焊接机器人的性能要求与系统构成

远祥

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 U7 R3 i4 }- V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。

! Q+ a" b( y& s/ D: P/ ?) X& G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。

7 s% g  \8 j! `' T" Z# E2．必须确保工件的精度

* z" q4 ?* v' ?! j' `! U' \机器人没有眼睛，只能重复相同的动作。

: k6 o* n0 K2 r$ @2 @7 L$ o- X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。
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4 l% x5 |; w8 `8 k5 M/ P/ g3．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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& d" T6 R0 g! J6 w% S4 e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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示教操作人员必须充分掌握焊接知识和焊接技巧。

# B+ f( F, D/ g8 x) k+ f: X4．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。

5 z5 N3 v3 B# t' O  o弧焊机器人的性能要求

5 \7 x( `. r2 {: `. \0 _/ J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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9 j* n9 G- i, l) s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。

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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) w7 E* {. ]9 Y0 u% B+ Q; v. @1 A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。

3 c+ Y, v- F# c0 O, h2 \/ _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。

* m( o; u4 u% y; A/ H4 m; q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。

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。

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。

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。

, N+ \/ ~* E$ n) ^7 u( a点焊机器人的性能要求

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
- U+ r9 u2 _2 S' T+ _4 n0 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：
  w3 F! k% ?5 X2 G) P* \7 E  B

& C. g1 f9 H- V" _
名称与型号：Motoman－L10

: E" a* q6 B& _" y9 Z$ V0 C! y主要用途：弧焊
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类别：示教再现型
" _2 [; e, o4 R% w+ k. C
坐标型式：多关节式
# ?! e8 z' _8 w+ ~6 L
, K& }; ]6 y; Z- a自由度数：5个
9 s4 A( e* Q% g( s* V* k% B% S
9 G8 C& Y2 q/ E2 N4 G抓重：最大10㎏（包括夹钳）
* ^6 p" C* u$ L. S3 v
* d. f2 Q5 i" H" h动作范围与速度运动参数列表如下：
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Motoman－L10运动参数
& n: C1 U/ \6 I+ K, O

+ N% \3 g+ Y* B: U7 \$ B（遮住的数字是150）

3 `- z* W! a  E. C+ a" q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

  v3 e9 Q- R6 l- _0 w重复定位精度：±0．2mm

& p7 \: T  ?2 P1 m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

1 N! A- m3 C; p, D7 \6 X+ u驱动源：DC伺服电动机
2 v7 \  c! {, f0 ]
4 a5 M7 a+ \! g  j+ t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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程序步数：1000步
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指令条数：600条

/ B. W- ^9 \8 g, C1 ~  Z* M1 G重量：本体400㎏控制部分350㎏

0 w; i8 B$ J3 w外部同步信号：输入22点输出21点
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电源：AC220／220V（＋10％，－15％），50／60HZ±1HZ，三相5KVA

焊接机器人的系统构成
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: c- F7 |. O# x! P) o3 u. U  W, 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。
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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。
弧焊机器人

7 C  u3 d) g$ X1 M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：

设定焊接条件（电流、电压、速度等）；
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/ D5 w7 k* k, T2 A! [摆动功能；
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坡口填充功能；

焊接异常功能检测；
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! c) y. K) t. x# \7 E$ I! i7 n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

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：

6 S9 _. e1 ~6 y! P安装面积小，工作空间大；

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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* D$ h2 N6 x5 A- T4 D( p  I  r定位精度高（±0．25㎜），以确保焊接质量；

持重大（50～100㎏），以便携带内装变压器的焊钳；
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内存容量大，示教简单，节省工时；

8 w) H% g0 e3 L3 F% ?) u! E点焊速度已生产线相匹配，同时按全可靠性好。

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焊接机器人系统原理图

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。

6 X' N) B& Z; U5 m9 p  v  S) 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。

xiangrikuib11

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陳536

怎麼驗收機器人呢?有範本嗎?

BLACKLSEAN

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threetigher

陳536 发表于 2018-8-1 20:16
怎麼驗收機器人呢?有範本嗎?

一般是在机器人出厂前，就给出样本，进行demo焊接，评估质量，效率等等。

地球MAN

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