钢螺柱自动焊设备设计与优化(3)
2.1.2件机器人复合热源螺柱焊接工序设计
结合以上对件机器人复合热源螺柱焊接工艺的初步分析，针对机器人复合热源螺柱焊接的具体的工序设计为：首先机器人运行到待焊工件的上方，机器人发出控制信号，气缸带动感应加热机头下降，机器人带动感应加热机头运动至工件待焊区域的上方2-3mm处，机器人给出控制信号，感应加热电源开启，对工件进行预热处理，感应加热至所需温度后，机器人发出控制信号，感应加热电源关闭，气缸上移，机器人运动将感应加热机头升离工件，此时，机器人带动螺柱焊枪迅速移动至已加热区域，并给予螺柱一定的预压缩量，机器人此时给出控制信号，螺柱焊枪开启，提升螺柱并拉弧焊接，而后螺柱下压并挤出部分金属，机器人停留15s左右后，待熔池成型后，机器人运动提升螺柱焊枪升离工件，此时，机器人给出控制信号，气缸下降感应加热机头运动至已焊螺柱上方，感应电源开启，对已焊螺柱进行焊后热处理，热处理完毕后，气缸提升，机器人移动至工作原点，等待下一轮试验，复合热源螺柱焊接具体的工序原理图如图2.1所示。
图2.1 复合热源螺柱焊接工序原理图
2.2机器人复合热源螺柱焊系统总体设计
2.2.1机器人复合热源螺柱焊系统的总体设计思想
通过以上对机器人复合热源螺柱焊接工艺的分析可知，要想优质高效的完成对高强厚大构件与中大直径螺柱的焊接，需要将机器人技术与复合热源螺柱焊接技术进行集成化，其中需要设计的关键部件即是将螺柱焊枪与高频感应电源与机器人有效连接与整合的机头装置，同时为提高整个系统的柔性化以及可针对不同中大直径的螺柱与高强钢厚大构件的焊接，需要设计并研制一套自动输送不同直径的螺柱的装置以及自动更换加持螺柱与陶瓷套圈的装置。同时为将整个机器人复合热源螺柱焊接系统的控制集成与一点（即完成控制线路的集中化）以及使整个系统依靠机器人本身的控制系统来完成控制，需要设计并研制高强钢厚大构件机器人复合热源螺柱焊系统的电气控制系统，从而使得机器人复合热源螺柱焊接系统的控制系统稳定可靠，响应速度快以及操作简单。机器人复合热源螺柱焊接系统的结构布局图如图2.2所示。
图2.2 机器人复合热源螺柱焊接系统的结构布局
2.2.2机器人复合热源螺柱焊系统的总体设计
结合机器人复合热源螺柱焊系统的总体设计思想及实际研制和生产的需求，将设计一个针对的复合热源螺柱焊接机器人系统工作站，该系统工作站包括三个部分：第一部分为机器人复合热源自动焊接装置，该部分包括机器人、机头机械装置、复合热源螺柱自动焊枪、感应加热电源部分；第二部分是机器人复合热源螺柱柔性化焊接工艺装置，包括自动螺柱送料的机械装置、自动螺柱装夹装置、自动螺柱夹套装卸系统等；第三部分是复合热源螺柱焊接机器人系统工作站的整体电气控制系统。其中系统关键装置的总装图见图2.3所示。
a 自动送料装置的总装图
b 机头机械装置的总装图
图2.3 机器人复合热源螺柱焊系统关键装置的总装图
2.3系统各部分设计及技术要求
2.3.1机器人复合热源自动焊接装置的各部分设计及技术要求
机器人复合热源自动焊接装置包括机器人、机头机械装置、复合热源螺柱自动焊枪、感应加热电源，感应加热电源的电磁屏蔽等装置。
机器人是整个系统的基础，其包括机器人本体及机器人控制柜与示教盒，机器人的技术要求，在结构上，机器人手臂必须具有一定的承载重量以安放感应加热系统、机头机械装置，螺柱自动焊枪等，且机器人手臂结构应紧凑，在系统集成时能够节约一定的空间，使机器人能够更加的接近工件，另外机器人手腕部的回转动作范围应较大，这样机器人可以轻松实现通常因形状约束而被认为难以焊接的工件的焊接；在性能上，机器人应对振动不敏感，且具有短距移动时优异的动作性能，对于控制柜其命令的运行速度应较高。
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