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! `1 q3 |- B- I( g L, U ]; ?
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1．必须进行示教作业
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# v% G* h0 ]3 L9 Y" 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。
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1 o C- g9 R0 m* @3 o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。' V/ e; n+ ~7 ?; }0 b" o- {3 h6 v& n
# e8 @- |' X5 ?: ~4 N2 [# [5 U2．必须确保工件的精度 t4 S" }$ }' E z. p
* a) i9 ?) u! z6 y9 _# g& j
机器人没有眼睛，只能重复相同的动作。 ] V) e3 ?2 I; P
) E, w. i* C' W+ |! P# l2 c
机器人轨迹精度为±0．1mm，以此精度重复相同的动作。, |2 K* S" `2 V# m
& o& h* s! x Q) ^) l4 N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。# f$ X; w0 P8 W
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3．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。
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( m/ Z( \0 ]; D# U* U* J+ @示教操作人员必须充分掌握焊接知识和焊接技巧。; N, [2 a5 u/ E/ |
! p& m' i R. ~4．必须充分注意安全) r; A9 x- ?1 i- v8 g) M7 V7 x
" [# A$ \8 r7 N% @# {4 ]5 x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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/ r* R) u3 U8 j' c! b; @3 ^- }; 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。8 r1 T3 s `: Y$ h
' f0 Z4 t5 g* o; j" ?2 R弧焊机器人的性能要求
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' i# Q- x' j' _ m- ?, Y( m M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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) k+ v9 N0 I! j2 `! p4 |4 R# A& [: s0 b焊接规范的设定。起弧、收弧参数。8 r8 k2 |, U( S1 v' O/ j( s3 l# i
. M( i: T& ?6 \ h" O( N
摆动功能。摆动频率、摆幅、摆动类型的设定。
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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。
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0 }; }- X7 R7 s' l5 z( R- E: ]/ u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 W" d+ b9 x, V6 j
" P0 @$ f% I, P/ t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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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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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* u* i# d" c7 N: r% U
6 x. t2 q& k$ }( N! \* I
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。. n2 k9 ~! k4 c/ a8 @
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点焊机器人的性能要求
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* E& K! T" I5 z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。) @% @+ {( }8 p ^7 }" W
: l+ X# J4 E9 m3 Y' j焊接机器人的主要性能指标
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2 L+ l6 L1 b/ g9 g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：: @5 B0 j3 T) P' V7 [
: q: I$ a4 D$ L+ Y
) u: z" q0 c" W% j; w+ b, x1 ]4 I; z5 J7 Z" k& t
名称与型号：Motoman－L109 w- `) i; y0 p) Z2 N) w
5 O; I; J& O! \5 I
主要用途：弧焊
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类别：示教再现型
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' l. Y p$ z9 ` `/ B: i坐标型式：多关节式
$ z% q; K* D( L. s7 K: o2 k/ @
自由度数：5个
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2 q4 M) j: ^( w( O1 Q% L抓重：最大10㎏（包括夹钳）2 j2 d* U7 m% a: n4 ~: \
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动作范围与速度运动参数列表如下： S$ [: x- ~6 w
* C% |1 k) g/ A6 k/ q7 ], H* w( RMotoman－L10运动参数
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* \. v- ^3 t; B/ Q( Y h1 q
8 O% g$ Z) d- O9 T. U( b& ~ _（遮住的数字是150）; h0 k+ g! h2 u
* t, z% u! I. @+ |定位方式：选用增量编码器作为位置检测元件
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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
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重复定位精度：±0．2mm, o" w( U" R$ j; q/ H
5 u0 ]- \% G9 {, d0 p# A* ~
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7 b6 V( ?' s! T% d
) ^+ v/ o- d( E* O
驱动源：DC伺服电动机
2 e" }. }/ ?7 w8 @8 A* y8 h
) |# d9 @2 U: j& j1 Y( _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）6 n W& x/ g. E; F$ H1 R" |8 v- { v
. }* X% `9 ]5 H( ?- F程序步数：1000步 V- _: }; A4 X+ I( S
4 ]; j; |) p. F指令条数：600条
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. c b! G: W% M/ M: F+ t重量：本体400㎏控制部分350㎏
8 d, G7 o0 n& W: e9 \! N. R4 |* O a7 Z5 F6 c# G# `: z F
外部同步信号：输入22点输出21点
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8 d4 l: _) ?% i' \- p, N- C. {, A& i电源：AC220／220V（＋10％，－15％），50／60HZ±1HZ，三相5KVA
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7 M. J" o+ b2 n# b$ }焊接机器人的系统构成. e+ w- m8 X3 I @4 S) F/ @, H
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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。
F, u7 I+ H7 u9 ^7 ^2 M; @1 m$ b弧焊机器人, G8 R2 s/ z5 c7 ~$ h
+ ~. `4 Z9 X3 ]6 U# `8 q/ W1 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：
6 z% I. i" |1 J+ Z: b4 j2 g) h, O6 B7 l4 S; [/ j+ R" P: ]" N! h; }
设定焊接条件（电流、电压、速度等）；
6 F& c, C! \* p$ d* ?% O( B0 j0 j/ n0 D7 F- ~0 J( z! g0 z
摆动功能；: w C( }5 _0 x( _) F
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坡口填充功能；. Q. b1 a* s1 [( u
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焊接异常功能检测；1 \* ?' \, w2 z8 i# @9 O3 B
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焊接传感器（起始点检测、焊道跟踪）的接口功能。8 h8 i- B0 B* _& d9 O: L% I
0 c. m7 F M) [6 D, w& p点焊机器人& k$ ?: V3 P% R8 G. ~1 V3 }: A
( S9 H) Q3 n3 R" @
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：- r8 E6 [( ?3 k+ n0 x
& C' U+ I1 S) c" k安装面积小，工作空间大；5 Q- n9 i1 N7 t* Z6 K; A+ K- ?
) z% s& g4 \) Q( z# f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）；
. C/ X* L' s% }) C$ n" }+ e
+ g) s9 C5 l# a8 `0 t( M' |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；
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9 a G* ?7 H2 _/ b7 \内存容量大，示教简单，节省工时；
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( z# H4 ~6 Q& Z i$ b% B点焊速度已生产线相匹配，同时按全可靠性好。4 N/ K; o I& r# L9 D8 [
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2 P3 r0 ~* S3 c6 ?- @焊接机器人系统原理图
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1 K& N- T1 a, O# W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。' g2 A& u6 j* c# }; @. `7 H" Y
$ s4 A S. D; E) S! E$ v( B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。% P8 p, M7 U9 f
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发表于 2018-8-1 12:48:00
