刘振国，金武飞，雷 霆，曹云翔

（北京机械工业自动化研究所，北京 100120）

0 前言

短周期拉弧式螺柱焊作为当前的主流电弧螺柱焊技术[1-2]，在不锈钢开关柜领域应用广泛[3]，但多数以手工焊接为主，生产效率较低，质量一致性较差，自动化程度偏低。特别是我国高速铁路技术的迅猛发展[4-5]，对不锈钢高压开关柜的需求十分旺盛，促使螺柱焊接技术加速转型，再加之当前用工成本居高不下，提高螺柱焊的自动化程度已迫在眉睫。目前国外一些公司如Soyer、Taylor等已开发出CNC自动螺柱焊设备，但此类设备柔性较差，应用受到一定限制[6]。为此，结合该行业特点，提出采用成熟的工业机器人对柜体进行双（多）工位焊接，如图1所示。

1 系统组成

机器人螺柱焊工作站主要由工业机器人、头尾架式变位机、焊枪交换台、螺柱自动焊接系统(包括焊接电源、自动送钉机、自动焊枪)、寻位检测系统、控制系统以及其他安装附件等组成。其中焊枪交换台通过快换工具可实现0#检测探针、1#焊枪、2#焊枪的自动可靠切换，进而可实现多种规格螺柱的焊接。

图1 双工位机器人螺柱焊接工作站效果图Fig.1 Sketch of robot stud welding station with two positioners

2 焊接中存在的关键问题

2.1 可靠自动换枪

机器人在检测与焊接时，需要自动取放检测探针和焊枪，因此两者可靠迅速取放成为实现稳定焊接的前提。项目中焊枪交换台共三个枪位，采用如图2所示气动式快换工具（含集成电模块）进行切换，该工具设计巧妙，具有断气自锁功能并有相应的到位传感器，能可靠反映快换工具的当前状态。……