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。5 }1 F7 v" Y+ p% O$ Y
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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, G" r0 C$ e) V
) z* y% A5 w/ \& l, x" S
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。5 a- [. j* o- a2 j
) e5 I* Z5 @* P+ u3 h8 j: ^' g- j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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6 ?5 R! v3 i5 \8 y( t+ B2．必须确保工件的精度
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, h/ d( @. f" i4 b+ B机器人没有眼睛，只能重复相同的动作。7 Y7 K i5 _( t' ]$ A( t
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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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2 D3 q. {; C( ?+ U3 g$ v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。6 o1 T" K& e- _' n9 w$ P$ \4 u
# n6 \9 }1 k$ [/ w5 D3．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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$ { c1 \( ]2 J+ N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。9 `9 \6 y- o4 A! V1 M" J
) c! d# N" n1 o, o4 d2 Y P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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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。
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7 g! {8 F5 w8 x2 S3 x4 t1 \弧焊机器人的性能要求" \. Q5 s' r" n R
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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。8 c6 l1 M" }8 B5 F6 p
+ L _3 k+ V! Z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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1 P1 n$ {* l' h, ?; q焊接规范的设定。起弧、收弧参数。0 B L7 L( ^4 z4 f' X+ x6 D
1 V5 x9 S- c/ |0 R; c摆动功能。摆动频率、摆幅、摆动类型的设定。6 I& M$ x6 C$ X! ]- B8 ~1 W
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焊接传感器。起始点检测、焊缝跟踪传感器的接口功能。! ^4 t$ {# i7 C
1 u, U: ^% m8 j' q9 J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。
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; E k* L$ m' x. D! s( Y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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; [2 m3 c, @) d% l k- \& L& z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。
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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。
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: I) o0 X+ c3 K/ l; Z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。
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点焊机器人的性能要求
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8 P0 B& w$ W1 J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。
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焊接机器人的主要性能指标4 W: r3 t5 f3 s
; _: w# s0 q+ E6 u5 j! z( L
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：" i( Z1 |, f# F$ |( w* u
# G& K# |3 H6 z) V0 O) j9 _
; t: d8 y- {1 U- ~
8 d6 U; M8 @( i1 @- D1 _9 H
名称与型号：Motoman－L10
8 k& V0 h) a1 X1 Q" t0 D( H: k: B& k7 c+ e7 H+ _4 J' b6 K
主要用途：弧焊
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/ G# g. R& X3 g% t, A4 e1 }类别：示教再现型: T! W+ V* @" X
3 P. j. |* _1 |" B2 _坐标型式：多关节式
: G& [3 ~+ G0 D0 Y: C* w
& b& p# V' T3 C; g+ C/ v$ t4 o自由度数：5个
) n' b1 M; d1 d7 r1 _
1 o! [: O% W) |3 ]1 a抓重：最大10㎏（包括夹钳）
( O& {, U3 g* |, K V/ P6 @) V2 r( H2 W [" O s: ~
动作范围与速度运动参数列表如下：4 b: ~% j, n( h! ^ i
" ?6 C# t9 E7 m& sMotoman－L10运动参数+ D; m) p3 G5 ^" Q) ^, e" c
3 X( F/ U) [, c+ ^- I& `' s
- w/ P+ b/ ]# h& u0 l% Z4 n& y（遮住的数字是150）& m( y3 l6 K$ b; @0 i- [1 o1 i
1 U) }6 r+ X3 e7 g3 H定位方式：选用增量编码器作为位置检测元件6 u/ X! o% {9 V/ c" A; o
+ F: m; ~1 k! ?3 e' Y2 x控制方式：重复式数字位置控制方式，可精确控制运动轨迹* T% q6 R% I. a- B
, G8 y; v' h4 Z8 o重复定位精度：±0．2mm
2 L2 R+ `" T: @' @
/ e% S2 Y$ ^0 t, _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# f5 u$ F9 V6 j; i) x* `4 E
2 g1 e- L: p, T
驱动源：DC伺服电动机& x1 |( V7 @4 u0 z3 W J1 h( K
% X2 B$ o" o" Y9 G v' `0 M7 O, \
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）+ F# ]# S! P/ o
4 @8 P' E. J5 l2 N) L. ~* j程序步数：1000步/ O) d9 K! h6 @0 T' t7 z
: H! R- `* g' V4 \/ P) w- E$ w
指令条数：600条$ ?" w3 {0 P' d6 X/ D7 R4 J1 ^5 ^; E
" I, P: X# ]! i- n- v
重量：本体400㎏控制部分350㎏
( k1 Z- Q: O8 V
# u% \" J* C8 t外部同步信号：输入22点输出21点; N, ~( x6 Z2 N6 Q" q$ m; \
7 D0 q' @2 B" O% p W6 o g电源：AC220／220V（＋10％，－15％），50／60HZ±1HZ，三相5KVA
' }1 |: y* B, C, m
& f9 Q' x) ]1 Q3 O焊接机器人的系统构成7 h, t5 \5 f7 D, p4 [4 w( s7 R
& ^+ O2 O% }1 q B/ O
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。3 z5 K# c$ j% b
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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。
; ?8 I8 Q& m3 T5 P$ W q. q4 V弧焊机器人: ~$ i4 x! k+ k# v6 z
; b& u. w% x) e# F- a0 E
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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6 Y6 H( {8 t. C/ W9 o设定焊接条件（电流、电压、速度等）；( ]; b$ j- y- d& X
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摆动功能；
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: s* S0 D1 G! F: T坡口填充功能；
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# f, K- J+ D! y焊接异常功能检测；; y' o# x: h& m8 B; p6 O
: O/ y- X# N. p2 n ^2 r3 {& x焊接传感器（起始点检测、焊道跟踪）的接口功能。
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. J/ [. V+ g6 \5 N' ?点焊机器人3 `+ O8 @. Y# F4 b$ d
$ L& c6 Z; i4 E. n, H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：
+ H3 C! p' f1 w6 r5 C9 {
+ I# F) _6 y. E# C" Z安装面积小，工作空间大；+ w7 M5 K: y# n0 Q: S
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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）；' c0 o$ f" h& w, G8 d
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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；' x2 B( W4 J, Q: X
# z+ o! |: B0 E7 L& K内存容量大，示教简单，节省工时；
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点焊速度已生产线相匹配，同时按全可靠性好。& _; B& O/ K' i- X: K: p
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( E0 q9 X& F/ t" J$ X6 o* \. m焊接机器人系统原理图
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焊接机器人的示教编程2 }2 F6 x. U* I- c! u
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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。( o% M, \, M# Q. o4 e4 r% L
s" d: C: k' c8 g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
