工业机器人点焊工作站的系统设计

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2) 有色金属工件的焊接 一般选用储能点焊机。因为储能点焊机是利用储能电 容放电焊接，具有对电网冲击小、焊接电流集中、释放速度快、穿透力强、热 影响区域小等特点。广泛适合于银、铜、铝、不锈钢等各类金属的片棒丝的焊 接加工。 其优点是： ① 电流输出更精确、稳定，效率更高； ② 焊接热影响区更小； ③ 较交流点焊机更节约能耗； 其缺点是： ① 设备造价较高。 ② 储能点焊机焊接放电时间受储能量和焊接变压器影响，设备定型后，放电时 间不可调整。 ③ 储能点焊机的放电电容经过长期使用会自动衰减，需要更换。 3) 需要高精度高标准焊接的特殊合金材料可选择中频逆变点焊机。
的装置，综合了机械的各种动作的控制、时间的控制以及电流调整 的功能。点焊设备的主回路结构示意图如图3-18所示。
图3-18 点焊设备主回路结构示意图
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(1) 动作以及时间的控制 焊接工序如图3-19通电模式中所示，由启动开关（启动）→加压时间（
电极加压）→焊接时间（通电）→保持时间→结束时间（电极打开）构成。
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3．点焊控制器的选择 (1) 按焊接材料选择 1) 黑色金属工件的焊接 一般选用交流点焊机。因为交流点焊机是采 用交流电放电焊接，特别适合电阻值较大的材料，同时交流点焊机可通 过运用单脉冲、多脉冲信号、周波、时间、电压、电流、程序各项控制 方法，对被焊工件实施单点、双点连续、自动控制、人为控制焊接。适 用于钨、钼、铁、镍、不锈钢等多种金属的片、棒、丝料的焊接。 其优点是： ① 综合效益较好性价比较高； ② 焊接条件范围大； ③ 焊接回路小型轻量化； ④ 可以广泛点焊异种金属。 其缺点是： ① 受电网电压波动影响较大，即交流点焊机焊接电流会随电网电压波 动而波动，从而影响焊接的一致性。 ② 交流点焊机焊接放电时间最短通常为1/2周波即0.01秒，不适合一些 特殊合金材料的高标准焊接。
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(2) 按焊机的技术参数选择 ① 电源额定电压、电网频率、一次电流、焊接电流、短路电流、连续焊接电流 和额定功率。 ② 最大、最小及额定电极压力或顶锻压力、夹紧力。 ③ 额定最大、最小臂伸和臂间开度。 ④ 短路时的最大功率及最大允许功率，额定级数下的短路功率因数。 ⑤ 冷却水及压缩空气耗量。 ⑥ 适用的焊件材料、厚度或断面尺寸。 ⑦ 额定负载持续率。 ⑧ 焊机重量、焊机生产率、可靠性指标、寿命及噪声等。
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表3-10 IWC5-10136C电阻焊接控制装置技术参数（续）
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2．IWC5焊接电源的优点 IWC5-10136C电阻焊接装置的主回路结构和焊机电流波形如图3-21所示。
图3-21 主回路结构图以及焊接电流波形
直流逆变式电阻焊接装置与传统的交流工频电阻焊机相 比具有以下突出优势。 1) 直流焊接 逆变式焊机一般采用1kHz左右逆变中频电源 ，经变压器次级整流，可提供连续的直流焊接电流，电流 单方向加热工件，热效率提高；无输出感抗影响，大大提 高焊接质量。
b）大容量电容储能式
a）交流式焊接电源
b）大容量电容储能式
图3-20 各种电阻焊机的主电路
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目前产量最多、应用最广泛的是交流式焊接电源，其使用容易，价 格便宜，但负载功率因数低，输入功率大，不适合超精密焊接。近年来 逐渐发展了逆变式电阻焊机，成为今后发展的主流。
(2) 按通信方式分 点焊控制器与机器人控制器的通讯方式主要有二种结构形式。
1) 中央结构型 它将焊接控制部分作为一个模块与机器人本体控制部分共同安装在一个 控制柜内，由主计算机统一管理并为焊接模块提供数据，焊接过程控制 由焊接模块完成。其优点是设备集成度高，便于统一管理。
2) 分散结构型 点焊控制器与机器人本体控制柜分开，二者通过应答通讯联系，机 器人控制柜给出焊接信号后，其焊接过程由点焊控制器自行控制，焊接 结束后给机器人发出结束信号，以便机器人控制柜控制机器人移动。这 种结构优点是调试灵活，焊接系统可单独使用，但需要一定距离的通讯 ，集成度不如中央结构型高。
2．点焊控制器的种类 点焊控制器的主要功能是完成点焊时的焊接参数输入，点焊程序控制，焊
接电流控制、及焊接系统故障自诊断，并实现与机器人控制器的通讯联系。
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(1) 按供能方式分 按焊接变压器供能方式分，有交流式工频焊机、大电容储能式焊机和逆变式
焊机等。主电路如图3-20所示。
a）交流式焊接电源
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二、电阻焊接控制装置IWC5-10136C IWC5-10136C电阻焊接控制装置为逆变式焊接电源，采用微电脑控制，具备高性 能和高稳定性的特点，可以按照指定的直流电流进行定电流控制，具有步增机 能以及各种监控及异常检测机能。 1．IWC5焊接电源的技术参数
表3-10 IWC5-10136C电阻焊接控制装置技术参数
《工业机器人工作站系统集成》 单元三点焊工作站点焊系统的设计
点焊机器人系统的主要选择指标在点焊 设备。点焊设备由电源及控制装置（点焊控 制器）、能量装换装置（焊接变压器）和焊 接执行机构（点焊钳）三大部分组成。
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一、点焊控制器的选型 点焊控制器是点焊机器人附助设备中最重要的设备。
1．点焊控制器的定义 焊接用控制装置是合理控制时间、电流、加压力这三大焊接条件
a) 单脉冲通电
b) 电流缓升·下降控制
图3-19 点焊通电模式
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控制装置具备控制上述一系列动作顺序（序列）的功能之外，还具备控制时 间（计时器）的功能。 在控制焊接时间时，对焊接电流进行“通、断”控制的装置叫做开关（开闭器 ），现在通常使用可控硅（半导体元件）。
控制装置将设定的时间和信号传递给可控硅，在此期间，主回路一次侧处 于导电状态，可以获得焊接电流。 (2) 焊接电流的控制 安装在焊接变压器一次侧的可控硅，除了用于控制电流的“通、断”以外，还 可被用于控制一次输入电压的相位以及调整电流。 除此以外，电流调整的方法还有更改焊接变压器的一次线卷的匝数（分支切换 ）的方法。但是由于此方法无法简单的实现自动切换（调整），因此除了特别 要求的特殊焊机以外，一般都不常使用。