多功能焊槍夾具在焊接機器人中的應用

沈正彪 張雪霞 張斌 吳興全 朱興貴

【摘 要】本文主要介紹了一種基于焊接機器人的多功能焊槍夾具，它可以解決機器人焊接空間死角問題、焊接方式單一問題、實現其多角度焊接，遠距離焊接，并使操作簡單，易于調節(jié)和控制，成本低廉，在實際焊接生產中發(fā)揮著很大作用。

【關鍵詞】焊接機器人;焊槍夾具;遠距離焊接

中圖分類號： TG115_28文獻標識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）08-0144-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.08.062

【Abstract】This paper mainly introduces a multi-function welding torch fixture based on welding robot， which can solve the dead angle problem of robot welding space， single welding mode， realize multi-angle welding and long-distance welding， and make the operation simple， easy to adjust and control， low cost， and play a very important role in the actual welding production.

【Key words】Welding robot; Welding torch fixture; Long-distance welding

0 序言

當前，世界制造業(yè)已經進入到21世紀當中，各種先進制造技術層出不窮，如3D打印、多軸數控加工等等，但是這些加工方式都無法取代焊接技術。通過焊接的方式，能夠高速、高效、精確的完成機械加工。焊接是一項技術要求高，勞動環(huán)境惡劣的工作，在很多情況下人們采用焊接機器人代替人工作業(yè)。[1]目前焊接機器人在船舶、化工、汽車、機械制造等行業(yè)得到應用，這些場合多數為平板焊或點焊，機器人能很好地完成焊接的工作[2]。但有些位置焊接機器人的手臂達不到，或者焊接的工件比較大，難以移動，由于角度問題導致無法施焊，該設計制作的多功能焊槍夾具很好的解決了機器人焊接大復雜構件可達性的問題。

1 多功能焊槍夾具的介紹

在焊接生產中，遠距離焊接、仰焊和死角處的焊接等占有很大比重，而傳統(tǒng)的焊接機器人很難實現，只能進行短距離和簡單的焊接，達不到理想的使用效果，使焊接機器人的功能具有局限性。多功能焊槍夾具就是相當于在原有焊接機器人的手臂上增加關節(jié)，使自由度增加，擴大焊接范圍，同時又采用了螺栓和桿件，進行調節(jié)角度，從而解決常了規(guī)機器人焊接死角、焊接方式單一的問題，并且實現了其多角度焊接，遠距離焊接。

2 多功能焊槍夾具的構成及調節(jié)過程

如圖所示，為方便說明，將焊接機器人簡化成包括立柱1、支架2、夾具3、夾具4、螺栓5的結構，桿件6到螺栓12是我們設計的多功能焊槍夾具。支架2一端與立柱1連接，另一端與夾具3連接，夾具3與夾具4通過螺栓5連接，桿件6上端套在夾具3、夾具4組成的套筒內，螺栓7連接桿件6和桿件8，桿件8套在桿件6內，螺栓15活動連接桿件9和桿件8，螺栓10連接桿件9和桿件11，桿件11套在桿件9內，螺栓14將夾頭一端連接在桿件11上，夾頭另一端通過螺栓12緊固，焊槍13安裝在夾頭內，擰松螺栓14，焊槍13可以轉動180度;擰松螺栓12，可以使焊槍13上下移動或者進行360度旋轉。

進行焊接時，可以擰松螺栓7，調節(jié)桿件8，可旋轉或拉低焊槍位置;可以擰松螺栓15，調節(jié)桿件9的角度，以此調整焊槍的角度;可以擰松螺栓14，以此調節(jié)焊槍的角度;可以擰松螺栓12，以此調節(jié)焊槍等的上下位置，同時可以使焊槍轉動360度，使焊槍位于合適位置姿態(tài)。普通焊接機器人，加上上述的多功能焊槍夾具后，焊槍可以達到的位置和姿態(tài)具有更大的范圍，焊接的范圍和適應性更加廣泛。[3]

3 多功能焊槍夾具的主要特點

a、解決了焊接機器人死角（很多位置難以施焊）問題;

b、增加了焊接的方式，可以實現仰焊、立焊、遠距離焊接等;

c、易于調節(jié)方向;

d、維護生產成本低，經濟性好。

4 應用

隨著科技的發(fā)展，未來的焊接技術逐漸向著焊接機器人領域發(fā)展，然而受到焊接機器人本體結構尺寸的局限，焊接機器人工作范圍是有限的。在水利水電領域中，水電站鋼結構閘門往往結構尺寸較大，焊縫所在位置空間狹窄，且焊縫長度比較長，一般采用多層多道焊，焊接工作量大，人工施焊難度較大，此時采用機器人焊接則可以大大降低焊接難度，且能夠保證焊縫質量。然而，水閘門尺寸較大，焊縫所處位置較深，焊接機器人手臂無法到達，此時多功能焊槍夾具就能發(fā)揮其作用，能夠擴大焊接機器人手臂工作范圍，完成焊接任務。以此類推，多功能焊槍夾具應用的范很廣，不僅能夠實現不易焊接位置的施焊，還能夠擴大機器人工作的范圍，大大提高生產效率。

5 結論

隨著經濟的發(fā)展，焊接機器人在制造行業(yè)中發(fā)揮著十分重要的作用，使得焊接生產更加高效率、高品質，尤其是多功能焊槍夾具的應用，彌補了焊接機器人原本只能進行短距離焊接和焊接角度受限的不足，解決了焊接機器人死角問題，增加了焊接的方式，可以實現仰焊、立焊、遠距離焊接等。然而由于機械化的普及，對焊槍夾具的精度要求也越來越高，所以要提高焊槍夾具的精度、穩(wěn)定性才能夠滿足用戶的需求，才能夠提高制造企業(yè)的競爭力。

【參考文獻】

[1]汪吉東.焊接夾具在焊接機器人當中的應用[J].科技創(chuàng)新與應用，2017（29）：160-161.

[2]曹麗婷，李海濤，楊翡.管道焊接機器人焊槍姿態(tài)智能控制系統(tǒng)[J].計算機仿真，2005，22（4）：206-209.

[3]昆明理工大學.一種焊接機器人的多功能焊槍夾具：中國，CN201720317917.3[P].2018-01-12.