工业机器人点焊应用—焊钳的该如何选呢?

工业机器人点焊应用—焊钳的该如何选呢?
2023年03月15日 10:55 科技真菌

1.焊钳的种类

(1)从阻焊变压器与焊钳的结构关系上可将焊钳分为分离式、内藏式和一体式。

1) 分离式焊钳 该焊钳的特点是阻焊变压器与钳体相分离,钳体安装在机器人手臂上,而焊接变压器悬挂在机器人的上方,可在轨道上沿着机器人手腕移动的方向移动,二者之间用二次电缆相连,如图1所示。其优点是减小了机器人的负载,运动速度高,价格便宜。

图1

分离式焊钳的主要缺点是需要大容量的焊接变压器,电力损耗较大,能源利用率低。此外,粗大的二次电缆在焊钳上引起的拉伸力和扭转力作用于机器人的手臂上,限制了点焊工作区间与焊接位置的选择。

分离式焊钳可采用普通的悬挂式焊钳及阻焊变压器。但二次电缆需要特殊制造,一般将两条导线做在一起,中间用绝缘层分开,每条导线还要做成空心的,以便通水冷却。此外,电缆还要有一定的柔性。

2) 内藏式焊钳 这种结构是将阻焊变压器安放到机器人手臂内,使其尽可能地接近钳体,变压器的二次电缆可以在内部移动,如图2所示。

当采用这种形式的焊钳时,必须同机器人本体统一设计。其优点是二次电缆较短,变压器的容量可以减小,但是使机器人本体的设计变得复杂。

图2

3) 一体式焊钳 所谓一体式就是将阻焊变压器和钳体安装在一起,然后共同固定在机器人手臂末端的法兰盘上,如图3所示。

其主要优点是省掉了粗大的二次电缆及悬挂变压器的工作架,直接将焊接变压器的输出端连到焊钳的上下机臂上,另一个优点是节省能量。例如,输出电流12000A,分离式焊钳需75kVA的变压器,而一体式焊钳只需25kVA。

一体式焊钳的缺点是焊钳重量显著增大,体积也变大,要求机器人本体的承载能力大于60kg。此外,焊钳重量在机器人活动手腕上产生惯性力易于引起过载,这就要求在设计时,尽量减小焊钳重心与机器人手臂轴心线间的距离。

图3

(2) 点焊机器人焊钳从用途上可分为X形和C形两种,如图4所示。

图4

X形焊钳则主要用于点焊水平及近于水平倾斜位置的焊缝;C形焊钳用于点焊垂直及近于垂直倾斜位置的焊缝。

(3) 按焊钳的行程,焊钳可以分为单行程和双行程。

(4) 按加压的驱动方式,焊钳可以分为气动焊钳和电动焊钳。

(5) 按焊钳变压器的种类,焊钳可以分为工频焊钳和中频焊钳。

(6) 按焊钳的加压力大小,焊钳可以分为轻型焊钳和重型焊钳,一般地,电极加压力在450kg以上的焊钳称为重型焊钳,450kg以下的焊钳称为轻型焊钳。

2.焊钳的结构

点焊机器人用的焊钳都是所谓的“一体式”焊钳。这样的焊钳,无论是C型还是X型,在结构上大致都可分为:焊臂、变压器、气缸或伺服电机、机架、浮动机构等。

C型焊钳结构及部件名称图如图5所示。 X型焊钳结构及部件名称图如图6所示。

(1) 焊臂点焊机器人焊钳的焊臂按照使用材质分类主要有铸造焊臂、铬镐铜焊臂和铝合金焊臂三种形式。由于材质的不同,所以相应的结构形式也有所区别。

(2) 变压器与焊接机器人连接的焊钳,按照焊钳的变压器形式,可分为中频焊钳和工频焊钳。中频焊钳是利用逆变技术将工频电转化为1000Hz的中频电。这两种焊钳最主要的区别就是变压器本身,焊钳的机械结构原理完全相同。

(3) 电极臂按电极臂驱动形式的不同,可分为“气动”和“电机伺服驱动”。

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