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(lái)由于世界范圍內(nèi)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)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(wàn)臺(tái)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)

A. 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。
  

B. 必須確保工件的精度

• 機(jī)器人沒(méi)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)。
  

C. 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(shí)和焊接技巧。
  

D. 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(duì)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(guò)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(duì)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(cè)、焊縫跟蹤）的接口功能、焊槍防碰功能等。

1. 焊接規(guī)范的設(shè)定。起弧、收弧參數(shù)。
   

2. 擺動(dòng)功能。擺動(dòng)頻率、擺幅、擺動(dòng)類型的設(shè)定。
   

3. 焊接傳感器。起始點(diǎn)檢測(cè)、焊縫跟蹤傳感器的接口功能。
   

4. 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。
   

5. 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。
   

6. 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?。┌l(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。
   

7. 焊槍校正功能。焊槍與工件發(fā)生碰撞時(shí)，可通過(guò)簡(jiǎn)單操作進(jìn)行校正。
   

8. 粘絲自動(dòng)解除功能。焊接終了時(shí)如果檢測(cè)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。
   

9. 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(wú)須補(bǔ)焊作業(yè)。
   

點(diǎn)焊機(jī)器人的性能要求

對(duì)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：

⑴ 名稱與型號(hào)：Motoman-L10

⑵ 主要用途：弧焊

⑶ 類別：示教再現(xiàn)型

⑷ 坐標(biāo)型式：多關(guān)節(jié)式

⑸ 自由度數(shù)：5個(gè)

⑹ 抓重：最大10㎏（包括夾鉗）

⑺ 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)

⑻ 定位方式：選用增量編碼器作為位置檢測(cè)元件

⑼ 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

⑽ 重復(fù)定位精度：±0.2mm

⑾ 驅(qū)動(dòng)方式：電伺服 采用交流測(cè)速發(fā)電機(jī)作為伺服電動(dòng)機(jī)的速度檢測(cè)元件，實(shí)現(xiàn)速度反饋，并引進(jìn)力矩反饋；

⑿ 驅(qū)動(dòng)源：DC伺服電動(dòng)機(jī)

⒀ 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

⒂ 重量：本體400㎏ 控制部分350㎏

⒃ 外部同步信號(hào)：輸入22點(diǎn) 輸出21點(diǎn)

⒄ 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(guò)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(duì)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(cè)；
  

• 焊接傳感器（起始點(diǎn)檢測(cè)、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(lái)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(lái)說(shuō)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(jiǎn)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(duì)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(guò)程稱之為對(duì)機(jī)器人的示教（teaching），或者稱之為對(duì)機(jī)器人的編程（programming）。對(duì)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(guò)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(duì)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(duì)焊接條件進(jìn)行示教，包括被焊金屬的材質(zhì)、板厚、對(duì)應(yīng)焊縫形狀的焊槍姿勢(shì)、焊接參數(shù)、焊接電源的控制方法等。