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焊接機(jī)器人最早只在點(diǎn)焊中得到應(yīng)用,，80年初，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù),、傳感器技術(shù)的發(fā)展,，弧焊機(jī)器人逐漸得到普及,，特別是近十幾年來由于世界范圍內(nèi)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,，市場的激烈競爭使那些用于中、大批量生產(chǎn)的焊接自動(dòng)化專機(jī)已不能適應(yīng)小規(guī)模,、多品種的生產(chǎn)模式逐漸被具有柔性的焊接機(jī)器人代替,，焊接機(jī)器人得到了巨大的發(fā)展，焊接已成為工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用最大的領(lǐng)域之一,，焊接機(jī)器人在汽車,、摩托車、工程機(jī)械等領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用,。目前世界擁有的80余萬臺(tái)工業(yè)機(jī)器人中,，用于焊接的機(jī)器人可達(dá)40％以上。6 K' z) H3 j" t. t. J! N {) p3 X
4 O; ^) m. k0 k( b, P/ Q9 \機(jī)器人焊接時(shí)的主要注意事項(xiàng)! r/ n4 y, }5 v+ s/ V7 a* V9 n/ D9 h, m
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1．必須進(jìn)行示教作業(yè)
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) O! D* {/ u! w0 o6 p' \在機(jī)器人進(jìn)行自動(dòng)焊接前,，操作人員必須示教機(jī)器人焊槍的軌跡和設(shè)定焊接條件等,。0 [5 R+ L1 k0 j( g- X6 Q/ i
/ @( A( G! w" G, O5 @+ X7 g由于必須示教，所以機(jī)器人不面向多品種少量生產(chǎn)的產(chǎn)品焊接,。: T* F7 }8 t7 _+ W e9 p
: ]+ J, M/ N' b) x) ?
2．必須確保工件的精度1 L( y0 \* @7 v0 C. J8 ]
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機(jī)器人沒有眼睛,，只能重復(fù)相同的動(dòng)作。
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6 C# k P1 f; H. W, j8 d1 U機(jī)器人軌跡精度為±0．1mm,，以此精度重復(fù)相同的動(dòng)作,。
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焊接偏差大于焊絲半徑時(shí),，有可能焊接不好，所以工件精度應(yīng)保持在焊絲半徑之內(nèi),。) I% T% G0 ^ D- B% D, a3 f
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3．焊接條件的設(shè)定取決于示教作業(yè)人員的技術(shù)水平% l L! z% J: d* Q7 m
4 X5 A) r8 t$ L: f操作人員進(jìn)行示教時(shí)必須輸入焊接程序,，焊槍姿態(tài)和角度，電流,、電壓,、速度等焊接條件。0 L5 r4 z; O5 F
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示教操作人員必須充分掌握焊接知識(shí)和焊接技巧,。9 i8 r9 s0 j( L- \% u4 O# |
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4．必須充分注意安全
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$ i# C4 O& A! Z* E: w& H機(jī)器人是一種高速的運(yùn)動(dòng)設(shè)備,，在其進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)行時(shí)絕對(duì)不允許人靠近機(jī)器人（必須設(shè)置安全護(hù)欄）。! {' Y: g# O5 D5 w$ u
+ I2 ] v' T: L* k操作人員必須接受勞動(dòng)安全方面的專門教育,，否則不準(zhǔn)操作,。) e2 i% u, x0 j4 g( X5 u) d- b1 Q
: X! B7 H6 |- p+ T! q8 n7 y" r弧焊機(jī)器人的性能要求: _# {( Q: X# I: I
4 w' X/ k) j6 Y6 i在弧焊作業(yè)中，要求焊槍跟蹤工件焊道運(yùn)動(dòng),，并不斷填充金屬形成焊縫，因此運(yùn)動(dòng)過程中速度的穩(wěn)定性和軌道精度是兩項(xiàng)重要的指標(biāo),。
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一般情況下,，焊接速度可取5～50mm／s，軌道精度可取±0·2～0·5mm,。由于焊槍的姿態(tài)對(duì)焊縫質(zhì)量也有一定的影響,，因此希望在根蹤焊道的同時(shí)，焊槍姿態(tài)的可調(diào)范圍盡量大,，還有其它一些性能要求,，如擺動(dòng)功能、焊接傳感器（起始點(diǎn)檢測,、焊縫跟蹤）的接口功能,、焊槍防碰功能等。/ h, K" L& y& J. P2 X( k5 [
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焊接規(guī)范的設(shè)定,。起弧,、收弧參數(shù)。, u( h i5 Y1 M
5 L+ j8 D! b9 d' P% |擺動(dòng)功能,。擺動(dòng)頻率,、擺幅、擺動(dòng)類型的設(shè)定,。" A) \) h. e: u' s4 F8 F! Z
* F8 a# s/ V: u2 g, O' d焊接傳感器,。起始點(diǎn)檢測、焊縫跟蹤傳感器的接口功能,。& b0 K9 q/ s9 ?9 z9 L3 I, k
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焊槍防碰功能,。當(dāng)焊槍受到不正常的阻力時(shí)，機(jī)器人停機(jī)，避免操作者和工具受到損壞,。2 z7 e6 ^4 H4 k! e3 u
7 I1 g9 G" J. r7 N- b* l7 }+ X多層焊功能,。應(yīng)用該功能可以在第一層焊接示教完成后，實(shí)現(xiàn)其余各層的自動(dòng)編程,。
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8 p; y- n" d* x: B. |" c3 a再引弧功能,。引弧失敗后，自動(dòng)重試,。因此消除了焊接異常（引弧失�,。┌l(fā)生時(shí)引起的作業(yè)中斷，最大限度避免了因此而引起的全線停車,。
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焊槍校正功能,。焊槍與工件發(fā)生碰撞時(shí)，可通過簡單操作進(jìn)行校正,。
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1 Q K/ x% j T& W粘絲自動(dòng)解除功能,。焊接終了時(shí)如果檢測出焊絲粘絲，則自動(dòng)再通電解除粘絲,，因此不必手工剪斷焊絲,。& z* r. x7 q+ z! h; o' O% ~& E4 p
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斷弧再啟動(dòng)功能。出現(xiàn)斷弧時(shí),，機(jī)器人會(huì)按照指定的搭接量返回重新引弧焊接,。因此無須補(bǔ)焊作業(yè)。
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+ Q6 t& B3 U G, {, S( C點(diǎn)焊機(jī)器人的性能要求* n0 C) b8 K( [0 p8 J4 x
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對(duì)于點(diǎn)焊機(jī)器人運(yùn)動(dòng)速度是一個(gè)重要指標(biāo),，要求能夠快速完成小節(jié)距的多點(diǎn)定位（例如每0．3－0．4秒移動(dòng)30－50mm節(jié)距后定位）,；為確保焊接質(zhì)量，定位精度要求較高（一般為±0·25mm）,；并具有較大的持重（50～100Kg）,，以便攜帶內(nèi)裝變壓器的焊鉗。
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焊接機(jī)器人的主要性能指標(biāo)
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" {/ a3 ~9 x! h) j. x! A) G4 B" R焊接機(jī)器人的主要性能指標(biāo)以日本安川電機(jī)公司生產(chǎn)的Motoman－L10為例表示如下：
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. X/ Q5 k- I8 J B& D
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名稱與型號(hào)：Motoman－L10
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: m8 c( E) A4 y: a主要用途：弧焊! f' ^; m+ T" _/ }, x0 x# b
. [* z5 B* h6 C: u5 ^8 j7 q; A- @類別：示教再現(xiàn)型
. C- {3 s! N4 N: e4 u* |
6 a8 Z6 I) F. {4 @% Z/ M; n坐標(biāo)型式：多關(guān)節(jié)式* m2 [/ C: U5 v# u
7 c; ]- v" |% {: ~自由度數(shù)：5個(gè)+ m8 P8 ~! @& t' W1 Q: {
+ n. I1 _9 x5 B' Y! j抓重：最大10㎏（包括夾鉗）& S* W M' z0 e
( S' f# c0 @$ Y( G1 D7 E動(dòng)作范圍與速度運(yùn)動(dòng)參數(shù)列表如下：
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% Q& Z3 P/ Q- P, [+ h4 KMotoman－L10運(yùn)動(dòng)參數(shù)* _7 e7 {1 j9 P3 U. R# ~( w
$ T( E6 g* I- h$ k) y/ J- n* h. m2 U2 Z. P. w& I8 T2 F4 ^# l" u
（遮住的數(shù)字是150）
# y5 _. {% _9 ^3 c& Y' N+ s$ I7 _! P: z
定位方式：選用增量編碼器作為位置檢測元件8 l$ y1 f% p% L! `
+ F$ O) ]$ C% m) Y+ q% B7 x" F' R# A控制方式：重復(fù)式數(shù)字位置控制方式,，可精確控制運(yùn)動(dòng)軌跡5 _2 n& U0 g6 K* j0 Y c$ e
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重復(fù)定位精度：±0．2mm
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# u1 F; f5 [4 k3 n4 f8 N驅(qū)動(dòng)方式：電伺服采用交流測速發(fā)電機(jī)作為伺服電動(dòng)機(jī)的速度檢測元件,，實(shí)現(xiàn)速度反饋，并引進(jìn)力矩反饋2 E* \, ~1 E8 K
; A7 _: { _4 ?5 L" n驅(qū)動(dòng)源：DC伺服電動(dòng)機(jī)# A+ [4 `8 E9 b8 o+ C4 _% y
$ `5 d1 n E( J( u4 k \
程序控制和存儲(chǔ)方式：采用8位微處理Intel8080用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器作為主存（盒式磁帶補(bǔ)充主存容量之不足）+ z1 `$ e/ S3 i4 R2 y
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程序步數(shù)：1000步" l& r3 m8 N3 e% T' U* S# |
[5 h) [( I y
指令條數(shù)：600條 n7 J. ?8 E; i$ s9 J6 ?1 ^
. u5 g2 {# @* @9 p* s
重量：本體400㎏控制部分350㎏
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外部同步信號(hào)：輸入22點(diǎn)輸出21點(diǎn)0 K( Y' W* K- S; s) w3 u
% t8 B% |% s z7 j+ I X% p電源：AC220／220V（＋10％,，－15％）,，50／60HZ±1HZ，三相5KVA
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" F9 _/ k4 T4 A5 ~' Z2 g9 T焊接機(jī)器人的系統(tǒng)構(gòu)成
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完整的焊接機(jī)器人系統(tǒng)一般有如下幾部分組成：機(jī)器人操作機(jī),、變位機(jī),、控制器、焊接系統(tǒng)（專用焊接電源,、焊槍和焊鉗等）,、焊接傳感器,、中央控制計(jì)算機(jī)和相應(yīng)的安全設(shè)備等。
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根據(jù)用途,，將工業(yè)機(jī)器人配置不同的焊接系統(tǒng),，將組成不同的焊接機(jī)器人系統(tǒng)。+ a9 i; N/ f+ F! M* j- U8 |: o
弧焊機(jī)器人
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3 \$ X; w3 E, F" Z# T4 f弧焊機(jī)器人在通用機(jī)械,、金屬結(jié)構(gòu)等許多行業(yè)中得到廣泛運(yùn)用,。弧焊機(jī)器人是包括電弧焊附屬裝置在內(nèi)的柔性焊接系統(tǒng),，而性能有特殊的要求,。在弧焊作業(yè)中，焊槍應(yīng)跟蹤工件的焊道運(yùn)動(dòng),，并不斷填充金屬形成焊縫,。因此運(yùn)動(dòng)過程中的速度穩(wěn)定性和軌跡精度是兩項(xiàng)重要指標(biāo)。一般情況下,，焊接速度約為5～50㎜／s,，軌跡精度約為±（0．2～0．5）㎜。由于焊槍的姿態(tài)對(duì)焊縫質(zhì)量有一定的影響,，因此希望在跟蹤焊道的同時(shí),，焊槍姿態(tài)的可調(diào)范圍盡量大，其一些基本性能要求如下所示：
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設(shè)定焊接條件（電流,、電壓、速度等）,；+ o9 K& k8 T2 f) _
o% S7 Z3 o9 H2 E9 g$ _7 E. X
擺動(dòng)功能,；
4 d2 X, x0 w2 W! H$ |
[! R E5 X" C坡口填充功能；0 b* W2 \4 _8 F3 `( B
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焊接異常功能檢測,； m2 K( v, n9 @" S6 J
4 @ ]1 c) D9 t3 @1 K) Y7 Y' Q% S& O1 E焊接傳感器（起始點(diǎn)檢測,、焊道跟蹤）的接口功能。
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) f" t1 J) ]: X點(diǎn)焊機(jī)器人0 _4 l5 G6 Z" ?7 T" i; T, N a
# E: ^8 k0 R1 }汽車工業(yè)是點(diǎn)焊機(jī)器人系統(tǒng)一個(gè)典型的應(yīng)用領(lǐng)域,。最初,，點(diǎn)焊機(jī)器人只用于增強(qiáng)焊作業(yè)（往已拼接好的工件上增加焊點(diǎn)），后來為了保證拼接精度,，又讓機(jī)器人完成定位焊作業(yè)性能,，具體來說有：& u7 X3 Q$ ?) T o# M' E5 u4 V
0 g7 w# y+ ^) z5 A3 z+ r% w3 T安裝面積小，工作空間大,；
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快速完成小節(jié)距的多點(diǎn)定位（例如每0．3～0．4s移動(dòng)30～50㎜節(jié)距后定位）,；
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% a% l' }8 W1 z) p6 m4 `* v8 p定位精度高（±0．25㎜），以確保焊接質(zhì)量,；
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持重大（50～100㎏）,，以便攜帶內(nèi)裝變壓器的焊鉗,；
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3 |: o# `$ R1 f% x Z+ \' M5 ?' f內(nèi)存容量大，示教簡單,，節(jié)省工時(shí),；/ p/ `" Z" P$ p w! \, {6 k h
+ \* B5 t6 D$ T k, C; F7 y/ K點(diǎn)焊速度已生產(chǎn)線相匹配，同時(shí)按全可靠性好,。) t- g# {" M2 q/ }
, Q# X$ S" H9 h5 ?
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焊接機(jī)器人系統(tǒng)原理圖
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焊接機(jī)器人的示教編程
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& |) o( t8 `$ `: G# N用機(jī)器人代替人進(jìn)行作業(yè)時(shí),，必須預(yù)先對(duì)機(jī)器人發(fā)出指令，規(guī)定機(jī)器人應(yīng)該完成的動(dòng)作和作業(yè)的具體內(nèi)容,，這個(gè)指示過程稱之為對(duì)機(jī)器人的示教（teaching）,，或者稱之為對(duì)機(jī)器人的編程（programming）。對(duì)機(jī)器人的示教內(nèi)容通常存儲(chǔ)在機(jī)器人的控制裝置內(nèi),，通過存儲(chǔ)內(nèi)容的再現(xiàn)（playback）,，機(jī)器人就能實(shí)現(xiàn)人們所要求的動(dòng)作和要求人們賦予的作業(yè)內(nèi)容。) J1 b5 e" M9 ?, c' O& p# ~+ v) f: I
; s8 n2 X R( w% U示教內(nèi)容主要由兩部分組成,，一是機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡的示教,，二是機(jī)器人作業(yè)條件的示教。機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡的示教主要是對(duì)為了完成某一作業(yè),，焊絲端部所要運(yùn)動(dòng)的軌跡,，包括運(yùn)動(dòng)類型和運(yùn)動(dòng)速度的示教。機(jī)器人作業(yè)條件的示教主要是為了獲得好的焊接質(zhì)量,，對(duì)焊接條件進(jìn)行示教,，包括被焊金屬的材質(zhì)、板厚,、對(duì)應(yīng)焊縫形狀的焊槍姿勢,、焊接參數(shù)、焊接電源的控制方法等,。( l4 w: L! t! x/ m$ F9 o( i
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發(fā)表于 2018-8-1 12:48:00
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