1.3 焊接机器人系统的主要配套设备与保养
要使焊接机器人系统能够顺利完成工件的焊接，还需要有相应的配套设备。主要有工业机器人的底座，工件的固定工作台，工件的变位、翻转、移位装置，工业机器人的龙门机架、固定机架和移动装置，通风除尘设备和安全围栏等。
工件的固定还需要有治具和夹具，还可能需要配备清枪、剪丝装置和焊钳电极的修整、更换装置等辅助设备。大部分工业机器人的生产厂家都有自己的标准配套设备可供选用，如果选用非机器人生产商的配套设备，必须考虑兼容性问题。
1.3.1 变位机的种类
变位机是用来带动待焊工件，使其待焊焊缝运动至理想位置，方便施焊作业的设备。变位机可使焊缝处于水平或船型位置，易于获得质量高、外观好的焊接接头。变位机在焊接机器人系统中占有重要的地位，种类比较多，应根据实际情况选择。
变位机是一个品种多，技术水平较高，小、中、大发展齐全的产品。变位机在技术上分普通型和无隙传动伺服控制型两类，额定负荷范围达到0.1～18000kN。生产焊接操作机、滚轮架、焊接系统及其他焊接设备的厂家，大都生产焊接变位机；生产焊接机器人的厂家，大都生产机器人配套的焊接变位机。但以焊接变位机为主导产品的企业非常少见，德国Severt公司、美国Aroson公司是比较典型的生产焊接变位机的企业。德国CLOOS、奥地利IGM、日本松下等工业机器人公司都生产与机器人配套的伺服控制焊接变位机。
1.焊接工作台
若被焊工件的焊缝少，或处在水平位置，或对焊接质量要求不很高，焊接时不需工件变位，可以将工件固定在工作台上。工作台上面可以固定一个或多个夹具，机器人在各工位间来回焊接，虽然操作工人需要翻转工件和装卸工件才能完成一个工件的焊接，但可节省一套工件变位（翻转）机等的投资，且生产节拍一般也能保证。如图1-11所示。
图1-11 焊接工作台
2.旋（回）转工作台
旋（回）转工作台只有一个使工件旋转的台面，没有倾斜功能。工作台上的旋（回）转盘是由电动机驱动，可以实现无级变速。旋（回）转工作台多用于环形焊缝的焊接，即转盘带动工件旋转，机器人将焊枪定位在工件上方进行焊接。此类旋（回）转工作台通常采用圆形工作台面，可以设计成两工位的旋（回）转工作台，每次转动180°，把工件轮流送到焊接工作区和工件上下料区。也可通过分度机构驱动台面作分度转动，每次只转动30°、45°、60°或90°，将固定在转盘周边的工件依次送入、送出焊接区。如把工件固定在转盘中心，则可将工件的不同侧面分别转向机器人以便焊接。如图1-12所示。
图1-12 旋（回）转工作台
3.旋转倾翻变位机
旋转倾翻变位机（见图1-13）是在上述旋（回）转工作台的基础上增加一个使转盘能倾斜的轴。该类变位机的旋转轴大多由伺服电动机通过变速箱驱动，闭环控制，无级调速，可与工业机器人实现联动。倾斜轴有气缸驱动的也有电动机驱动的，但气缸只能倾斜有限的几个选定角度，并用定位销锁定位置，而电动机驱动的可实现无级定位。转盘可由电动机驱动连续转动或通过分度机驱动作分度转动。此类变位机可以使工件焊缝处于水平或船形位置。但一般最大倾斜的角度有限，一般只能向下倾斜90°～120°。这种变位机多用于重心较低、较短小的工件。
图1-13 旋转倾翻变位机
4.翻转变位机
翻转变位机是由头座和尾架组成，适用于长工件的翻转变位，如图1-14所示。一般由伺服电动机驱动头座转盘，采用码盘反馈实现闭环控制，可以任意调速和定位。但也可通过分度机构驱动，翻转几个固定的位置。尾架的转盘轴为被动轴。通常头座、尾架之间用一个长方形框架连接起来，框架上装有固定工件的夹具。有时也可利用长工件本身来连接头尾座，但注意装配定位焊后工件要有足够的刚性和强度来传递扭矩，以便能正常运动。
图1-14 翻转变位机
1.3.2 变位机的维护与保养
1.变位机的安全操作
①变位机须由专门人员操作，严禁超载使用本设备进行焊接作业。
②吊装工件时，不得撞击工作台，避免造成设备损坏。
③当工作台上装有工件，进行翻转时应当避免工件碰撞到地面。
④每次变换工作台旋转方向时，须确认工作台静止后再变向。
⑤选用合适的螺栓工件，防止侧翻时工件从工作台滑落。
⑥低温使用本设备时，必须空载运行5min预热后再工作。
⑦每次使用设备前，须确保翻转限位器灵敏、可靠。
⑧设备有异常声音或故障时必须停用，严禁设备带病运行。
2.变位机的日常保养
①每天使用设备前，清除旋转齿轮及翻转齿轮上的污物并适量加注润滑油。
②每天使用设备前，检查设备电缆线的完好性，发现破皮、断裂、接触不良等及时修复。
③每次焊接完工件后，及时清除工作台上的焊渣等。
④每天工作结束后，认真如实填写设备交接班记录，详细记录设备运行情况。
3.变位机的一级保养
①每次一级保养时，清除配电箱内灰尘，并检查紧固配电箱内各部位接线端子。
②每次一级保养时，检查工作台回转轴及轴承是否顺畅，有无异响，及时更换受损轴承。
③每次一级保养时，检查回转、翻转变速箱的润滑油，及时更换或添加。
④认真填写设备定期保养记录。
1.3.3 外围设备的保养
本书所指外围设备主要有清枪站、通风除尘设备和安全围栏两部分。安全围栏是保护人身安全、保证安全生产的重要屏障，其保养的重点是安全防护开关是否正常工作，连接电缆接头有无松动现象，每日均须进行检查和保养。
1.焊枪喷嘴的清理装置
一般CO2（MAG）气体保护焊有较大的飞溅，会逐步粘在焊枪的喷嘴和导电嘴上，影响气体保护效果、送丝的稳定性。因此，根据飞溅的大小情况，在每次焊接若干个工件后对喷嘴和导电嘴进行一次清理。
当工业机器人运行焊枪喷嘴清理子程序时，机器人将焊枪送到清理装置的上方，清理装置中的接近开关接到焊枪到位或接收到机器人控制柜发出的开始清理信号后，自动清理装置的气动夹钳将喷嘴夹紧，清理飞溅的弹簧刀片开始升起并旋转，一边高速旋转，一边慢慢伸入喷嘴内，将喷嘴和导电嘴表面黏附的飞溅颗粒刮下来。
使用带有通向喷嘴的高压气管的焊枪时，在弹簧刀片清理飞溅时及清理完毕后，从高压管向喷嘴里喷出一股高速气流，将喷嘴内的残留飞溅颗粒彻底清除。喷嘴清理后，弹簧刀片下降，气动夹钳松开，并发信号给控制柜，工业机器人将焊枪移动到喷防飞溅油的喷嘴上方，用压缩空气把防飞溅油喷入喷嘴内。防飞溅油能减轻飞溅颗粒在喷嘴和导电嘴上的黏附牢度。
2.剪焊丝装置
配备剪焊丝装置是为了去掉焊丝端头上的小球保证引弧的一次成功率。目前大多数弧焊机器人所选用的焊接电源，大多数具有熄弧时自动去除焊丝端头小球的功能。多数情况下，焊丝端头的小球在熄弧时已经没有大的小球，可以不配备剪焊丝装置。如果工业机器人需要利用焊丝的端头来进行接触寻位，焊丝的伸出长度必须保持一致，则必须配备剪焊丝装置。
工业机器人运行剪丝子程序时，机器人将焊枪送到指定位置，焊枪和刀片相对位置固定，送丝机自动点送一段焊丝后，剪丝机自动将焊丝剪断，使每次剪后的焊丝伸出长度（干伸长）保持一致，均为预定长度（15～25mm）。
3.清枪站的保养
清枪站综合了焊枪喷嘴清理和剪丝功能，是焊接生产线的必备设备，主要用以保证生产线的高效运行，而一般焊接工作站较少配备。如图1-15所示。
图1-15 宾采尔清枪站
在对清枪站维护保养时，必须将压缩空气切断，防止自动或他人误操作，导致清枪站意外工作而对人身产生危险。在清枪站运行时，不得触摸旋转刀头和剪丝机，避免对肢体产生危险，防止身上佩带物品或衣服被旋转的刀头卷入清枪站机构中。在使用硅油喷射装置时，注意防止喷射出的飞溅液意外进入眼睛。清枪站的维护保养内容如下。
①由于V形块是焊枪清枪时候的定位装置，与喷嘴必须紧贴，才能保证位置准确。V形块必须每日清理干净，避免清枪时对焊枪造成损坏。
②由于V形块在长时间的清枪过程中容易磨损，需要通过V形块调整支架来调节位置，才能保证清枪的准确，须保证清洁干净。
③气动马达是清洁焊枪的绞刀的动力装置，因在更换绞刀时需要松开紧固螺栓，将气动马达放下来，才能更换绞刀。所以及时清洁，避免调整气动马达时候产生位置偏差。
④定期清理剪丝机气动回路，避免剪丝不顺畅。
⑤收集杯用于盛放焊渣及剪切掉的焊丝。在每班工作完成后，应该及时清理收集杯。
⑥每周拧开气动马达下面的胶木螺钉放水以免使转轴生锈影响转动。每周检查一次硅油瓶中的硅油。
4.除尘器的维护保养
焊接工业机器人系统一般采用袋式除尘器，或者过滤网式除尘器，均属于滤料过滤除尘。其中维护保养内容如下。
在袋式除尘器的日常运行中，由于运行条件会发生某些改变，或者出现某些故障，都将影响设备的正常运转状况和工作性能，要定期地进行检查和适当的调节，以延长滤袋寿命，降低动力消耗。
（1）及时检查流体阻力
如出现压差增高，意味着滤袋出现堵塞、滤袋上有水汽冷凝、清灰机构失效、灰斗积灰过多以致堵塞滤袋、气体流量增多等情况。而压差降低则意味着出现了滤袋破损或松脱、进风侧管道堵塞或阀门关闭。箱体或各分室之间有泄漏现象、风机转速减慢等情况。
（2）及时消除安全隐患
在处理焊接尾气时，常有高温的焊渣、火星等进入系统之中，同时，大多数滤料是易燃烧、摩擦易产生积聚静电的材质，在这样的运转条件下，存在着发生燃烧、爆炸事故的危害，务必采取防止燃烧、爆炸和火灾事故的措施。