焊钳种类详解：分离式、内藏式与一体式焊钳的结构特点及优缺点分析

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1、焊钳的种类

(1)从阻焊变压器与焊钳的结构关系来看，焊钳可分为分体式、内置式和一体式。

1）分离式焊钳 这种焊钳的特点是阻焊变压器与钳体分离。夹具本体安装在机器人手臂上，而焊接变压器悬挂在机器人上方，并可沿机器人手腕方向在轨道上移动。 ，两者用二次电缆连接，如图1所示。其优点是减轻机器人负载，运动速度高，价格低。

图1

分体式焊钳的主要缺点是需要大容量的焊接变压器，造成功率损耗大，能源利用率低。此外，焊钳上较粗的二次电缆产生的拉力和扭力作用在机器人手臂上，限制了点焊工作区域和焊接位置的选择。

分离式焊钳可以使用普通悬挂式焊钳和阻焊变压器。然而，二次电缆需要特殊制造。通常，两个导体制作在一起并由绝缘层隔开。每个导体必须做成空心的，以利于水冷却。另外，电缆必须具有一定的柔韧性。

2）内置焊钳的结构是将阻焊变压器放入机械臂中，使其尽可能靠近钳体，变压器的次级电缆可以在里面移动，如图2.

使用这种形式的焊钳时，必须与机器人本体统一设计。优点是次级电缆较短，可以减小变压器的容量，但使机器人本体的设计变得复杂。

图2

3）所谓一体式焊钳是指将阻焊变压器与钳体安装在一起，然后一起固定在机械臂末端的法兰上，如图3所示。

其主要优点是不需要粗的二次电缆和悬挂变压器的工作架，直接将焊接变压器的输出端连接到焊钳的上下臂上。另一个优点是它节省能源。例如，对于输出电流，分体式焊钳需要75kVA变压器，而一体式焊钳只需要25kVA。

一体式焊钳的缺点是焊钳的重量和体积显着增加，这就要求机器人本体具有60kg以上的承载能力。另外，焊钳重量对机器人活动腕部产生的惯性力很容易造成过载，这就要求焊钳重心与机器人手臂轴线之间的距离应尽量减小。设计。

图3

(2)点焊机器人焊钳按用途可分为X型和C型，如图4所示。

图4

X型焊钳主要用于水平和近水平倾斜焊缝的点焊； C型焊钳用于点焊垂直和近垂直倾斜焊缝。

(3)根据焊钳的行程，焊钳可分为单行程和双行程。

(4)根据加压驱动方式，焊钳可分为气动焊钳和电动焊钳。

(5)根据焊钳变压器的类型，焊钳可分为工频焊钳和中频焊钳。

(6)根据焊钳的压力，焊钳可分为轻型焊钳和重型焊钳。一般来说，电极压力大于450kg的焊钳称为重型焊钳，电极压力小于450kg的焊钳称为轻型焊钳。焊钳。

2．焊钳的结构

点焊机器人使用的焊钳是所谓的“一体式”焊钳。此类焊钳无论是C型还是X型，大致可分为：焊臂、变压器、气缸或伺服电机、机架、浮动机构等。

C型焊钳的结构及部件名称如图5所示。X型焊钳的结构及部件名称如图6所示。

(1)焊臂 点焊机器人焊枪的焊臂根据所用材料主要分为三种：铸造焊臂、铬镐铜焊臂和铝合金焊臂。由于材质不同，相应的结构形式也不同。

(2)变压器与焊接机器人连接的焊钳根据焊钳的变压器形式可分为中频焊钳和工频焊钳。中频焊钳采用逆变技术将工频电转换为中频电。这两种焊钳之间的主要区别在于变压器本身。焊钳的机械结构完全相同。

(3)电极臂根据电极臂驱动形式的不同可分为“气动”和“电机伺服驱动”。

图5

图6

“气动”是利用压缩空气驱动增压缸活塞，然后活塞的连杆带动相应的传动机构，带动两个电极臂关闭或打开。

“电机伺服驱动”焊钳简称“伺服焊钳”，是采用伺服电机代替压缩空气作为动力源的焊钳。焊钳的开合由伺服电机驱动，并由脉冲码盘反馈。焊钳的开度可根据实际需要任意选择和预设，电极之间的压紧力也可无级调节。这是一种可以提高机器人焊钳的焊点质量和性能的方法。

电机伺服点焊钳具有以下优点：

1）提高工件表面质量。由于伺服焊钳采用伺服电机，电极的动作速度可以在接触工件之前从高速到低速精确调节。这样可以使电极与工件之间形成软接触，减少电极冲击造成的压痕，从而也减少工件后续表面磨削量，提高工件的表面质量。而且，可以利用伺服控制技术对焊接参数进行数字化控制和管理，确保提供最合适的焊接参数数据，保证焊接质量。

2）提高生产效率。伺服焊钳的加压、张开动作均由机器人自动控制，可大大缩短各焊点的焊接周期。当机器人在点之间移动时，焊钳开始闭合。焊接一个点后，焊钳在机器人移动时打开。在焊钳关闭之前或焊钳完全打开之后，无需等待机器人就位。机器人又动了。与气动焊钳相比，伺服焊钳的动作路径可以控制到最小，缩短生产周期，在最短的焊接周期时间内建立一致的极间压力。由于焊接周期中消除了预加压时间，焊钳的速度比气动加压快 5 倍，从而提高了生产率。

3）改善工作环境。焊钳闭合加压时，不仅可以调节压力，而且闭合时两电极轻轻闭合。电极与工件接触软，对工件无冲击，减少冲击变形，保证与工件接触顺畅。噪音，更不用说使用气动压力焊枪时产生的排气噪音了。因此，焊钳干净、安静，改善了操作环境。

3、焊钳的选择

无论是手动悬挂式点焊钳还是机器人点焊钳，都必须适应点焊工件所需的焊接规范。基本原则是：

(1)根据工件的材质和板厚，确定焊钳电极的最大短路电流和最大压力。

(2)根据工件的形状和焊点在工件上的位置，确定焊钳本体的喉深、喉宽、电极握持力、最大行程、工作行程等。

(3)根据工件上所有焊点的位置分布，确定选用哪种类型的焊钳。通常比较常见的焊钳有四种类型，即：C型单冲程焊钳、C型双冲程焊钳、X型单冲程焊钳。焊钳，X型双行程焊钳。

(4)在满足上述条件的情况下，尽可能减轻焊钳的重量。对于悬挂式点焊，可以减轻操作人员的劳动强度。对于机器人来说，可以选择低负载的机器人，可以提高生产效率。

如图7所示，提供了选择焊钳时的一些要点。

图7

4、机器人与焊枪的连接

(1)气动焊钳机器人与气动焊钳的连接如图8所示。

(2)电焊枪机器人与电焊枪的连接如图9所示。

图8