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。
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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9 l7 H: L p' a! K7 P
; B. b& y2 m; W6 Z7 b
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。
# u' y9 g0 e- N% E
' ~% D+ Q* m$ C8 ~/ ]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。! u+ S/ G8 V7 q
+ L9 V0 j( c/ z+ H# }3 i
2．必须确保工件的精度
4 T1 z2 T" q; X2 W6 r) G! j9 ?/ W. r
机器人没有眼睛，只能重复相同的动作。
Y7 \1 |- d3 D1 K* z
$ ?) F( E% N! @& ]6 R机器人轨迹精度为±0．1mm，以此精度重复相同的动作。$ V' [" N( A- ?0 F! G+ D1 U. ~
# ^# H- }4 f! A
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。! u v: D" `6 H! y6 d1 R, t1 u
" c! E; z4 e% g! ?$ G$ X
3．焊接条件的设定取决于示教作业人员的技术水平0 f4 F: C. `% F: u# { f
" ]0 J5 O6 _: }/ m- x3 p0 A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。
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3 i$ B1 A+ l2 |) Z示教操作人员必须充分掌握焊接知识和焊接技巧。
' o7 Q7 }" S! s# E T/ W3 ], N. U# p2 C l- l- e" T7 a. h3 ^- |
4．必须充分注意安全
) h% e4 [( `5 O3 G* X( t) J- |: J8 _1 p9 q F W7 Y" D
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）。' W% q% A8 W: F! q: T, k
$ s7 D" |& M9 Z/ M$ \) a
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。
8 ^; ^' s( s+ ^% B9 W# J) T, ]+ i# q, {, L3 W
弧焊机器人的性能要求
) A# s* R- j' k) k7 }
9 \- V( q2 A' ]' d2 M+ Y+ }+ @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。. `& R* Y+ T+ Y% Z
2 Y$ d4 h, v$ X9 g# _+ h# B( G, F
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。
+ C, {0 u* Y% W8 |) }' `$ S$ s! c; ]7 m; E" Y
焊接规范的设定。起弧、收弧参数。
( a, ?* Q, a3 x( m8 I- T/ K% V# t1 I4 `2 D$ D
摆动功能。摆动频率、摆幅、摆动类型的设定。4 U' }5 p6 H8 p* V# C$ |
* R6 h: [" s3 H/ S+ S& N E焊接传感器。起始点检测、焊缝跟踪传感器的接口功能。
( c+ l/ w" O: G) i& s# X. n. u, h! P$ @0 L$ o; U& B, J t. \
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。
! `! R' ^, @( t2 g$ j3 Z; k8 P; A* n
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。; B& e/ R. Z, U0 p: Y6 f: I- g
+ c0 b- P# b3 H F( I) L+ X) `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。5 g, p8 K2 g& x, z% L; g
: P& p% I( g& y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。
! Q* \/ |3 {8 V2 E5 A: U
& F1 p1 G5 I- }3 |% r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。
7 f& i. X' d' z2 u5 L3 F5 L
' Q0 C$ E" B. h) v; ?6 x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。 v; b k/ R; F- Y6 ~
# Q; m0 W( i! k点焊机器人的性能要求* K! M, d! ]1 b! `- L
3 i( ~! n% I; K' F, {, h; m
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。
/ ~+ F5 l/ F8 e$ L- Y2 v+ c/ \( a/ T: O7 m4 \
焊接机器人的主要性能指标* s5 v$ W4 e* g: E
8 P8 k: M. B8 i& c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：
1 Z+ o1 F6 c8 x9 m. d% Y$ n/ R8 Y. K M6 F; `2 _* c
6 S+ j! ?3 {/ H2 e
7 k/ f, e7 {+ a) f5 { V# w, |; X) H名称与型号：Motoman－L10
( ~: V; b& q9 c$ \5 Q
& p. u" F" k. S' L- c; M主要用途：弧焊8 v8 `9 B4 Z2 j" n) E$ v
% f5 g, V7 n3 c6 {- ~类别：示教再现型
, P! Y+ V( w9 W" w+ k1 B) d& R4 {
, Y3 ~# X e+ g2 U* J6 x3 M9 O/ C坐标型式：多关节式# K4 ~ }9 m6 C7 t# ]: F8 x6 a
X& ~8 s' }4 u2 _
自由度数：5个
2 S8 Y, }7 m j* M" ]$ V! ~2 |
( F8 Z" Z/ F9 k/ q6 M) l抓重：最大10㎏（包括夹钳）
1 W) f3 N/ h& r5 W; z! Z% S( z0 Y! W0 e
- l, w' l# V/ t5 o动作范围与速度运动参数列表如下：1 j& o' u4 v- t. _4 J& V+ l
1 | D% B6 _4 q6 D6 P' R& u% b
Motoman－L10运动参数9 C% z6 O4 a# ]8 C+ }
' [4 a) Z% ?+ x. _$ c' e) u
3 ~ P9 t X& x J. v" x3 J（遮住的数字是150）8 J, w# r" B/ J5 i1 t
3 ~% \# H, x; f( A4 ?1 R% z
定位方式：选用增量编码器作为位置检测元件. ]7 F0 z$ [6 A$ Q5 w- l, }+ B
: z/ _. B, b* C4 V
控制方式：重复式数字位置控制方式，可精确控制运动轨迹
9 }6 y/ b0 F- A) v# w2 R4 A% c4 K, E4 [+ l
& `8 H& c0 \" z& w( C重复定位精度：±0．2mm6 J4 `$ |8 R4 u& X3 U) E5 g% W9 @. Z
& V: P. D. U- u7 j4 h
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: r6 R8 x: j3 \( ]: C9 {
2 C/ P# R5 D9 a0 C% |2 N# }8 v
驱动源：DC伺服电动机
+ Q* z' @& Q( m$ ?* L# [5 G- U& K+ |8 @2 F4 j2 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）
F/ U+ _3 g) |" k* Q: S, V+ h" q* _5 `6 f/ C" [" M
程序步数：1000步, L A: k e" _9 e" l. c: V
2 A4 L- j& }5 l# G指令条数：600条
, h `" b* R# {3 r0 ~/ b/ w" z! s
5 n v- b3 H. x: ~5 |6 R重量：本体400㎏控制部分350㎏3 |2 Q! V6 `' W) u
8 K# r. r0 R% I D& V8 v外部同步信号：输入22点输出21点
% j7 F7 P( N# Q+ {- A
# n. x' R8 N& y/ K电源：AC220／220V（＋10％，－15％），50／60HZ±1HZ，三相5KVA
* Z' I& A' n- P3 q6 A
% S9 d, ^, B' n2 r( q焊接机器人的系统构成
* w [, D# r' L. _ j$ Q! H9 P; J2 n6 `7 Q7 N, I. ^+ ]6 L
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。
( Q* E$ h3 y! r4 s1 p, ]: q+ Z! X, d$ V: }* s1 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。
* i- j! v; w, N8 a% E& A# R弧焊机器人6 J+ h$ n1 Q5 Y! \
M& z* s! ^: h2 r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 m* h- y4 Q: }2 f; K9 Z9 {' l0 x& D3 Z, A5 o& d5 A- {
设定焊接条件（电流、电压、速度等）； F+ b) O9 \ m: J2 n* y
Q: P2 g4 R0 |) d. S. M; |
摆动功能；
5 }8 q# ?7 |5 P' \0 k$ Q3 Z6 I/ {) @) Z) P( h5 k) I% `5 M0 t
坡口填充功能；
4 C; ?* X) C1 j( f! i& [" @# x7 z w2 z! b" E, V0 d: n7 l' E
焊接异常功能检测；$ @5 q7 n) @. ?' F
9 `1 h: X: S2 \
焊接传感器（起始点检测、焊道跟踪）的接口功能。" H2 Y$ z6 P% }- A2 \
K/ Q$ V$ ?4 R& A6 F; C" D& R
点焊机器人
$ O7 J. F, x+ x2 v3 P- S9 a. ~+ X
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：8 `: D" L- K5 P
1 f) w W6 X/ |! n+ ]' _6 }
安装面积小，工作空间大；
( x3 P- y8 s; C0 `) U' u! o
, Y" r+ y6 V: w$ X* X+ S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）；
1 K, n# m! T& P" ?, X7 }
8 k: w2 a7 k9 L1 a/ T定位精度高（±0．25㎜），以确保焊接质量；
- e$ z8 Y. I% a& @0 _7 c! [- ]- h) g7 s7 U$ {1 e
持重大（50～100㎏），以便携带内装变压器的焊钳；) m. }5 l+ Z2 S# H* B
8 d6 M: w# ]3 f/ ~9 [
内存容量大，示教简单，节省工时；6 G; x8 p3 k- i% k8 `
1 i; E+ `2 ?- N; D7 Y
点焊速度已生产线相匹配，同时按全可靠性好。
) d r" O9 ^& R1 f: }, S
2 I/ U. a- c. a3 q K% u$ _/ t
8 k r0 q& j) w. H焊接机器人系统原理图$ h' T. T# s2 l/ |) F V" q! p
/ ~9 D: h: F' N/ |9 W, r5 m. @& f) X焊接机器人的示教编程1 U7 V7 D' Z1 i1 J
2 o s. R7 G* ^9 e2 g- K1 X* {. h
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。. ~3 k' p% P4 A/ T
4 s% ~) ?4 ^ f8 j( p9 K0 @. i: ^5 m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。; ]. i: B/ {8 h, {# ?
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发表于 2018-8-1 12:48:00
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