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。6 R. T& n3 B% Q% z: f; F
: R9 a! X+ R, I2 v. j8 i" `机器人焊接时的主要注意事项
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1．必须进行示教作业6 R$ ^7 |' b. M+ L
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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。
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9 p+ c7 ]7 L0 |) T7 k L0 z) r* d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。
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: n n( ]7 v4 d6 x. i2．必须确保工件的精度
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机器人没有眼睛，只能重复相同的动作。
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机器人轨迹精度为±0．1mm，以此精度重复相同的动作。
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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。: @* r9 s3 F1 a" I
2 R. \5 p, b$ }7 n! }/ c& H3．焊接条件的设定取决于示教作业人员的技术水平
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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。% @; i: U* Z! l4 ]
3 n j5 a1 `3 b2 |+ G示教操作人员必须充分掌握焊接知识和焊接技巧。
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4．必须充分注意安全
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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）。
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* |/ y2 @7 t' \! p7 N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。% U6 o) ?; j w3 J
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弧焊机器人的性能要求& y2 |1 g" I; l3 H
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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。
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: E) C6 e8 O+ S焊接规范的设定。起弧、收弧参数。
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- G( s' y9 r. o6 _, A8 }摆动功能。摆动频率、摆幅、摆动类型的设定。
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/ c7 k. H5 Y. O! D/ v0 E焊接传感器。起始点检测、焊缝跟踪传感器的接口功能。
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9 u/ J4 U9 S" X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。2 ]" Z4 d |8 H3 q- Z8 r6 W* ?
3 B* I( {3 K% x4 f4 S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。+ S+ N; j4 d$ [4 z
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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。
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" N3 G" {) r+ U3 H" u% u% `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。) t, E9 a- W6 D! @
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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。; O# B7 B2 B0 c! c1 x" X, S
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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。, I- E- }2 e0 ]+ r. I( V, i* Y
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点焊机器人的性能要求
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; a1 B& w& i3 o; n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。 T: [/ x) W6 `+ {2 Y
# Z5 N4 U& E/ M( S9 N1 A焊接机器人的主要性能指标
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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：
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: l) C% V' Y( X! X8 c7 N. d2 D# A1 L) O
6 u4 ?/ O4 |1 j名称与型号：Motoman－L10; B( C* s- V( e1 o6 B
3 U8 P' _. ~! T C( c5 x0 e. g主要用途：弧焊4 @+ L" ~- s! [: J, h
# G7 f$ @5 K: K( V) y类别：示教再现型
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! F$ D/ P/ q" Z( v& y坐标型式：多关节式# y7 j( g! E- T' J
# ^8 E) e" o( U& V2 p: G自由度数：5个4 [. [; _7 N( O# V0 P8 p. ^3 q6 [; B
0 U7 R+ a2 p# E$ A$ Q V5 f6 t4 V+ h抓重：最大10㎏（包括夹钳）
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动作范围与速度运动参数列表如下：" g* K: v& `7 W; R" {' t; {
6 @$ R8 G( p, p" X# G% cMotoman－L10运动参数
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* G1 j5 e& Z: O（遮住的数字是150）) ^+ d: I1 l2 L8 B2 e: f: F
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定位方式：选用增量编码器作为位置检测元件* M+ j1 k/ ]& l
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控制方式：重复式数字位置控制方式，可精确控制运动轨迹+ o' W) C$ a$ [' C
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重复定位精度：±0．2mm7 f' ~ |2 h/ y
' U7 ]( [6 a# X) B& n" |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
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驱动源：DC伺服电动机. ]" q* G+ t7 ~, D4 U5 G& N
1 f. V( T; k, z3 Q k3 ~3 V; ?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）
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- H5 p' j2 ~7 d, ]) P6 n程序步数：1000步
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指令条数：600条
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+ _ n }& [% L9 t重量：本体400㎏控制部分350㎏1 u* N0 E/ C5 i) P! \
$ C! Q4 }4 A: ], g1 u5 r$ e
外部同步信号：输入22点输出21点" d- x( O* Z1 a$ y) ^3 i
) Z+ Y9 F7 x0 Y) d* Y) H* H
电源：AC220／220V（＋10％，－15％），50／60HZ±1HZ，三相5KVA
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) C: H4 D) P6 B, I+ {焊接机器人的系统构成
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Z4 O! {$ R2 g: s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。
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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。1 W& E# W+ P$ W8 N O/ T- @6 G
弧焊机器人
f& N( a4 Y8 H b0 C- w) }* [. W9 r5 ?& v3 _& t8 P* D( l
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：
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/ L. }* N7 F9 G( G3 o1 v% J/ I# y设定焊接条件（电流、电压、速度等）；
8 [, ^( m5 K( k' f2 n
' A, F! y: S* C+ A- ~% C) {. y摆动功能；! P! E( {& u6 f; r$ O4 a1 u
5 c. G( D+ {6 Y! B& O' `坡口填充功能；
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焊接异常功能检测；6 F3 P, ], w# n# [: y; z4 @8 x
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焊接传感器（起始点检测、焊道跟踪）的接口功能。* g4 P! U. }% q3 j6 U% y. o. z7 Z
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点焊机器人) T- Z; |( T7 d
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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：7 e, L9 D9 Y6 N2 k0 e1 z( g( Z9 E
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安装面积小，工作空间大；
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) X& k2 c6 F# H- t; H; K) E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）；
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定位精度高（±0．25㎜），以确保焊接质量；2 \% s0 x5 y4 v4 [
z4 ^+ E C2 A' B8 r6 u持重大（50～100㎏），以便携带内装变压器的焊钳；6 i4 r N/ C- R: B8 Y0 ]$ M
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内存容量大，示教简单，节省工时；* U( Y6 ~! x( C2 k+ f
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点焊速度已生产线相匹配，同时按全可靠性好。
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/ q' v$ @ j2 n$ W焊接机器人系统原理图
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; h/ `7 F$ i q焊接机器人的示教编程
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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。 e! P3 e8 N; f% c
) k5 R/ s) X! V) t- v! X
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。
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发表于 2018-8-1 12:48:00
