焊接机器人的性能要求与系统构成

远祥

焊接机器人最早只在点焊中得到应用，80年初，随着计算机技术、传感器技术的发展，弧焊机器人逐渐得到普及，特别是近十几年来由于世界范围内经济的高速发展，市场的激烈竞争使那些用于中、大批量生产的焊接自动化专机已不能适应小规模、多品种的生产模式逐渐被具有柔性的焊接机器人代替，焊接机器人得到了巨大的发展，焊接已成为工业机器人应用最大的领域之一，焊接机器人在汽车、摩托车、工程机械等领域都得到了广泛的应用。目前世界拥有的80余万台工业机器人中，用于焊接的机器人可达40％以上。
! t, K/ C; d$ D
机器人焊接时的主要注意事项

- O. F+ H" s. U: {8 _" O2 X1．必须进行示教作业
% n$ j. ^9 T! B2 Z1 }
5 \% \( e' Y4 Z: O1 l# ~$ ^在机器人进行自动焊接前，操作人员必须示教机器人焊枪的轨迹和设定焊接条件等。

: Q% o. D, i; o, Y$ c% w  i由于必须示教，所以机器人不面向多品种少量生产的产品焊接。

2．必须确保工件的精度

机器人没有眼睛，只能重复相同的动作。
' u1 u: P% \2 r* M% R  H
/ n/ [, U5 g7 Q2 ]& _机器人轨迹精度为±0．1mm，以此精度重复相同的动作。
0 Q: ^+ R* z1 X" P- F6 `" F
焊接偏差大于焊丝半径时，有可能焊接不好，所以工件精度应保持在焊丝半径之内。
/ a, b, w: ^# L6 l, f- j. V2 U6 }
3．焊接条件的设定取决于示教作业人员的技术水平

% S# d" o1 ~+ a' T2 L操作人员进行示教时必须输入焊接程序，焊枪姿态和角度，电流、电压、速度等焊接条件。

示教操作人员必须充分掌握焊接知识和焊接技巧。

4．必须充分注意安全
6 {+ D$ d5 K4 P8 S! x( e( b/ m
机器人是一种高速的运动设备，在其进行自动运行时绝对不允许人靠近机器人（必须设置安全护栏）。
! \( P) v- {' L/ C+ E: R
操作人员必须接受劳动安全方面的专门教育，否则不准操作。

7 P. c, Z" N& `弧焊机器人的性能要求

在弧焊作业中，要求焊枪跟踪工件焊道运动，并不断填充金属形成焊缝，因此运动过程中速度的稳定性和轨道精度是两项重要的指标。
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一般情况下，焊接速度可取5～50mm／s，轨道精度可取±0·2～0·5mm。由于焊枪的姿态对焊缝质量也有一定的影响，因此希望在根踪焊道的同时，焊枪姿态的可调范围尽量大，还有其它一些性能要求，如摆动功能、焊接传感器（起始点检测、焊缝跟踪）的接口功能、焊枪防碰功能等。

8 Y2 I7 s' y; B焊接规范的设定。起弧、收弧参数。

0 g9 r* E+ H. }$ @+ T& @' M. s摆动功能。摆动频率、摆幅、摆动类型的设定。

焊接传感器。起始点检测、焊缝跟踪传感器的接口功能。
* ?% g6 d. h/ J7 N0 G+ Y
* o" K5 v* K% }4 w: t4 g+ N7 M焊枪防碰功能。当焊枪受到不正常的阻力时，机器人停机，避免操作者和工具受到损坏。
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多层焊功能。应用该功能可以在第一层焊接示教完成后，实现其余各层的自动编程。

, e9 Z3 b4 \: w& b- u再引弧功能。引弧失败后，自动重试。因此消除了焊接异常（引弧失败）发生时引起的作业中断，最大限度避免了因此而引起的全线停车。
- X7 u3 A4 m) o+ N8 k
焊枪校正功能。焊枪与工件发生碰撞时，可通过简单操作进行校正。

粘丝自动解除功能。焊接终了时如果检测出焊丝粘丝，则自动再通电解除粘丝，因此不必手工剪断焊丝。
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断弧再启动功能。出现断弧时，机器人会按照指定的搭接量返回重新引弧焊接。因此无须补焊作业。

# c3 r1 ]3 y2 l3 \+ C7 Y点焊机器人的性能要求

, r  i& J2 Z1 x2 y对于点焊机器人运动速度是一个重要指标，要求能够快速完成小节距的多点定位（例如每0．3－0．4秒移动30－50mm节距后定位）；为确保焊接质量，定位精度要求较高（一般为±0·25mm）；并具有较大的持重（50～100Kg），以便携带内装变压器的焊钳。

9 h# |# b- o1 `" X) A; _+ {9 U焊接机器人的主要性能指标

" X2 z  Q5 x- I& b1 F( u3 R焊接机器人的主要性能指标以日本安川电机公司生产的Motoman－L10为例表示如下：



名称与型号：Motoman－L10
$ Y" A/ H; ]7 f  u, W
主要用途：弧焊
. b- z3 D* J) k8 s" M4 ]. y5 K
类别：示教再现型

$ G0 p  `2 s7 t& @8 @! n" \% q坐标型式：多关节式
) I% o% e- b1 K9 D
自由度数：5个
. L6 D) A6 [+ z/ o4 W9 K
抓重：最大10㎏（包括夹钳）
8 r0 b/ m' {* Y1 Z5 L$ Z
动作范围与速度运动参数列表如下：
. G- n, m  e, j& {! C9 f
+ J" {0 u' N: y6 a4 bMotoman－L10运动参数


（遮住的数字是150）
% g5 f$ g" L8 T8 D& E( E
定位方式：选用增量编码器作为位置检测元件

0 k. o* r8 b! p) O' \. a控制方式：重复式数字位置控制方式，可精确控制运动轨迹
$ L/ S  V0 A) t; M" Z
重复定位精度：±0．2mm
6 W4 _( e  ]$ k$ L' ~$ g
) V! ]- s8 Q1 }  ]% W* S/ `) K0 ?& b驱动方式：电伺服采用交流测速发电机作为伺服电动机的速度检测元件，实现速度反馈，并引进力矩反馈
, P/ Z) M, f/ J0 ?6 x
' T* z4 t8 ^! H, W. z驱动源：DC伺服电动机

程序控制和存储方式：采用8位微处理Intel8080用半导体存储器作为主存（盒式磁带补充主存容量之不足）

程序步数：1000步

指令条数：600条
& f9 Q, m) v: e
重量：本体400㎏控制部分350㎏
6 @: Q/ K8 Z# K6 w
外部同步信号：输入22点输出21点
* J' [$ x' E2 Q  i1 P) `
5 N" O! F7 G6 e- C! g电源：AC220／220V（＋10％，－15％），50／60HZ±1HZ，三相5KVA

1 P: i4 H' j! J0 k2 O6 p焊接机器人的系统构成

( u2 n! ]3 z7 p: {完整的焊接机器人系统一般有如下几部分组成：机器人操作机、变位机、控制器、焊接系统（专用焊接电源、焊枪和焊钳等）、焊接传感器、中央控制计算机和相应的安全设备等。
" j1 |8 }' ^& b6 Z4 n
- n% s! ^6 p+ h; F9 d% b+ h根据用途，将工业机器人配置不同的焊接系统，将组成不同的焊接机器人系统。
% [6 R7 e/ c. x6 n4 H7 k; k弧焊机器人

( {. [7 ?3 Q" h4 t& c! e9 A( y$ F2 ~弧焊机器人在通用机械、金属结构等许多行业中得到广泛运用。弧焊机器人是包括电弧焊附属装置在内的柔性焊接系统，而性能有特殊的要求。在弧焊作业中，焊枪应跟踪工件的焊道运动，并不断填充金属形成焊缝。因此运动过程中的速度稳定性和轨迹精度是两项重要指标。一般情况下，焊接速度约为5～50㎜／s，轨迹精度约为±（0．2～0．5）㎜。由于焊枪的姿态对焊缝质量有一定的影响，因此希望在跟踪焊道的同时，焊枪姿态的可调范围尽量大，其一些基本性能要求如下所示：
4 W/ l' D/ e& s+ a
, @  o; W* P' z- [0 M1 S" ]设定焊接条件（电流、电压、速度等）；
. W4 g+ v" y4 ?
% m! h3 a3 q9 J/ J5 E摆动功能；

& A. L% t2 I: J* l3 J- s坡口填充功能；
$ N4 O  Q* K. k' t- B$ g
焊接异常功能检测；

焊接传感器（起始点检测、焊道跟踪）的接口功能。
$ j. b2 X$ ~0 |% e) R
点焊机器人

1 Q0 E7 O5 D3 V! y汽车工业是点焊机器人系统一个典型的应用领域。最初，点焊机器人只用于增强焊作业（往已拼接好的工件上增加焊点），后来为了保证拼接精度，又让机器人完成定位焊作业性能，具体来说有：
& H( U# f- Y4 l/ a/ x. i
安装面积小，工作空间大；
. A# e' Q9 e( I: }
- D4 [7 q0 y3 v快速完成小节距的多点定位（例如每0．3～0．4s移动30～50㎜节距后定位）；
7 o0 y3 d* ?) H
定位精度高（±0．25㎜），以确保焊接质量；
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持重大（50～100㎏），以便携带内装变压器的焊钳；
; c6 D( `) L3 M+ }# v7 J
# q3 G: A: @9 G% i1 P2 r# v内存容量大，示教简单，节省工时；

2 J7 |, ~7 ^2 |点焊速度已生产线相匹配，同时按全可靠性好。

0 B  W1 Y. N/ y: F- ?* k. {
: ^7 _5 D$ `) ?) X& j. U焊接机器人系统原理图

焊接机器人的示教编程
4 U& T! G& [3 r% [6 |. M8 C; J
用机器人代替人进行作业时，必须预先对机器人发出指令，规定机器人应该完成的动作和作业的具体内容，这个指示过程称之为对机器人的示教（teaching），或者称之为对机器人的编程（programming）。对机器人的示教内容通常存储在机器人的控制装置内，通过存储内容的再现（playback），机器人就能实现人们所要求的动作和要求人们赋予的作业内容。

示教内容主要由两部分组成，一是机器人运动轨迹的示教，二是机器人作业条件的示教。机器人运动轨迹的示教主要是对为了完成某一作业，焊丝端部所要运动的轨迹，包括运动类型和运动速度的示教。机器人作业条件的示教主要是为了获得好的焊接质量，对焊接条件进行示教，包括被焊金属的材质、板厚、对应焊缝形状的焊枪姿势、焊接参数、焊接电源的控制方法等。

xiangrikuib11

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陳536

怎麼驗收機器人呢?有範本嗎?

BLACKLSEAN

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threetigher

陳536 发表于 2018-8-1 20:16
" ~* B9 S) C3 {9 D, ^2 c' j怎麼驗收機器人呢?有範本嗎?

一般是在机器人出厂前，就给出样本，进行demo焊接，评估质量，效率等等。

地球MAN

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