复合热源自动螺柱焊工艺研究+文献综述(4)
合热源螺柱自动焊工艺试验方案。
3 复合热源自动螺柱焊试验设备
3.1 自动焊系统组成
试验用复合热源自动螺柱焊系统主要由机器人系统、螺柱焊焊接电源、自动
螺柱焊焊枪、感应加热电源、自动送料装置构成。
3.1.1 机器人系统
主要用于可控编程，控制系统内诸如螺柱焊电源、感应电源、自动螺柱焊
枪等的开启以及开通时间，统筹安排它们相互之间的通信、协调动作，精确定位
焊接位置，实现自动焊接过程。
试验选用的机器人型号为MOTOMAN-ES165N，如图3.1.1所示。
图3.1.1 MOTOMAN-ES165N焊接机器人
在结构上， MOTOMAN-ES165N机器人本体是一种专为点焊而设计的机器人。
该机器人将焊枪电源、控制电缆及气水管等内藏于机器人本体的上臂内，手持点
焊钳的机器人手臂结构紧凑，在系统集成时节约了空间，机器人可更加的接近工
件；电缆内藏的结构形式可以有效地减弱电缆的过度弯曲，从而延长电缆的寿命；
该机器人手腕部的回转动作范围可达±200°，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；电缆干涉问题不再成为问题，可通过离线
示教缩短系统集成的宝贵时间。
在性能上，MOTOMAN-ES165N机器人对振动变的不敏感，其系统中的振动
抑制控制减弱了机器人运动中的余振，提高了短距移动时的动作性能，大大缩短
了工作周期；机器人腕部的许用惯量提高，可以为系统提供最适合系统的末端执
行器，便于机器人系统的集成；MOTOMAN-ES165N配备的NX100控制柜同时协
调控制多达36个轴，可以实现机器人（6轴）+机器人末端执行器（针对本文为1
轴）+行走轴（1轴）组合的四台机器人单元的同时协调动作。并且，由于该控制
柜命令的运行速度提高了1倍，从而缩短了作业周期；该机器人的负载重量为
165kg，其棚置安装形式可以节省生产线上的安装空间，多台机器人的高密度布
置方案得以实现；该机器人运用高精度轨迹控制算法缩短了对命令响应的滞后时
间，提高了机器人的轨迹重复精度；采用误差补偿功能使得机器人的绝对位置精
度提高，该功能能够提高焊接质量，减小因绝对位置精度而引起的焊接不良。
3.1.2 焊接电源
主要用于设定焊接条件下需求的焊接工艺参数，为螺柱焊提供所需的焊接能量。
试验用螺柱焊焊接电源选用德国SOYER BMH-22SV3000A拉弧式螺柱焊机，
如图3.1.2 所示。
图3.1.2 SOYER BMH-22SV3000A 螺柱焊机
焊机参数见表 3.1.2。
表3.1.2 SOYER BMH-22SV3000A 拉弧式螺柱焊机主要技术参数
型 号 BMH-22S 型螺柱焊机
焊接范围 M6-M22或 φ6-22mm
材 料 碳钢、不锈钢、耐热钢（特殊条件亦可为铝和铜
标准焊枪 PH-5L
焊接电流 300～2000A
焊接频率 50个/分
焊接时间 1～999ms
输入电源 3×380V-50/60Hz-63AT
规格尺寸 660×620×840mm
焊机重量 280kg
3.1.3 自动螺柱焊枪
试验采用自主研发焊枪，以实现焊接过程中螺柱的预压、提升引弧以及后续
的射钉动作，确保螺柱进入焊接熔池，完成两者之间的冶金结合形成焊接接头。
焊枪照片如图3.1.3 所示。
图 3.1.3自动螺柱焊枪
3.1.4 感应加热电源
试验采用自行设计的脉冲均匀密度调制 PSM功率控制高频感应加热电源，
通过设定电源输出功率，配合感应加热时间确定对焊接区域进行的预热。通过感
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