1.3　焊接機器人系統的主要配套設備與保養

要使焊接機器人系統能夠順利完成工件的焊接，還需要有相應的配套設備。主要有工業機器人的底座，工件的固定工作臺，工件的變位、翻轉、移位裝置，工業機器人的龍門機架、固定機架和移動裝置，通風除塵設備和安全圍欄等。

工件的固定還需要有治具和夾具，還可能需要配備清槍、剪絲裝置和焊鉗電極的修整、更換裝置等輔助設備。大部分工業機器人的生產廠家都有自己的標準配套設備可供選用，如果選用非機器人生產商的配套設備，必須考慮兼容性問題。

1.3.1　變位機的種類

變位機是用來帶動待焊工件，使其待焊焊縫運動至理想位置，方便施焊作業的設備。變位機可使焊縫處于水平或船型位置，易于獲得質量高、外觀好的焊接接頭。變位機在焊接機器人系統中占有重要的地位，種類比較多，應根據實際情況選擇。

變位機是一個品種多，技術水平較高，小、中、大發展齊全的產品。變位機在技術上分普通型和無隙傳動伺服控制型兩類，額定負荷范圍達到0.1～18000kN。生產焊接操作機、滾輪架、焊接系統及其他焊接設備的廠家，大都生產焊接變位機；生產焊接機器人的廠家，大都生產機器人配套的焊接變位機。但以焊接變位機為主導產品的企業非常少見，德國Severt公司、美國Aroson公司是比較典型的生產焊接變位機的企業。德國CLOOS、奧地利IGM、日本松下等工業機器人公司都生產與機器人配套的伺服控制焊接變位機。

1.焊接工作臺

若被焊工件的焊縫少，或處在水平位置，或對焊接質量要求不很高，焊接時不需工件變位，可以將工件固定在工作臺上。工作臺上面可以固定一個或多個夾具，機器人在各工位間來回焊接，雖然操作工人需要翻轉工件和裝卸工件才能完成一個工件的焊接，但可節省一套工件變位（翻轉）機等的投資，且生產節拍一般也能保證。如圖1-11所示。

2.旋（回）轉工作臺

旋（回）轉工作臺只有一個使工件旋轉的臺面，沒有傾斜功能。工作臺上的旋（回）轉盤是由電動機驅動，可以實現無級變速。旋（回）轉工作臺多用于環形焊縫的焊接，即轉盤帶動工件旋轉，機器人將焊槍定位在工件上方進行焊接。此類旋（回）轉工作臺通常采用圓形工作臺面，可以設計成兩工位的旋（回）轉工作臺，每次轉動180°，把工件輪流送到焊接工作區和工件上下料區。也可通過分度機構驅動臺面作分度轉動，每次只轉動30°、45°、60°或90°，將固定在轉盤周邊的工件依次送入、送出焊接區。如把工件固定在轉盤中心，則可將工件的不同側面分別轉向機器人以便焊接。如圖1-12所示。

3.旋轉傾翻變位機

旋轉傾翻變位機（見圖1-13）是在上述旋（回）轉工作臺的基礎上增加一個使轉盤能傾斜的軸。該類變位機的旋轉軸大多由伺服電動機通過變速箱驅動，閉環控制，無級調速，可與工業機器人實現聯動。傾斜軸有氣缸驅動的也有電動機驅動的，但氣缸只能傾斜有限的幾個選定角度，并用定位銷鎖定位置，而電動機驅動的可實現無級定位。轉盤可由電動機驅動連續轉動或通過分度機驅動作分度轉動。此類變位機可以使工件焊縫處于水平或船形位置。但一般最大傾斜的角度有限，一般只能向下傾斜90°～120°。這種變位機多用于重心較低、較短小的工件。

4.翻轉變位機

翻轉變位機是由頭座和尾架組成，適用于長工件的翻轉變位，如圖1-14所示。一般由伺服電動機驅動頭座轉盤，采用碼盤反饋實現閉環控制，可以任意調速和定位。但也可通過分度機構驅動，翻轉幾個固定的位置。尾架的轉盤軸為被動軸。通常頭座、尾架之間用一個長方形框架連接起來，框架上裝有固定工件的夾具。有時也可利用長工件本身來連接頭尾座，但注意裝配定位焊后工件要有足夠的剛性和強度來傳遞扭矩，以便能正常運動。

1.3.2　變位機的維護與保養

1.變位機的安全操作

①變位機須由專門人員操作，嚴禁超載使用本設備進行焊接作業。

②吊裝工件時，不得撞擊工作臺，避免造成設備損壞。

③當工作臺上裝有工件，進行翻轉時應當避免工件碰撞到地面。

④每次變換工作臺旋轉方向時，須確認工作臺靜止后再變向。

⑤選用合適的螺栓工件，防止側翻時工件從工作臺滑落。

⑥低溫使用本設備時，必須空載運行5min預熱后再工作。

⑦每次使用設備前，須確保翻轉限位器靈敏、可靠。

⑧設備有異常聲音或故障時必須停用，嚴禁設備帶病運行。

2.變位機的日常保養

①每天使用設備前，清除旋轉齒輪及翻轉齒輪上的污物并適量加注潤滑油。

②每天使用設備前，檢查設備電纜線的完好性，發現破皮、斷裂、接觸不良等及時修復。

③每次焊接完工件后，及時清除工作臺上的焊渣等。

④每天工作結束后，認真如實填寫設備交接班記錄，詳細記錄設備運行情況。

3.變位機的一級保養

①每次一級保養時，清除配電箱內灰塵，并檢查緊固配電箱內各部位接線端子。

②每次一級保養時，檢查工作臺回轉軸及軸承是否順暢，有無異響，及時更換受損軸承。

③每次一級保養時，檢查回轉、翻轉變速箱的潤滑油，及時更換或添加。

④認真填寫設備定期保養記錄。

1.3.3　外圍設備的保養

本書所指外圍設備主要有清槍站、通風除塵設備和安全圍欄兩部分。安全圍欄是保護人身安全、保證安全生產的重要屏障，其保養的重點是安全防護開關是否正常工作，連接電纜接頭有無松動現象，每日均須進行檢查和保養。

1.焊槍噴嘴的清理裝置

一般CO2（MAG）氣體保護焊有較大的飛濺，會逐步粘在焊槍的噴嘴和導電嘴上，影響氣體保護效果、送絲的穩定性。因此，根據飛濺的大小情況，在每次焊接若干個工件后對噴嘴和導電嘴進行一次清理。

當工業機器人運行焊槍噴嘴清理子程序時，機器人將焊槍送到清理裝置的上方，清理裝置中的接近開關接到焊槍到位或接收到機器人控制柜發出的開始清理信號后，自動清理裝置的氣動夾鉗將噴嘴夾緊，清理飛濺的彈簧刀片開始升起并旋轉，一邊高速旋轉，一邊慢慢伸入噴嘴內，將噴嘴和導電嘴表面黏附的飛濺顆粒刮下來。

使用帶有通向噴嘴的高壓氣管的焊槍時，在彈簧刀片清理飛濺時及清理完畢后，從高壓管向噴嘴里噴出一股高速氣流，將噴嘴內的殘留飛濺顆粒徹底清除。噴嘴清理后，彈簧刀片下降，氣動夾鉗松開，并發信號給控制柜，工業機器人將焊槍移動到噴防飛濺油的噴嘴上方，用壓縮空氣把防飛濺油噴入噴嘴內。防飛濺油能減輕飛濺顆粒在噴嘴和導電嘴上的黏附牢度。

2.剪焊絲裝置

配備剪焊絲裝置是為了去掉焊絲端頭上的小球保證引弧的一次成功率。目前大多數弧焊機器人所選用的焊接電源，大多數具有熄弧時自動去除焊絲端頭小球的功能。多數情況下，焊絲端頭的小球在熄弧時已經沒有大的小球，可以不配備剪焊絲裝置。如果工業機器人需要利用焊絲的端頭來進行接觸尋位，焊絲的伸出長度必須保持一致，則必須配備剪焊絲裝置。

工業機器人運行剪絲子程序時，機器人將焊槍送到指定位置，焊槍和刀片相對位置固定，送絲機自動點送一段焊絲后，剪絲機自動將焊絲剪斷，使每次剪后的焊絲伸出長度（干伸長）保持一致，均為預定長度（15～25mm）。

3.清槍站的保養

清槍站綜合了焊槍噴嘴清理和剪絲功能，是焊接生產線的必備設備，主要用以保證生產線的高效運行，而一般焊接工作站較少配備。如圖1-15所示。

在對清槍站維護保養時，必須將壓縮空氣切斷，防止自動或他人誤操作，導致清槍站意外工作而對人身產生危險。在清槍站運行時，不得觸摸旋轉刀頭和剪絲機，避免對肢體產生危險，防止身上佩帶物品或衣服被旋轉的刀頭卷入清槍站機構中。在使用硅油噴射裝置時，注意防止噴射出的飛濺液意外進入眼睛。清槍站的維護保養內容如下。

①由于V形塊是焊槍清槍時候的定位裝置，與噴嘴必須緊貼，才能保證位置準確。V形塊必須每日清理干凈，避免清槍時對焊槍造成損壞。

②由于V形塊在長時間的清槍過程中容易磨損，需要通過V形塊調整支架來調節位置，才能保證清槍的準確，須保證清潔干凈。

③氣動馬達是清潔焊槍的絞刀的動力裝置，因在更換絞刀時需要松開緊固螺栓，將氣動馬達放下來，才能更換絞刀。所以及時清潔，避免調整氣動馬達時候產生位置偏差。

④定期清理剪絲機氣動回路，避免剪絲不順暢。

⑤收集杯用于盛放焊渣及剪切掉的焊絲。在每班工作完成后，應該及時清理收集杯。

⑥每周擰開氣動馬達下面的膠木螺釘放水以免使轉軸生銹影響轉動。每周檢查一次硅油瓶中的硅油。

4.除塵器的維護保養

焊接工業機器人系統一般采用袋式除塵器，或者過濾網式除塵器，均屬于濾料過濾除塵。其中維護保養內容如下。

在袋式除塵器的日常運行中，由于運行條件會發生某些改變，或者出現某些故障，都將影響設備的正常運轉狀況和工作性能，要定期地進行檢查和適當的調節，以延長濾袋壽命，降低動力消耗。

（1）及時檢查流體阻力

如出現壓差增高，意味著濾袋出現堵塞、濾袋上有水汽冷凝、清灰機構失效、灰斗積灰過多以致堵塞濾袋、氣體流量增多等情況。而壓差降低則意味著出現了濾袋破損或松脫、進風側管道堵塞或閥門關閉。箱體或各分室之間有泄漏現象、風機轉速減慢等情況。

（2）及時消除安全隱患

在處理焊接尾氣時，常有高溫的焊渣、火星等進入系統之中，同時，大多數濾料是易燃燒、摩擦易產生積聚靜電的材質，在這樣的運轉條件下，存在著發生燃燒、爆炸事故的危害，務必采取防止燃燒、爆炸和火災事故的措施。