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焊接機(jī)器人最早只在點(diǎn)焊中得到應(yīng)用，80年初，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)的發(fā)展，弧焊機(jī)器人逐漸得到普及，特別是近十幾年來由于世界范圍內(nèi)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場的激烈競爭使那些用于中、大批量生產(chǎn)的焊接自動(dòng)化專機(jī)已不能適應(yīng)小規(guī)模、多品種的生產(chǎn)模式逐漸被具有柔性的焊接機(jī)器人代替，焊接機(jī)器人得到了巨大的發(fā)展，焊接已成為工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用最大的領(lǐng)域之一，焊接機(jī)器人在汽車、摩托車、工程機(jī)械等領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。目前世界擁有的80余萬臺工業(yè)機(jī)器人中，用于焊接的機(jī)器人可達(dá)40％以上。
機(jī)器人焊接時(shí)的主要注意事項(xiàng)
1．必須進(jìn)行示教作業(yè)
在機(jī)器人進(jìn)行自動(dòng)焊接前，操作人員必須示教機(jī)器人焊槍的軌跡和設(shè)定焊接條件等。
由于必須示教，所以機(jī)器人不面向多品種少量生產(chǎn)的產(chǎn)品焊接。
2．必須確保工件的精度
機(jī)器人沒有眼睛，只能重復(fù)相同的動(dòng)作。
機(jī)器人軌跡精度為±0．1mm，以此精度重復(fù)相同的動(dòng)作。
焊接偏差大于焊絲半徑時(shí)，有可能焊接不好，所以工件精度應(yīng)保持在焊絲半徑之內(nèi)。
3．焊接條件的設(shè)定取決于示教作業(yè)人員的技術(shù)水平
操作人員進(jìn)行示教時(shí)必須輸入焊接程序，焊槍姿態(tài)和角度，電流、電壓、速度等焊接條件。
示教操作人員必須充分掌握焊接知識和焊接技巧。
4．必須充分注意安全
機(jī)器人是一種高速的運(yùn)動(dòng)設(shè)備，在其進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)行時(shí)絕對不允許人靠近機(jī)器人（必須設(shè)置安全護(hù)欄）。
操作人員必須接受勞動(dòng)安全方面的專門教育，否則不準(zhǔn)操作。
弧焊機(jī)器人的性能要求
在弧焊作業(yè)中，要求焊槍跟蹤工件焊道運(yùn)動(dòng)，并不斷填充金屬形成焊縫，因此運(yùn)動(dòng)過程中速度的穩(wěn)定性和軌道精度是兩項(xiàng)重要的指標(biāo)。
一般情況下，焊接速度可取5～50mm／s，軌道精度可取±0·2～0·5mm。由于焊槍的姿態(tài)對焊縫質(zhì)量也有一定的影響，因此希望在根蹤焊道的同時(shí)，焊槍姿態(tài)的可調(diào)范圍盡量大，還有其它一些性能要求，如擺動(dòng)功能、焊接傳感器（起始點(diǎn)檢測、焊縫跟蹤）的接口功能、焊槍防碰功能等。
焊接規(guī)范的設(shè)定。起弧、收弧參數(shù)。
擺動(dòng)功能。擺動(dòng)頻率、擺幅、擺動(dòng)類型的設(shè)定。
焊接傳感器。起始點(diǎn)檢測、焊縫跟蹤傳感器的接口功能。
焊槍防碰功能。當(dāng)焊槍受到不正常的阻力時(shí)，機(jī)器人停機(jī)，避免操作者和工具受到損壞。
多層焊功能。應(yīng)用該功能可以在第一層焊接示教完成后，實(shí)現(xiàn)其余各層的自動(dòng)編程。
再引弧功能。引弧失敗后，自動(dòng)重試。因此消除了焊接異常（引弧失敗）發(fā)生時(shí)引起的作業(yè)中斷，最大限度避免了因此而引起的全線停車。
焊槍校正功能。焊槍與工件發(fā)生碰撞時(shí)，可通過簡單操作進(jìn)行校正。
粘絲自動(dòng)解除功能。焊接終了時(shí)如果檢測出焊絲粘絲，則自動(dòng)再通電解除粘絲，因此不必手工剪斷焊絲。
斷弧再啟動(dòng)功能。出現(xiàn)斷弧時(shí)，機(jī)器人會(huì)按照指定的搭接量返回重新引弧焊接。因此無須補(bǔ)焊作業(yè)。
點(diǎn)焊機(jī)器人的性能要求
對于點(diǎn)焊機(jī)器人運(yùn)動(dòng)速度是一個(gè)重要指標(biāo)，要求能夠快速完成小節(jié)距的多點(diǎn)定位（例如每0．3－0．4秒移動(dòng)30－50mm節(jié)距后定位）；為確保焊接質(zhì)量，定位精度要求較高（一般為±0·25mm）；并具有較大的持重（50～100Kg），以便攜帶內(nèi)裝變壓器的焊鉗。
焊接機(jī)器人的主要性能指標(biāo)
焊接機(jī)器人的主要性能指標(biāo)以日本安川電機(jī)公司生產(chǎn)的Motoman－L10為例表示如下：
名稱與型號：Motoman－L10
主要用途：弧焊
類別：示教再現(xiàn)型
坐標(biāo)型式：多關(guān)節(jié)式
自由度數(shù)：5個(gè)
抓重：最大10㎏（包括夾鉗）
動(dòng)作范圍與速度運(yùn)動(dòng)參數(shù)列表如下：
Motoman－L10運(yùn)動(dòng)參數(shù)
（遮住的數(shù)字是150）
定位方式：選用增量編碼器作為位置檢測元件
控制方式：重復(fù)式數(shù)字位置控制方式，可精確控制運(yùn)動(dòng)軌跡
重復(fù)定位精度：±0．2mm
驅(qū)動(dòng)方式：電伺服采用交流測速發(fā)電機(jī)作為伺服電動(dòng)機(jī)的速度檢測元件，實(shí)現(xiàn)速度反饋，并引進(jìn)力矩反饋
驅(qū)動(dòng)源：DC伺服電動(dòng)機(jī)
程序控制和存儲(chǔ)方式：采用8位微處理Intel8080用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器作為主存（盒式磁帶補(bǔ)充主存容量之不足）
程序步數(shù)：1000步
指令條數(shù)：600條
重量：本體400㎏控制部分350㎏
外部同步信號：輸入22點(diǎn)輸出21點(diǎn)
電源：AC220／220V（＋10％，－15％），50／60HZ±1HZ，三相5KVA
焊接機(jī)器人的系統(tǒng)構(gòu)成
完整的焊接機(jī)器人系統(tǒng)一般有如下幾部分組成：機(jī)器人操作機(jī)、變位機(jī)、控制器、焊接系統(tǒng)（專用焊接電源、焊槍和焊鉗等）、焊接傳感器、中央控制計(jì)算機(jī)和相應(yīng)的安全設(shè)備等。
根據(jù)用途，將工業(yè)機(jī)器人配置不同的焊接系統(tǒng)，將組成不同的焊接機(jī)器人系統(tǒng)。
弧焊機(jī)器人
弧焊機(jī)器人在通用機(jī)械、金屬結(jié)構(gòu)等許多行業(yè)中得到廣泛運(yùn)用�；『笝C(jī)器人是包括電弧焊附屬裝置在內(nèi)的柔性焊接系統(tǒng)，而性能有特殊的要求。在弧焊作業(yè)中，焊槍應(yīng)跟蹤工件的焊道運(yùn)動(dòng)，并不斷填充金屬形成焊縫。因此運(yùn)動(dòng)過程中的速度穩(wěn)定性和軌跡精度是兩項(xiàng)重要指標(biāo)。一般情況下，焊接速度約為5～50㎜／s，軌跡精度約為±（0．2～0．5）㎜。由于焊槍的姿態(tài)對焊縫質(zhì)量有一定的影響，因此希望在跟蹤焊道的同時(shí)，焊槍姿態(tài)的可調(diào)范圍盡量大，其一些基本性能要求如下所示：
設(shè)定焊接條件（電流、電壓、速度等）；
擺動(dòng)功能；
坡口填充功能；
焊接異常功能檢測；
焊接傳感器（起始點(diǎn)檢測、焊道跟蹤）的接口功能。
點(diǎn)焊機(jī)器人
汽車工業(yè)是點(diǎn)焊機(jī)器人系統(tǒng)一個(gè)典型的應(yīng)用領(lǐng)域。最初，點(diǎn)焊機(jī)器人只用于增強(qiáng)焊作業(yè)（往已拼接好的工件上增加焊點(diǎn)），后來為了保證拼接精度，又讓機(jī)器人完成定位焊作業(yè)性能，具體來說有：
安裝面積小，工作空間大；
快速完成小節(jié)距的多點(diǎn)定位（例如每0．3～0．4s移動(dòng)30～50㎜節(jié)距后定位）；
定位精度高（±0．25㎜），以確保焊接質(zhì)量；
持重大（50～100㎏），以便攜帶內(nèi)裝變壓器的焊鉗；
內(nèi)存容量大，示教簡單，節(jié)省工時(shí)；
點(diǎn)焊速度已生產(chǎn)線相匹配，同時(shí)按全可靠性好。
焊接機(jī)器人系統(tǒng)原理圖
焊接機(jī)器人的示教編程
用機(jī)器人代替人進(jìn)行作業(yè)時(shí)，必須預(yù)先對機(jī)器人發(fā)出指令，規(guī)定機(jī)器人應(yīng)該完成的動(dòng)作和作業(yè)的具體內(nèi)容，這個(gè)指示過程稱之為對機(jī)器人的示教（teaching），或者稱之為對機(jī)器人的編程（programming）。對機(jī)器人的示教內(nèi)容通常存儲(chǔ)在機(jī)器人的控制裝置內(nèi)，通過存儲(chǔ)內(nèi)容的再現(xiàn)（playback），機(jī)器人就能實(shí)現(xiàn)人們所要求的動(dòng)作和要求人們賦予的作業(yè)內(nèi)容。
示教內(nèi)容主要由兩部分組成，一是機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡的示教，二是機(jī)器人作業(yè)條件的示教。機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡的示教主要是對為了完成某一作業(yè)，焊絲端部所要運(yùn)動(dòng)的軌跡，包括運(yùn)動(dòng)類型和運(yùn)動(dòng)速度的示教。機(jī)器人作業(yè)條件的示教主要是為了獲得好的焊接質(zhì)量，對焊接條件進(jìn)行示教，包括被焊金屬的材質(zhì)、板厚、對應(yīng)焊縫形狀的焊槍姿勢、焊接參數(shù)、焊接電源的控制方法等。
機(jī)器人焊接時(shí)的主要注意事項(xiàng)
1．必須進(jìn)行示教作業(yè)
在機(jī)器人進(jìn)行自動(dòng)焊接前，操作人員必須示教機(jī)器人焊槍的軌跡和設(shè)定焊接條件等。
由于必須示教，所以機(jī)器人不面向多品種少量生產(chǎn)的產(chǎn)品焊接。
2．必須確保工件的精度
機(jī)器人沒有眼睛，只能重復(fù)相同的動(dòng)作。
機(jī)器人軌跡精度為±0．1mm，以此精度重復(fù)相同的動(dòng)作。
焊接偏差大于焊絲半徑時(shí)，有可能焊接不好，所以工件精度應(yīng)保持在焊絲半徑之內(nèi)。
3．焊接條件的設(shè)定取決于示教作業(yè)人員的技術(shù)水平
操作人員進(jìn)行示教時(shí)必須輸入焊接程序，焊槍姿態(tài)和角度，電流、電壓、速度等焊接條件。
示教操作人員必須充分掌握焊接知識和焊接技巧。
4．必須充分注意安全
機(jī)器人是一種高速的運(yùn)動(dòng)設(shè)備，在其進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)行時(shí)絕對不允許人靠近機(jī)器人（必須設(shè)置安全護(hù)欄）。
操作人員必須接受勞動(dòng)安全方面的專門教育，否則不準(zhǔn)操作。
弧焊機(jī)器人的性能要求
在弧焊作業(yè)中，要求焊槍跟蹤工件焊道運(yùn)動(dòng)，并不斷填充金屬形成焊縫，因此運(yùn)動(dòng)過程中速度的穩(wěn)定性和軌道精度是兩項(xiàng)重要的指標(biāo)。
一般情況下，焊接速度可取5～50mm／s，軌道精度可取±0·2～0·5mm。由于焊槍的姿態(tài)對焊縫質(zhì)量也有一定的影響，因此希望在根蹤焊道的同時(shí)，焊槍姿態(tài)的可調(diào)范圍盡量大，還有其它一些性能要求，如擺動(dòng)功能、焊接傳感器（起始點(diǎn)檢測、焊縫跟蹤）的接口功能、焊槍防碰功能等。
焊接規(guī)范的設(shè)定。起弧、收弧參數(shù)。
擺動(dòng)功能。擺動(dòng)頻率、擺幅、擺動(dòng)類型的設(shè)定。
焊接傳感器。起始點(diǎn)檢測、焊縫跟蹤傳感器的接口功能。
焊槍防碰功能。當(dāng)焊槍受到不正常的阻力時(shí)，機(jī)器人停機(jī)，避免操作者和工具受到損壞。
多層焊功能。應(yīng)用該功能可以在第一層焊接示教完成后，實(shí)現(xiàn)其余各層的自動(dòng)編程。
再引弧功能。引弧失敗后，自動(dòng)重試。因此消除了焊接異常（引弧失敗）發(fā)生時(shí)引起的作業(yè)中斷，最大限度避免了因此而引起的全線停車。
焊槍校正功能。焊槍與工件發(fā)生碰撞時(shí)，可通過簡單操作進(jìn)行校正。
粘絲自動(dòng)解除功能。焊接終了時(shí)如果檢測出焊絲粘絲，則自動(dòng)再通電解除粘絲，因此不必手工剪斷焊絲。
斷弧再啟動(dòng)功能。出現(xiàn)斷弧時(shí)，機(jī)器人會(huì)按照指定的搭接量返回重新引弧焊接。因此無須補(bǔ)焊作業(yè)。
點(diǎn)焊機(jī)器人的性能要求
對于點(diǎn)焊機(jī)器人運(yùn)動(dòng)速度是一個(gè)重要指標(biāo)，要求能夠快速完成小節(jié)距的多點(diǎn)定位（例如每0．3－0．4秒移動(dòng)30－50mm節(jié)距后定位）；為確保焊接質(zhì)量，定位精度要求較高（一般為±0·25mm）；并具有較大的持重（50～100Kg），以便攜帶內(nèi)裝變壓器的焊鉗。
焊接機(jī)器人的主要性能指標(biāo)
焊接機(jī)器人的主要性能指標(biāo)以日本安川電機(jī)公司生產(chǎn)的Motoman－L10為例表示如下：
名稱與型號：Motoman－L10
主要用途：弧焊
類別：示教再現(xiàn)型
坐標(biāo)型式：多關(guān)節(jié)式
自由度數(shù)：5個(gè)
抓重：最大10㎏（包括夾鉗）
動(dòng)作范圍與速度運(yùn)動(dòng)參數(shù)列表如下：
Motoman－L10運(yùn)動(dòng)參數(shù)
（遮住的數(shù)字是150）
定位方式：選用增量編碼器作為位置檢測元件
控制方式：重復(fù)式數(shù)字位置控制方式，可精確控制運(yùn)動(dòng)軌跡
重復(fù)定位精度：±0．2mm
驅(qū)動(dòng)方式：電伺服采用交流測速發(fā)電機(jī)作為伺服電動(dòng)機(jī)的速度檢測元件，實(shí)現(xiàn)速度反饋，并引進(jìn)力矩反饋
驅(qū)動(dòng)源：DC伺服電動(dòng)機(jī)
程序控制和存儲(chǔ)方式：采用8位微處理Intel8080用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器作為主存（盒式磁帶補(bǔ)充主存容量之不足）
程序步數(shù)：1000步
指令條數(shù)：600條
重量：本體400㎏控制部分350㎏
外部同步信號：輸入22點(diǎn)輸出21點(diǎn)
電源：AC220／220V（＋10％，－15％），50／60HZ±1HZ，三相5KVA
焊接機(jī)器人的系統(tǒng)構(gòu)成
完整的焊接機(jī)器人系統(tǒng)一般有如下幾部分組成：機(jī)器人操作機(jī)、變位機(jī)、控制器、焊接系統(tǒng)（專用焊接電源、焊槍和焊鉗等）、焊接傳感器、中央控制計(jì)算機(jī)和相應(yīng)的安全設(shè)備等。
根據(jù)用途，將工業(yè)機(jī)器人配置不同的焊接系統(tǒng)，將組成不同的焊接機(jī)器人系統(tǒng)。
弧焊機(jī)器人
弧焊機(jī)器人在通用機(jī)械、金屬結(jié)構(gòu)等許多行業(yè)中得到廣泛運(yùn)用�；『笝C(jī)器人是包括電弧焊附屬裝置在內(nèi)的柔性焊接系統(tǒng)，而性能有特殊的要求。在弧焊作業(yè)中，焊槍應(yīng)跟蹤工件的焊道運(yùn)動(dòng)，并不斷填充金屬形成焊縫。因此運(yùn)動(dòng)過程中的速度穩(wěn)定性和軌跡精度是兩項(xiàng)重要指標(biāo)。一般情況下，焊接速度約為5～50㎜／s，軌跡精度約為±（0．2～0．5）㎜。由于焊槍的姿態(tài)對焊縫質(zhì)量有一定的影響，因此希望在跟蹤焊道的同時(shí)，焊槍姿態(tài)的可調(diào)范圍盡量大，其一些基本性能要求如下所示：
設(shè)定焊接條件（電流、電壓、速度等）；
擺動(dòng)功能；
坡口填充功能；
焊接異常功能檢測；
焊接傳感器（起始點(diǎn)檢測、焊道跟蹤）的接口功能。
點(diǎn)焊機(jī)器人
汽車工業(yè)是點(diǎn)焊機(jī)器人系統(tǒng)一個(gè)典型的應(yīng)用領(lǐng)域。最初，點(diǎn)焊機(jī)器人只用于增強(qiáng)焊作業(yè)（往已拼接好的工件上增加焊點(diǎn)），后來為了保證拼接精度，又讓機(jī)器人完成定位焊作業(yè)性能，具體來說有：
安裝面積小，工作空間大；
快速完成小節(jié)距的多點(diǎn)定位（例如每0．3～0．4s移動(dòng)30～50㎜節(jié)距后定位）；
定位精度高（±0．25㎜），以確保焊接質(zhì)量；
持重大（50～100㎏），以便攜帶內(nèi)裝變壓器的焊鉗；
內(nèi)存容量大，示教簡單，節(jié)省工時(shí)；
點(diǎn)焊速度已生產(chǎn)線相匹配，同時(shí)按全可靠性好。
焊接機(jī)器人系統(tǒng)原理圖
焊接機(jī)器人的示教編程
用機(jī)器人代替人進(jìn)行作業(yè)時(shí)，必須預(yù)先對機(jī)器人發(fā)出指令，規(guī)定機(jī)器人應(yīng)該完成的動(dòng)作和作業(yè)的具體內(nèi)容，這個(gè)指示過程稱之為對機(jī)器人的示教（teaching），或者稱之為對機(jī)器人的編程（programming）。對機(jī)器人的示教內(nèi)容通常存儲(chǔ)在機(jī)器人的控制裝置內(nèi)，通過存儲(chǔ)內(nèi)容的再現(xiàn)（playback），機(jī)器人就能實(shí)現(xiàn)人們所要求的動(dòng)作和要求人們賦予的作業(yè)內(nèi)容。
示教內(nèi)容主要由兩部分組成，一是機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡的示教，二是機(jī)器人作業(yè)條件的示教。機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡的示教主要是對為了完成某一作業(yè)，焊絲端部所要運(yùn)動(dòng)的軌跡，包括運(yùn)動(dòng)類型和運(yùn)動(dòng)速度的示教。機(jī)器人作業(yè)條件的示教主要是為了獲得好的焊接質(zhì)量，對焊接條件進(jìn)行示教，包括被焊金屬的材質(zhì)、板厚、對應(yīng)焊縫形狀的焊槍姿勢、焊接參數(shù)、焊接電源的控制方法等。
