多功能焊枪夹具在焊接机器人中的应用

沈正彪 张雪霞 张斌 吴兴全 朱兴贵

【摘 要】本文主要介绍了一种基于焊接机器人的多功能焊枪夹具，它可以解决机器人焊接空间死角问题、焊接方式单一问题、实现其多角度焊接，远距离焊接，并使操作简单，易于调节和控制，成本低廉，在实际焊接生产中发挥着很大作用。

【关键词】焊接机器人;焊枪夹具;远距离焊接

中图分类号： TG115_28文献标识码： A文章编号： 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

当前，世界制造业已经进入到21世纪当中，各种先进制造技术层出不穷，如3D打印、多轴数控加工等等，但是这些加工方式都无法取代焊接技术。通过焊接的方式，能够高速、高效、精确的完成机械加工。焊接是一项技术要求高，劳动环境恶劣的工作，在很多情况下人们采用焊接机器人代替人工作业。[1]目前焊接机器人在船舶、化工、汽车、机械制造等行业得到应用，这些场合多数为平板焊或点焊，机器人能很好地完成焊接的工作[2]。但有些位置焊接机器人的手臂达不到，或者焊接的工件比较大，难以移动，由于角度问题导致无法施焊，该设计制作的多功能焊枪夹具很好的解决了机器人焊接大复杂构件可达性的问题。

1 多功能焊枪夹具的介绍

在焊接生产中，远距离焊接、仰焊和死角处的焊接等占有很大比重，而传统的焊接机器人很难实现，只能进行短距离和简单的焊接，达不到理想的使用效果，使焊接机器人的功能具有局限性。多功能焊枪夹具就是相当于在原有焊接机器人的手臂上增加关节，使自由度增加，扩大焊接范围，同时又采用了螺栓和杆件，进行调节角度，从而解决常了规机器人焊接死角、焊接方式单一的问题，并且实现了其多角度焊接，远距离焊接。

2 多功能焊枪夹具的构成及调节过程

如图所示，为方便说明，将焊接机器人简化成包括立柱1、支架2、夹具3、夹具4、螺栓5的结构，杆件6到螺栓12是我们设计的多功能焊枪夹具。支架2一端与立柱1连接，另一端与夹具3连接，夹具3与夹具4通过螺栓5连接，杆件6上端套在夹具3、夹具4组成的套筒内，螺栓7连接杆件6和杆件8，杆件8套在杆件6内，螺栓15活动连接杆件9和杆件8，螺栓10连接杆件9和杆件11，杆件11套在杆件9内，螺栓14将夹头一端连接在杆件11上，夹头另一端通过螺栓12紧固，焊枪13安装在夹头内，拧松螺栓14，焊枪13可以转动180度;拧松螺栓12，可以使焊枪13上下移动或者进行360度旋转。

进行焊接时，可以拧松螺栓7，调节杆件8，可旋转或拉低焊枪位置;可以拧松螺栓15，调节杆件9的角度，以此调整焊枪的角度;可以拧松螺栓14，以此调节焊枪的角度;可以拧松螺栓12，以此调节焊枪等的上下位置，同时可以使焊枪转动360度，使焊枪位于合適位置姿态。普通焊接机器人，加上上述的多功能焊枪夹具后，焊枪可以达到的位置和姿态具有更大的范围，焊接的范围和适应性更加广泛。[3]

3 多功能焊枪夹具的主要特点

a、解决了焊接机器人死角（很多位置难以施焊）问题;

b、增加了焊接的方式，可以实现仰焊、立焊、远距离焊接等;

c、易于调节方向;

d、维护生产成本低，经济性好。

4 应用

随着科技的发展，未来的焊接技术逐渐向着焊接机器人领域发展，然而受到焊接机器人本体结构尺寸的局限，焊接机器人工作范围是有限的。在水利水电领域中，水电站钢结构闸门往往结构尺寸较大，焊缝所在位置空间狭窄，且焊缝长度比较长，一般采用多层多道焊，焊接工作量大，人工施焊难度较大，此时采用机器人焊接则可以大大降低焊接难度，且能够保证焊缝质量。然而，水闸门尺寸较大，焊缝所处位置较深，焊接机器人手臂无法到达，此时多功能焊枪夹具就能发挥其作用，能够扩大焊接机器人手臂工作范围，完成焊接任务。以此类推，多功能焊枪夹具应用的范很广，不仅能够实现不易焊接位置的施焊，还能够扩大机器人工作的范围，大大提高生产效率。

5 结论

随着经济的发展，焊接机器人在制造行业中发挥着十分重要的作用，使得焊接生产更加高效率、高品质，尤其是多功能焊枪夹具的应用，弥补了焊接机器人原本只能进行短距离焊接和焊接角度受限的不足，解决了焊接机器人死角问题，增加了焊接的方式，可以实现仰焊、立焊、远距离焊接等。然而由于机械化的普及，对焊枪夹具的精度要求也越来越高，所以要提高焊枪夹具的精度、稳定性才能够满足用户的需求，才能够提高制造企业的竞争力。

【参考文献】

[1]汪吉东.焊接夹具在焊接机器人当中的应用[J].科技创新与应用，2017（29）：160-161.

[2]曹丽婷，李海涛，杨翡.管道焊接机器人焊枪姿态智能控制系统[J].计算机仿真，2005，22（4）：206-209.

[3]昆明理工大学.一种焊接机器人的多功能焊枪夹具：中国，CN201720317917.3[P].2018-01-12.