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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8 s. _" Q t5 \& x9 X. l' [机器人焊接时的主要注意事项2 x9 G* |0 _& ?9 K
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1．必须进行示教作业& x* G5 c- _: q5 N' E! s
4 D4 R M9 m& L4 X7 J I* j$ Y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。6 V- T, W" M' ]# t4 ^
# [8 M2 h3 Q2 a. ~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。1 s# q* I' U! z3 C M
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2．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。4 P: R2 G7 r( i4 S
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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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* b+ F- m0 K1 M, y4 F3 U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。
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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' Q, b) I* a* ^' M8 m5 F& P
7 E h2 z- h8 K1 O* ^5 t, }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 X; ]8 }3 M* [7 ]
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示教操作人员必须充分掌握焊接知识和焊接技巧。7 d& w5 z$ \% L) D- b
( \8 m9 {& m* T) G% b4．必须充分注意安全0 U: z* ?, q, J3 E C" L; c: J/ C3 R( V f
2 ~/ j+ [4 D1 n4 [& O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）。) D7 @/ F% U! R, v2 j
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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。. u0 \+ Z4 {& k) u7 A; j
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弧焊机器人的性能要求
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& f3 q, S, E# {* ?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。) \ B6 S; r9 z
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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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焊接规范的设定。起弧、收弧参数。
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摆动功能。摆动频率、摆幅、摆动类型的设定。
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& A: ~: _/ H9 _9 j$ Y9 s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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# M( d) Z' v6 F& a, H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。6 k6 h+ a$ r9 I3 M/ {- j
! j0 C' J/ Q8 C- g+ o }
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。7 J$ T @) T1 E x+ f/ K. b
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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。
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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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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。
, b i$ f! k+ v, s8 l! l: D) C7 ]3 m! [: i/ c& c- Y
点焊机器人的性能要求* g3 b2 l9 n' ]* c' k, {
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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。1 H/ }- T5 r5 X1 G6 b( H" v
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焊接机器人的主要性能指标8 u# M9 q3 z2 `" C
, Z+ }2 T6 _9 ^5 E2 b
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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9 T! L& o7 i7 j w: l* G
: v/ F( z9 u4 j, z名称与型号：Motoman－L107 o# D. i: s; B1 z
: q0 w( P" k0 l+ L! W9 u主要用途：弧焊
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. V/ J5 }7 |/ ~1 ^. t类别：示教再现型
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3 o2 e5 F) @7 L+ Q5 @" c5 f: f坐标型式：多关节式+ V8 d6 c. n4 F1 N0 W
3 c8 T* L& D1 @) e
自由度数：5个+ m3 }$ W1 E- H! Y: ~. V
$ T' d& A. f; g- l7 u1 ?. H: c抓重：最大10㎏（包括夹钳）
. f& D& y" _9 U0 T/ o7 d9 G1 P' C3 s) h& K3 Q) P7 C
动作范围与速度运动参数列表如下：
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. K$ k3 \8 F9 r$ MMotoman－L10运动参数
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) X6 G% F+ a, j1 \ D0 |) v- A) E
（遮住的数字是150）
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* ~. E7 I9 q# N& R% \ l6 S! y2 r定位方式：选用增量编码器作为位置检测元件# O8 w2 c# N s( \, {! E
0 P% e! d# ^" P4 `6 `
控制方式：重复式数字位置控制方式，可精确控制运动轨迹' z1 X: P r/ U, M8 k9 S7 j
% p7 @$ m7 C0 k$ {8 `) ?7 x4 d重复定位精度：±0．2mm
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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
5 k K+ P9 }6 }) ]& |$ C% |1 x, }6 Z: ]4 o3 _* ~$ ~
驱动源：DC伺服电动机, L$ Q% G& C9 ]1 o% L, w
; C$ [- ?/ u( Y/ N% R1 a: c3 a, P* U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）; S) h* C8 d$ G3 B
& p6 O0 N# x$ U+ a程序步数：1000步
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0 }. |8 m- H$ a/ F指令条数：600条& @; s* `3 Z# j' b% ]/ s3 P
+ k m& S Q7 B* y( G重量：本体400㎏控制部分350㎏ {1 c) H9 [) w- `" F, c$ h3 J0 f
* x* v% `; s: W" c外部同步信号：输入22点输出21点& ?$ L; |$ f1 Z& D+ Y
/ W( z/ W1 P( d' R电源：AC220／220V（＋10％，－15％），50／60HZ±1HZ，三相5KVA; I% C2 M% V1 u; p9 r* L/ F
5 f4 m7 B) B6 N. w
焊接机器人的系统构成
% k3 ?$ k7 j/ B+ ~+ u) A3 m0 `: B: `, x3 S/ P, n
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。* Z6 ]4 ?8 |' I
! R* v! P. P; k& D/ o2 h- F, R! V
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。
, M% \9 O4 z* ~- D! ?7 X弧焊机器人" |3 F9 K, d N5 Y D7 H7 g0 z0 b/ ^
: e) a; m6 m! {( U# q7 |9 z4 O
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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设定焊接条件（电流、电压、速度等）；
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, t3 U7 l+ ^9 w' j+ u摆动功能；% ]) }$ \5 P& H$ P' y
$ R% `$ T7 i+ w/ ?
坡口填充功能；
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焊接异常功能检测；
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焊接传感器（起始点检测、焊道跟踪）的接口功能。
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点焊机器人
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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 H5 C# O- E4 M& R+ M
' S* {; z8 B$ v* `* A安装面积小，工作空间大；
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* j9 K- D" X( J" ?5 y9 r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）；
) J+ O: P k" f9 m" L+ k# R2 U7 O, e* M9 E+ E5 H' j3 K; ~/ X( z P
定位精度高（±0．25㎜），以确保焊接质量；! P' Z' Z* }$ w0 ?4 Y2 d
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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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7 R4 f& @+ p/ B) w内存容量大，示教简单，节省工时；
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! G) W( }7 R9 ^9 D6 k点焊速度已生产线相匹配，同时按全可靠性好。% g" ] H% {/ h7 l% r
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焊接机器人系统原理图
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( N0 v2 ^. x+ n) _2 U8 `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。! q! o5 R* {' z' W
% E3 a+ b* a$ o6 D' o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。$ l9 _' @. U g' M2 r- o4 b- J
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发表于 2018-8-1 12:48:00
