机械设备服务介绍

焊接机器人是工业自动化焊接的核心装备，长期在高负载、多姿态作业中易受振动与冲击影响，可能导致焊缝质量下降、部件疲劳甚至系统停机。振动与冲击测试作为验证机器人可靠性的关键手段，需通过科学流程模拟实际工况，精准评估结构强度、部件稳定性及控制系统抗干扰能力。本文聚焦测试的具体实施步骤，从需求确认到数据归档逐一拆解，为测试落地提供可操作指引。

测试需求与标准确认

焊接机器人振动与冲击测试的第一步是明确需求与依据，需结合应用场景、客户要求及行业标准制定方案。若机器人用于汽车点焊，需重点测试电极接触工件的瞬时冲击；若用于风电塔筒弧焊，则需关注长臂高速移动的持续振动。

需确认的核心参数包括：振动方向（覆盖X/Y/Z轴主要受力方向）、频率范围（5-2000Hz，涵盖关节运动与干扰频率）、加速度幅值（弧焊取1-2g、冲击取5-10g）、持续时间（随机振动30-60分钟、冲击单次/多次脉冲）。

参考标准需兼顾通用与行业-specific要求：如ISO 13849（机械安全）、GB/T 2423（环境试验），以及JB/T 10825《工业机器人 通用技术条件》（要求振动后重复定位精度变化率≤10%），确保测试合规且可比。

测试样品与工装准备

测试样品需保持实际作业状态：本体装配完整（减速机、伺服电机、焊枪等），紧固件按出厂扭矩拧紧（如小臂螺栓150N·m），带外部轴的需一并安装以模拟移动工况。

工装需高刚性：采用铸铁HT250或铝合金6061-T6，通过M16高强度螺栓与振动台连接，用水平仪校准台面水平度（误差≤0.1mm/m），确保机器人姿态与实际一致（如前倾30°焊接姿态）。

精密部件需防护：编码器、电缆用耐热胶带固定，避免摩擦破损；减速机透气孔密封，防止灰尘进入。

测试系统搭建

振动台选择：电磁式适合高频（>50Hz）小载荷（<1000kg）测试（如腕部振动），液压式适合低频（<50Hz）大载荷（>1000kg）测试（如底座冲击），最大加速度需覆盖测试值1.5倍（如测试10g需选15g振动台）。

传感器安装：优先选压电式传感器（响应频率宽），量程为测试加速度1.5-2倍（如测试2g选3-5g量程）。安装位置选底座（整体振动传递）、小臂（长臂响应）、腕部（末端振动）、焊枪末端（焊接点影响），用磁吸座或螺纹连接，安装面用酒精清洁确保耦合。

数据采集与监控：采样率≥2倍最高测试频率（如2000Hz需4000Hz采样率），通道数匹配传感器数量；用高速相机（≥200fps）监控姿态，热电偶（-40~150℃）监控电机温度（超过80℃停机）。

测试参数校准

传感器校准：用B&K 4294等标准仪校准灵敏度与频率响应，误差≤2%。如输入100Hz、1g信号，输出电压偏差超2%需重新标定。

振动台校准：用Polytec PDV-100激光测振仪测台面5点（中心+四角）加速度，最大差值≤5%。若边缘比中心高10%，需调整支撑或更换台面。

系统联调：输入10Hz、0.5g正弦信号，检查采集波形与输入一致（频率误差≤0.1Hz、幅值误差≤3%），若波形畸变需检查功率放大器或接线。

预测试运行

低幅值验证：设定0.5g、5-100Hz振动5分钟，观察是否有松动（如焊枪螺丝）、异响（如减速机）或传感器脱落，发现松动需拧紧并涂Loctite 243螺纹胶。

幅值提升测试：将加速度提至测试值50%（如2g提至1g），运行10分钟，监控关节角度波动（≤±0.1°）与电机电流（超额定10%需检查工装）。

功能验证：预测试后运行3个焊接循环，检查焊缝质量（如点焊熔核直径、弧焊余高），若质量下降需重新检查姿态控制。

正式测试实施

参数设定：按方案输入参数——正弦振动（5-2000Hz、1oct/min扫频、1.5g）、随机振动（0.04g²/Hz PSD、20-2000Hz、60分钟）、冲击（半正弦波10g、11ms脉冲、3次/方向）。

实时监控：全程观察加速度幅值（超设定15%停机）、PLC报警（伺服过载、编码器异常）、高速相机姿态（小臂摆动超5mm需检查结构）。

多方向测试：按X→Y→Z顺序测试，每个方向结束后检查减速机密封（是否漏油）、焊枪连接（是否松动）、电缆（是否磨损），如发现漏油需记录位置后续更换。

数据实时分析与异常处理

频率分析：用FFT识别共振频率，如小臂固有频率150Hz，测试中此处加速度突增至3g（设定1.5g），需记录作为结构优化依据（如加加强筋）。

异常处理：电机过热需停机清理散热通道，待温度降至50℃以下再继续；传感器信号丢失需检查BNC接头，重新连接后补测；工装松动需拧紧螺栓并校准水平度。

数据标记：对共振、报警等异常点记录时间、频率、幅值及处理措施（如“2024-05-20 14:30，X轴150Hz共振，加速度3g，记录后继续”）。

测试后检查与数据存储

外观检查：用渗透探伤剂查外壳焊缝裂纹，扭矩扳手复查螺栓扭矩，检查电缆绝缘层是否破损。如小臂焊缝有裂纹，需用荧光探伤确认深度（超0.5mm需返修）。

功能检查：运行TCP校准，检查重复定位精度（原为±0.02mm需≤±0.022mm）；运行焊接程序，检查焊缝直线度（≤0.5mm/米）与熔核直径（≥4mm），精度下降超10%需检查减速机磨损。

数据归档：将原始数据（加速度历程、FFT谱）、测试记录、检查结果存入数据库，命名为“机器人型号-日期-类型”（如“IRB 6700-20240520-随机振动”），生成报告提交设计部门。