；控制系统；研究

随着以计算机技术为支撑的集成与柔性制造系统在近些年的不断发展，促进机器人系统同现代工业产业中其他自动化系统一体化发展已经成为了一种必然的发展趋势。由于现代社会机器人生产技术更新速度的提升，以及社会发展的要求，对机器人内部的控制系统进行研究，提升该系统中硬件与软件结构的开放性则成为了当前相关研究者重点的工作内容。

1控制系统内部结构研究

焊接机器人其内部系统的控制器主要是由计算机、PLC以及机器人的控制器这三大主要部分组成。在机器人的日常工作过程中这三部分除了要对机器人的动作进行有效的控制之外，还需要完成对相关信息数据的输入与输出的控制。其中，主控制部分主要是按照示教盒发出的信息数据生成自身工作流程，通过对流程进行详细的运算来计算出各个轴需要完成的运动指令，计算完成后，将结果发送给伺服驱动；而后，伺服驱动便开始处理来自于主控部分的指令，从而产生驭动电流。在驱动伺服电机时，依靠的是PLC控制系统，其主要是通过对输出和输入信号数据的控制，在机器人进行作业的过程中，通过连接输出和输入接口的方式向焊机发出相应的焊接工作指令，并实时监控焊机实际工作情况，控制周边的系统装置，保证焊机的正常运行。

此外，因PLC是被放置在机器人的控制系统中的控制器内的，所以，机器人也可以独立的完成一些对小系统进行全部控制的工作任务。系统可以通过对机器人与其周边配套装置进行统一控制、管理以及采集相应传感器信号的方式，来监视整个传感器系统。当机器人系统在工作过程中出现故障时，控制系统将报警并同时停止所有控制作业系统。并且，为了保证机器人系统正常的工作情况不会受到内部与运行设备的较大影响，机器人系统中辅助设备的功能性也需要满足焊接机器人的相关要求。如图1所示：

图 1 控制器内部流程示意图

2驱动系统研究

焊接机器人内部的驱动系统采用的主要是一体化的设计方式，其内部所有的轴都是由带有数字化交流功能的伺服电机所驱动的，且该类型的交流伺服驱动内部的过载、缺相、过流和超差等现象还受到了多种保护，使得其运行性能更加的安全稳定，保证机器人系统不仅能够精确、高速且稳定的运行下去，还方便维修人员定期对机器人进行维修和养护[1]。从该机器人日常工作情况来看，其运动的轨迹十分明确、自身重复定位的精度也在零点五毫米之内，其手臂上的每一个关节都相当于一个简易化的伺服机构，且每一个关节都设置了一个控制伺服环，方便为管理人员及时提供误差数据。

因为机器人的控制系统中应用了PID这一独立关节的伺服控制，所以机器人带有一定的非线性特点，即机器人在工作过程中产生的惯性力、关节之间的藕联以及其重力均都同其自身的位置姿势和工作的速度相关，带有一定的变化性。但因为机器人内伺服系统反馈的系数是确定的，所以，当机器处于高速、变速或者是荷载力发生变化的情况下工作时，其自身的精确度就会产生一定的影响。焊接机器人主要是在工业环境下完成工作，这使得其在快速性、变荷载力等方面都有十分严格的要求[2]。

3软件系统研究

目前，焊接机器人使用的软件系统主要是由PC Windows、KSS和OPC Server这三大软件系统构成。机器人的软件控制系统主要需要完成的是以下几项基本的模块功能：数据库信息的存取、人机界面切换、控制机器人的运动、处理报警信息、操作电机驱动器、串行通讯等方面的内容[3]。其中Windows系统是已经经过了专利授权，且被安装于机器人软件模块控制系统中数据库内部PC系统中的一个基本的操作系统，其主要负责的是操作机器人的行为以及编写相关的运行程序；KSS系统主要负责的是控制机器人的工作。

4结束语

总而言之，通过对当前工业行业使用的焊机机器人其内部系统结构、各个硬件和软件的逻辑模块以及电源控制系统等方面的分析和整理，从而对该类型机器人内部各个模块之间的连接形式以及相对应的开发工具有了进一步的了解。就目前来看，焊接机器人其自身的控制系统中的控制器设备使用的主要是工业控制计算机设备、编码器采用的反馈输出的方式、软件和硬件运用的则是模块化的设计方式。

参考文献：

[1]金林.基于EtherCAT总线的焊接机器人控制系统研究[D].华南理工大学，2013.

焊接机范文第6篇

关键词：焊接机器人;控制系统;发展趋势

焊接是一种将材料永久连接，成为具有给定功能的结构的制造技术。焊接加工一方面要求焊工要有熟练的操作技能，在另一方面，我们不得不承认焊接是一种在相对较差的环境中所进行的一项高危险性工作。焊接是工业生产中非常重要的一种加工手段，焊接质量高低直接影响着产品质量的好坏。焊接机器人是机电一体化的高科技成果，它具有提高焊接质量和劳动生产率、改善工人工作条件、降低工人劳动强度、缩短产品准备周期等特点。随着我国制造业先进技术的发展，自动化和智能化的焊接工艺逐渐成为一种必然的发展趋势，焊接机器人在各个方面均能满足生产需求，所以采用机器人进行工业焊接已经成为焊接技术智能化的重要标志。

一、我国焊接机器人的发展

1.焊接机器人的发展

焊接机器人从研发至今，经历了三个具有标志性的阶段。第一个阶段的焊接机器人是一种很难适应外界环境变化的示教再现型机器人，不具备外界信息的反馈能力，操作很简单，在现代化工业生产中的应用受到很大限制，但仍在一些生产线上应用。在第二个阶段的发展中，焊接机器人在工作时借助传感器获得的信息，开始具有感知能力。这类机器人可以灵活调整工作状态，可以在适应环境的情况下完成设定的工作任务。现阶段，我们研究的重点对象则是智能型的焊接机器人。这类机器人不但具有前两个阶段焊接机器人的所有功能，甚至还可以进行编程，可以很好地适应外部环境，仅仅通过简单的操作就能够完成较为复杂的动作。

2.焊接机器人的发展现状及趋势

目前，焊接机器人的工业生产主要应用在汽车、工程机械等大型机械类行业。焊接机器人焊接的产品质量稳定，对工人劳动的环境和条件也有很大的改善，最重要的是能够提高劳动生产效率。正因如此，焊接机器人的研究方向必然朝着专用化、智能化的方向发展。就目前的形势来看，人工劳动力成本逐渐上涨，随着技术的发展，焊接机器人在性能不断提升的同时价格将逐渐下降，可以说，焊接机器人的应用会越来越广泛。从机器人技术发展趋势看，焊接机器人日后将会朝着全数字化、高度集成化、智能化的方向高速发展。智能化的特点体现在参数的在线自调整功能，具有参数记忆功能，以及故障诊断的功能等方面。

二、焊接机器人控制系统的研究

1.焊接机器人的关键技术

焊接机器人的重要组成部分包括传感器、控制器和执行器。其中传感器的作用日益重要，焊接机器人系统中的激光传感器和力传感器等都是相对于早期机器人较为先进的技术，这些传感器的应用能够实现焊缝跟踪和自动定位等，大大提高了焊接机器人的工作性能和对工作环境的适应性。为进一步提高焊接机器人的智能化和适应性，控制系统中还应用了很多其他技术。例如，目前的技术水平还不能达到完全的自主焊接的程度，所以极为需要采用遥控焊接技术。通过遥控焊接，可以使人在离开现场的安全环境中对焊接设备和焊接过程进行远程监视和控制，从而完成整套的焊接工作。遥控焊接在一些不适合人类亲临现场的环境中就显得尤为重要了。

2.焊接机器人的控制系统

机器人控制系统是机器人的核心，是根据控制指令以及传感器所采集的信息来控制焊接机器人完成设定的动作或指令。焊接机器人的控制系统重点研究开放式、模块化控制系统。同时，开放式机器人控制器也是当前控制系统的主流和发展趋势。现阶段应用最为广泛的便是伺服控制系统。伺服控制系统是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统，其作用是使输出的机械位移或转角准确地跟踪输入的位移或转角。伺服控制系统的控制柜相对小巧，通过模块化结构的改变大大提高了系统的可靠性、易操作性及其可维修性。控制系统的性能进一步提高，并且实现了软件伺服和全数字控制。机器人控制器的标准化、网络化以及网络式控制器已成为目前研究的热点。

三、结语

就我国目前的情况来看，对于焊接机器人控制系统的研究还处于理论大于实际操作的层面，对于很多在实际应用中可能出现的问题考虑并不是很深刻。所以，在我国工业制造的智能化转变中，这种焊接机器人的研发和应用就显得尤为重要。另一方面，还要加强对焊接机器人的实际应用，及时发现问题，解决问题。可以想象，在未来焊接机器人会向着集成化方向发展，具有感知环境变化的适应能力，智能水平大幅提高。

参考文献：

[1]彭园，张华，叶艳辉，乐健.移动焊接机器人控制系统设计[J].

热加工工艺，2015（5）.

[2]迟宁.焊接机器人智能控制程序的研究与实现[J].北方工业大

学，2011（5）.

[3]张小衡，李汶周.焊接机器人系统通信接口分析与设计[J].通

讯世界，2014（19）.

[4]毛志伟，潘际銮，张华.狭小空间直角角焊缝移动焊接机器人

焊接机范文第7篇

[关键词]焊接机器人；系统；发展趋势

中图分类号：TP242 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）27-0018-01

一、 前言

随着国内外对科学技术的不断重视，机器人研究水平也是科技水平中非常具有代表性的一种。焊接机器人在国内外的应用越来越广泛，越来越受到重视。

二、国内外工业机器人的发展

机器人技术作为先进制造技术的典型代表和主要技术手段，它在提升企业技术水平、稳定产品质量、提高生产效率、实现文明生产等方面具有重大作用。大工业革命曾使人沦落为机器的奴隶，而机器人的诞生和广泛推广应用又重新使人类恢复了尊严。

美国是最早出现工业机器人的国家，1954年美国的G.C.戴沃尔发表了“通用重复型机器人”的专利论文，第一次提出“工业机器人”和“示教再现”的概念。1959年美国Unimate公司推出第一台工业机器人。1967年日本从美国引进Unimate和Versatran等类型的工业机器人以后，结合国情，面向中小企业，采取一系列鼓励使用工业机器人的措施，率先在汽车制造业的喷涂、焊接、装配等重要工序中得到应用。并以此为契机，向其它产业渗透。

在我国，人工焊接仍然占据焊接作业的主导地位，人工施焊时焊接工人经常会受到心理、生理条件变化以及周围环境的干扰。在恶劣的焊接条件下，操作工人容易疲劳，难以较长时间保持焊接工作稳定性和一致性，而焊接机器人则工作状态稳定，不会疲劳。随着国外及国内对工业机器人在焊接方面的研究应用，我国也开始了焊接机器人的研究应用。在引进国外技术的基础上，中国于20世纪70年代末开始研究焊接机器人。1985年哈尔滨工业大学研制成功我国第一台HY-1型焊接机器人。1989年北京机床研究所和华南理工大学联合为天津自行车二厂研制出了焊接自行车前三脚架的TJR-G1型弧焊机器人，为“二汽”研制出用于焊接东风牌汽车系列驾驶室及车身的点焊机器人。上海交通大学研制的“上海1号”、“上海2号”示教型机器人也都具有弧焊和点焊的功能。20世纪节式机器人。1999年北京机械工业自动化研究所机器人中心研制的AW-600型弧焊机器人工作站，采用PC工控机控制和PMAC可编程多轴控制系统，于1999年4月通过了国家机械工业局的鉴定。1999年7月15日，国家863计划智能机器人主题专家验收通过了由“一汽”集团、哈尔滨工业大学和沈阳自动化研究所联合开发的H-100A型点焊机器人。

三、我国焊接机器人应用现状

我国目前的焊接机器人以引进为主，尤其是弧焊机器人，大约占95%左右，而国产弧焊机器人由于元器件质量及配套技术等诸多因素，一直未能主导国内焊接机器人市场。因此在焊接机器人应用技术中反映出的问题，基本上源于进口焊接机器人的特定背景。在80年代后期开始引进的第一批弧焊机器人的厂家，基本上是零星购进，由于经验不足，国内基础技术条件不成熟，缺乏配套的机器人周边设备，技术人员素质较低以及缺乏科学和有效的管理，致使在焊接机器人引进初期，在实际生产中未能充分发挥作用的现象比较普遍。

经过几年的摸索实践，进入90年代初期以来进臼焊接机器人的大多数厂家基本上注意到了这些问题，大都随机器人本体购置了比较完善了的设备，如变位机、移动回转装置以及部分传感系统，并注意到购进后与厂商维持技术服务、人员培一训、管理方法等基本环节。同时开展与国内科研院、所及高等院校的技术合作，委托或配合进行焊接机器人设备的功能开发、软件编程等工作，使得近年来的焊接机器人应用具有一定的成效和积极影响。

焊接机器人系统的操作编程开发。这里主要是指对焊接机器人系统的操作性与离线编程功能的开发。大部分应用单位都已注意到熟练操作焊接机器人并尽可能地通过软件编程开发其功能的重要性。对于初次引进焊接机器人的单位，进行这项工作的实际而有效的途径是首先要充分利用制造厂商的售后技术服务，抓住本单位操作技术人员的培训环节，仔细研读随机技术文件，熟练实际操作。同时注意与有经验、有开发实力的厂、所及高校联合，缩短机器人的安装调试周期，使其尽快投入正常运行。这些作法在许多较为成功的引进开发使用单位都具有深刻体会。如北京永茂塔机塔架铰点焊接开发应用实践。

四、焊接机器人系统研究

1.系统结构

系统控制器由计算机控制、PLC控制和机器人控制器控制等方式组成。除了控制机器人动作外，还进行输人输出控制等。主控部分按照示教盒提供的信息生成工作程序，并对程序进行运算，算出各轴的运动指令，交给伺服驱动，伺服驭动部分将从主控来的指令进行处理，产生伺服驭动电流。驱动伺服电机，KUKA采用内置PLC，其主要进行输人输出控制，控制在机器人进行作业的时候，通过输人输出接口，给焊机发出焊接指令，并监控焊机的工作情况，同时还可对周边装置进行控制。

2.控制原理分析（驱动系统）

驱动系统采用机电一体化设计、所有轴都是由数字化交流伺服电机驱动，交流伺服驱动系统有过载、过流、缺相、超差等各种保护，性能安全可靠先进的设计令机器人能够高速、精确、稳定的运行，并易于维护。机器人运动的孰迹十分精确、重复定位精度小于0.5mm。机器人手臂的每个关节都可当作一个简单的伺服机构，每个关节控制都有一个伺服环，以提供位置误差信息。机器人采用了独立关节的PID伺服控制。机器人具有非线性特点，即惯性力、关节间的耦联及重力均与机器人的位姿或速度有关，是变化的，但伺服系统的反馈系数是确定不变的，因此这种控制方法难于保证在高速、变速或变载荷情况下的精度。由于工业机器人在工业环境下，对其快速性与变载负荷都有严格要求，固在控制方法上仍采用传统的单关节PID控制，从设计方便考虑，我们选择相应的集成驱动芯片，实现单性可逆驱动，利用单片定时器产生PWM脉冲调制信号，检测元件为旋转变压器，检测信号转换后送入关节控制器，并与控制器中的设定参数比较，产生偏差信号，控制驱动器驱动电机。

如果要让一个以上的关节同时运动，那么各运动关节的力和力矩会产生互相作用，而且能对每个关节适当地应用位置控制器、速度控制器、加速度控制器。因此，要克服这种相互作用，就必须附加补偿。要确定这种补偿，就需要分析机器人的动态特征，对各关节间的耦合和补偿。

五、焊接机器人的发展及趋势

据不完全统计，服务于焊接加工领域的焊接机器人占全世界在役的工业机器人中的一半左右。其实，焊接机器人就是在焊接生产过程中，代替焊工从事焊接任务的工业机器人。这些焊接机器人中，只有少数是专为某种焊接方式设计的，而大多数的焊接机器人就是在通用的工业机器人装上某种焊接工具而构成的。在多任务环境中，一台机器人并不仅仅完成焊接作业，甚至还可以完成包括焊接在内的取物、搬运及安装等多种任务。编程人员可以向机器人输入相应的程序指令。机器人可以根据程序指令自动更换机械手上的工具来完成相应的任务。因此，从某种意义上来说，工业机器人的发展历史就是焊接机器人的发展历史。

六、结束语

焊接机器人技术的发展极大程度的解放了人工劳力，也保护了人们的安全，更是科技发展进步的体现，但是该技术还需要进一步完善和提高。

参考文献

[1] 王锐.焊接机器人控制系统研究分析.电子世界.2013年3月，第2期，166-168.

[2] 王涛.浅谈焊接机器人的应用与发展.科技致富向导.2012年4月，第4期，243-247.

焊接机范文第8篇

关键词：汽车横梁自动焊接机单片机

中图分类号：TG43 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）01（a）-0000-00

汽车横梁自动焊接机是用来实现汽车横梁自动焊接而设计制作的，该焊接机主要是由焊机机身、工件夹紧和旋转系统、焊机电源控制系统、气压传动系统以及单片机控制系统组成。自动焊接机的硬件主要包括控制芯片、电机驱动芯片、伺服电机、液晶显示器、电磁阀、继电器及光电传感器等，控制系统的设计主要包括这些硬件的选型和电路的设计。[1]

1 单片机选型与设计

自动焊接机控制系统的硬件选型首要是主控芯片的选型，在设计中我们只要芯片的功能大小满足我们的设计要求并稍有赢余即可无须浪费资源增加成本，根据作者以往的学习和开发经验，我们选用STC半导体公司12系列中资源较丰富的STC12C5A32AD作为本设计的主控芯片。该款芯片的I/O引脚、片内Flash和功能模块全部符合设计要求，因此选用这款芯片还是比较合适的。它是单时钟/机器周期的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。

2 输入信号采集电路设计

自动焊接机控制系统的信息采集主要包括，焊接前对焊缝类型和焊管尺寸、焊枪移动速度等相关参数运用一组按键进行输入；焊接过程中对工件位置及焊枪位移等相关信息运用光电传感器进行实时监控。

2.1键盘信号采集

键盘可以分为两种，一种是编码键盘另一种是非编码键盘，非编码键盘是通过软件来识别闭合键的键码。自动焊管机控制系统中也是运用的行列式非编码键盘。行列式键盘是指将I/O口线的一部分作为行线，另外一部分作为列线，行列的交叉点用来设置按键。行列数的乘积数就是可以设置的按键个数，这样的设计就可节省大量的I/O口线。

2.2 光电传感器信号采集

光电传感器的主要作用是用于位置的检测，它是各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件，它是将外界信息转换成电信号的装置，光电传感器首先把被测量的信号变化转换成光信号的变化，然后光电元件再将光信号转换成电信号。这样就可以将非电量转化成电量。

控制系统的传感器的公共电压是24V，单片机的工作电压是5V，所以传感器的信号不可以直接接到单片机的相应引脚上，要借助于一些硬件电路或元器件来将24V的电压转化为5V的电压，然后再接到单片机相应的引脚上。在实际的电子电路系统中，不可避免地存在各种各样的干扰信号，若电路的抗干扰能力差将导致测量、控制准确性的降低。常见的信号隔离方法有光电耦合和变压器隔离等，本系统设计采用光电耦合方式进行隔离，以消除模拟信号对数字信号的干扰。[2]

3系统输出电路设计

3.1 气动元件控制电路设计

电磁阀指在气体或液体流动中受电磁力控制开闭的阀体，大量应用于液压机械、气动系统中。线圈不通电时，可动铁心由于受到弹簧的作用而与固定铁心脱离，阀门处于关闭状态。当线圈通电时，可动铁心克服弹簧作用与铁心吸合，阀门处于打开状态。这样就控制了液体或气体的流动，流体推动气缸转换为物体的机械运动，完成进给、往复运动。本系统就是通过电磁阀的通断来控制各个气动回路中的相应动作。

该驱动电路主要是由一个光耦、一个三极管、一个二极管和一个电阻组成。为了防止干扰需要进行信号隔离，采用了型号为817的光耦。光耦输入端一个接5V电，另一端接单片机的信号输出口，当系统需启动电磁阀时单片机输出端输出低电平，此时光耦工作，光耦输出端接三极管9013的基极上，三极管的发射极接地，集电极接电磁阀。光耦工作就会使得三极管也工作，从而导通电磁阀的接地端，电磁阀通电工作。电磁阀两端反向并联二极管IN4007，目的是为了防止反向感生电动势烧坏三极管。

3.2 液晶显示电路设计

液晶显示模块根据其显示方式和内容的不同可以分为数显液晶模块、液晶点阵字符模块和点阵图形液晶模块。其中数显液晶模块只能显示数字和标识符号，液晶点阵字符模块只能显示数字和西文字符而点阵图形液晶模块即能显示数字、西文字符还能显示图形。自动焊管机在信息采集时要进行图形编辑故要选用点阵图形液晶模块。

LCD12864是一种图形点阵液晶显示器，它主要由行驱动器/列驱动器及128×64全点阵液晶显示器组成。[3]

3.3串行接口电平转换电路设计

自动焊管机根据用户的实际需求，对一些参数或运行方式要作修改，这就要求控制系统可以和PC机进行通信，PC机与设备进行通信常采用RS-232串行接口，RS-232串行通信接口的结构比较简单、技术相对成熟、且传输距离较远，现用单片机一般也把串行通讯口作为一个标准接口集成在单片机内，STC单片机的串行接口是一个可编程的全双工串行通信接口。可以运用RS-232进行两者的通信。

PC机的RS-232C串行通信接口与STC单片机的信号电平不一致，这就需要进行电平转换，因此需设计一个RS232和TTL电平转换电路，该电路设计借助了专用电平转换芯片MAX232，该芯片具有两路发送器和接受器，可同时进行两组电平的转换。MAX232共有16个引脚，其中VCC接5V电，还需外接5个电容进行电压匹配和电源去耦。其中R1IN为RS232电平发送端，R1OUT为转换后TTL电平接受端；T1IN为TTL电平发送端，T1OUT为转换后RS232电平接受端。

通过MAX232的TTL和RS-232的输入/输出端口，自动调节单片机串口的TTL电平信号和RS-232的串行通信信号的电平匹配。

3.4电源电路设计

在控制系统的硬件电路设计中，电源的设计是必不可少的，电源的设计是一个系统系统工程，要对电源功耗、电源分配和电源管理监控综合考虑。该控制系统单元电路较多且对5V电源的要求比较高，采用了芯片7805完成从12V到5V的转换，作为单片机5V单元的供电。

用芯片7805组成的稳压电源所需要的电路简单，而且芯片内部还有过热、过流和调整管的保护电路，采用TO-220 或TO-202封装。实际使用方便可靠。7805有三个端子分别是输入、输出和公共端。由7805芯片完成由12V的电源转化成5V电源的电路原理图如图3-4所示。必须特别注意的是，根据7805的工作原理可知，7805在电压转化过程中会产生热量，所以要给7805加上散热片。同时最好在7805的输出端加装一个滤波电容，容量在100UF/16V。

本系统的设计还涉及到传感器信号采集与信号放大，其中放大器等部分需要用到±12V电源和±24V电源，因此根据设计要求增加我们采用开关电源，该开关电源是可以直接输出两种电压值的电源。

参考文献

[1] 吴林， 陈善本. 智能化焊接技g[M]. 北京： 国防工业出版社， 2000. 1-8.

[2] 张玉盛. 焊接技术的现状和发展趋势[J]. 魅力中国， 2010， （26）： 204-204.

焊接机范文第9篇

关键词：激光跟踪系统 IGM焊接机械手 mini-i90

前言

我公司于2002年11月引进了IGM公司RTI-2000系列焊接机器人，主要用于300公里动车组车顶、侧墙等大部件焊接。该设备提高了产品的焊接强度与焊缝质量，减轻了焊工的劳动强度，提高了公司的生产效率。但是由于设备使用率大，随着使用年限的增长，设备电气系统不断老化，经常出现各种各样的疑难故障，如近期出现的激光跟踪系统焊接过程中强磁干扰的问题。

1 问题发生

该激光跟踪系统是由控制器给激光头发送打开激光指令，激光头向焊缝发射一条垂直方向上的激光线，由激光头内置摄像头接收焊缝反射回来的激光线并将图像信号返回激光控制器进行数据分析，把处理好的焊缝跟踪的坐标、破口宽度、填充区域等结果数据通过rs232通讯协议返回来给机器人，机器人根据这些结果来跟踪焊缝。由于焊接回路在焊接过程中会因为大电流产生强磁场，对电气设备、信号线路等会产生很大干扰。该机器人在焊接时焊缝成像杂乱无章，而模拟行走时图像稳定，说明故障为焊接干扰所致。

该干扰问题曾出现过多次，通过增加激光头与机械手间绝缘板，重新布置激光头通讯线避开焊接回路，更改通讯线屏蔽层屏蔽方式等减轻了干扰现象，但近期出现的干扰问题通过老方法已无法解决，经过数天排除亦无法找到行之有效的屏蔽干扰的方法，干扰问题导致了焊接时刚起弧便停止，严重影响焊接质量，需打磨返修，对生产效率及后续工序的生产产生了很大影响。

2方案设计

公司2005年引进的另一套IGM焊接机器人使用至今未出现过激光跟踪系统干扰问题，该机器人配置的是Servo Robot公司的SMART-BOX&mini-i60系列激光成像系统。而问题设备使用的是CAMI-BOX&mini-i90，前者具有精度更高，体积更小，跟踪效果好，成本较低等优点。由于生产任务紧，我们决定用备件库内唯一一套激光跟踪系统（控制器为SMART-BOX，激光头为mini-i60）对该老机器人进行升级，从根本上解决干扰问题。

2.1硬件升级安装

2.3激光控制器配置

2.4建立激光模板进行测试

激光部分配置完毕，将焊枪对至焊缝上，通过winuser建立对应焊缝的激光模板。手动打开激光看到识别点（红十字）后保存至激光即可进行模拟跟踪操作。观察跟踪正常用焊接试板进行试验并观察信号图像，发现干扰现象已经消失，成像非常稳定，升级成功！

3结语

激光控制器与KUKA控制柜的通讯是建立在rs232通讯协议上的，需双方rs232通讯协议配置正确才可以正常工作，再对模板加以优化即可。对于模拟时机械手下扎或者上抬量特别大，以至于不得不停止模拟的问题为偏置太大，清零即可解决。

焊接机范文第10篇

为了提高电路板焊接质量和焊接效率，改善焊接工人劳动条件，实现小批量电路板的自动化焊接，研制开发了一种智能三坐标台式自动焊接机。该系统具有智能化程度高、精度高、焊接速度快等特点，能够完成电路板上元器件的自动焊接；主要由滚珠丝杠三坐标运动机构、自动送锡机构、控制系统和上位机软件组成；通过电机与丝杠的相互配合，上下位机的相互通信，使得焊接过程操作简便，焊接质量优良，满足了实际使用要求。

关键词：

三坐标；自动；焊接机床；数控系统

一直以来，各个电子制造厂焊接电路板时运用的大多都是传统的手工艺焊接的办法，也就是人工手持电烙铁来进行焊接的办法，这样对焊接工人技能需求就很高，且存在许多缺点。首先是速度慢，由于人太过于自由灵活，稍微受点影响就会导致焊接位置偏移，带来焊接误差，还非常容易出操作事端，发生较多的工伤事故。因而这种焊接办法也在逐渐地被企业淘汰，与此对应的自动化焊接技术优势凸显，逐渐时兴起来。

1系统总体实现过程

本系统是将三坐标移动精确定位思想灵活应用到电路板焊点定位上，被固定在轴上的焊枪可在空间中X、Y、Z三个方向自由移动，从而实现焊点的精确定位并依照命令执行焊接动作。X、Y、Z的具体坐标移动的位置也就是电路板的焊点位置，从AltiumDesigner软件导出至Excel表格中，再由上位机采集通过串口传送给下位机，单片机接收到定位坐标后给定细分器脉冲来控制电机驱动器，驱动步进电机转动一定的角度，步进电机带动丝杠上的滑块实现三坐标的运动，通过焊枪的二维运动和焊台的一维运动相互组合，定位至要焊接的焊点。焊枪由x、z方向的两个步进电机来驱动丝杠，待x、z平面内定位完毕，y方向的步进电机开始运动，将载有电路板的焊台运送到焊接位置，再由步进电机组成的送丝机构向高频加热器的线圈内送焊丝，焊丝通过加热融化再加上烙铁头与焊锡的接触来进一步加热，即可对所需加工零件进行焊接，焊接时，温度由非接触式温度传感器检测，保证工作过程中的温度要求，当温度过高或过低时便可进行手动调节，使整个系统的操作更加人性化。焊接完成后，x、y、z轴方向的步进电机反转，并回到起始位置待命。

2控制系统设计

控制系统利用上位机导入电路板焊点位置的坐标数据，上位机和下位机通过串口通信，主要完成焊点坐标的信号传输，下位机接到上位机的焊点坐标后发出程序指令，电机驱动器接到指令后开始控制步进电机转动，进而控制丝杠滑动平台移动、通过坐标与步进电机的步距角还有丝杠的螺距之间的关系，设定相应的算法，使得三坐标准确定位。控制系统主要由步进驱动器、主控芯片、液晶显示屏等组成。主控芯片选用的单片机是Freescale公司的16位单片机MC9S12XS128。为了使步进电机移动的精度更高，从而使丝杠的传动更加平稳，我们选择了最大可16细分的ZD-6560-V4高性能步进驱动器。

3机械结构设计

机械部分主要是以实现x、y、z三个方向上的运动为主，此外还有对送丝系统的设计。焊枪固定在z轴方向的丝杠滑块上，同时z轴丝杠又被固定在x轴丝杠滑块上，并能自由移动，这样就实现了焊枪的二维移动。带有工件的焊台则固定在y轴丝杠滑块上，可实现焊台的前后移动。此机械结构各部分的相互结合实现了三个坐标上的运动，焊枪可在工件上的任何一个位置进行焊接。

4下位机程序设计

单片机在接到上位机传来的坐标信号后，发出终端，这时各个步进电机开始按指令执行，x，y，z三轴开始运动，定位至焊接点，等准备就绪之后送丝机构开始往下输送焊锡丝，同时给焊锡和烙铁头加热，二者温度都达到要求之后便开始焊接电路板，某焊孔焊接完毕后，x，y，z三轴复位，等待下一次中断信号，继续焊接电路板上的其他焊孔。

5上位机设计

上位机采用C#可视化语言编写，上位机软件可与单片机进行串口通信，在上位机中输入控件输入焊点坐标位置，通过串口将数据发送给下位机，下位机接到信号后再处理并控制烙铁头的运动。

6结束语

该三坐标自动焊接机床的数控系统借鉴三坐标测量机的设计原理，为焊接机能够实现精确定位焊点提供了较强的理论性依据。焊接精度高，系统采用丝杠传动系统实现焊枪在空间X、Y、Z方向的移动，在最大程度上保证了丝杠的直线性和分辨率微小化，从而保证了加工的精确性，提高了焊接的精度。该系统整体结构稳定，外形美观，制造成本低，软件结构开放，编程操作和维修简单，应用前景较好。

作者：王楠 俞双懋 单位：山东科技大学机械电子工程学院

参考文献

[1]张国雄.三坐标测量机的发展趋势[J].中国机械工程，2000，Z1：231-235+9.

[2]荣烈润.三坐标测量机的现状和发展动向[J].机电一体化，2001，6：8-11.

[3]唐斌，梁伟全.一种自动焊锡机的设计[J].自动化应用，2014（7）：50-51.