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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(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。# H- P, |! ^8 `/ n
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機(jī)器人焊接時(shí)的主要注意事項(xiàng)) t, b( f* w6 o2 {. o- l( H
) L) G0 x" [+ }3 H1．必須進(jìn)行示教作業(yè)1 P& S6 r$ l- L: V7 }) `
- p2 B* ]2 n/ a% }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。. \' S/ l9 {; V" f2 b
0 m$ J* j: h/ }3 f1 b( r) d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。: @4 s, f: E4 f9 T e" V
+ A. _. r- Y) P: q- s3 T2．必須確保工件的精度
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機(jī)器人沒(méi)有眼睛，只能重復(fù)相同的動(dòng)作。
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機(jī)器人軌跡精度為±0．1mm，以此精度重復(fù)相同的動(dòng)作。/ ?' M" [' `; A4 _& N+ j9 S" V' z$ W/ B
- X, _% [" Z0 W [( E. L' Q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)。' F! ^3 B7 M5 y- L% z
) s! K3 n8 t4 v( I! u$ J: y, ~
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
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" r. Y8 x' ?$ O; t. R/ ~7 j, |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。
v' O& n5 _# f' J$ U
# ~; \* r9 Z5 n9 U3 L6 {! A) V示教操作人員必須充分掌握焊接知識(shí)和焊接技巧。
: e; A, T' d" a/ A0 @8 H
1 t4 W% f4 J' B& w h/ Q4 e4．必須充分注意安全
0 _/ L. r2 K! s$ N. W: `( t1 a* J* t$ a t
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）。4 P0 N4 d/ |' v3 m3 Y8 k
: g3 @" e9 @3 e, w; [/ z2 `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。
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1 E l" s& Z' i弧焊機(jī)器人的性能要求
" t- O r s6 [
7 L% f9 O1 l7 L& u2 _ X! c( P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)。
) C- d# L/ H$ D4 U5 z- b' _6 _7 P* q3 D% U
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。
' {" [8 V3 Z! E3 W8 F+ C- b" p! s
K( H: _/ f. {/ L# k焊接規(guī)范的設(shè)定。起弧、收弧參數(shù)。
' a/ ]# W" V: S: Q( X1 a M$ {- Z9 f# L) K2 ~5 I
擺動(dòng)功能。擺動(dòng)頻率、擺幅、擺動(dòng)類型的設(shè)定。' \0 ^; B( w1 t3 g: q# Z' L9 r1 d" Z
9 P( U; p8 p6 b7 W
焊接傳感器。起始點(diǎn)檢測(cè)、焊縫跟蹤傳感器的接口功能。) k0 F, k b3 S8 h; e6 D# i
+ b# `! P+ ]9 T- V( Y' ?! k) e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。
4 p+ o4 T! i- R) a, o
( m7 A# {$ D- M# d1 }$ ?/ Q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。
' j8 ~* R$ U- V5 a& ^: a" _9 a/ O7 x; `5 U3 I, A% K
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。
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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。6 e6 V. ]& E! Q5 _, Z( F) B% Y. i4 k
# W' }1 `9 \8 ]% x9 V
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。5 I7 {' u6 a2 y9 |0 G8 Y
+ k4 T" J- U8 u. `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)。$ K4 C+ J6 S3 i3 }( }
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點(diǎn)焊機(jī)器人的性能要求8 c3 e5 ~5 g% a$ Z' ?6 O, r
2 `1 o6 g) N5 ?" w( ~* o
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。! }5 e6 _- u4 D& Z
2 F* [1 U# g1 B# I% Z- ?焊接機(jī)器人的主要性能指標(biāo)& N, S7 A( H/ a) j) g' ] k, d4 {& J
5 A: I* p& X# R2 ~* L
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：6 i4 a% g3 g+ {8 x @. R' F
4 _' N* m: I! X ]" {7 M
1 o# K6 [( y& U1 ` O5 N
7 x7 n2 R# |- L1 r, q名稱與型號(hào)：Motoman－L10
% X4 D$ n3 X* Q9 Z# ~- j" S; Q; G# \" D6 v- m; h
主要用途：弧焊! N$ `) e$ ^$ ? t
+ w+ O; f2 U' [/ C3 D類別：示教再現(xiàn)型
" A, B! W* Z/ H) m! Z, L
4 w6 O6 R8 ?5 H. ~坐標(biāo)型式：多關(guān)節(jié)式
7 |) R9 B! Q: ]6 V U6 y* O: j; q+ c( d1 u; X2 Q
自由度數(shù)：5個(gè)
6 A- \3 r0 l r& @
6 j. _+ }2 Y9 Y0 w! x7 W抓重：最大10㎏（包括夾鉗）, v- G+ l; I) i/ W K1 O8 G
9 [- j7 v) `/ t7 E
動(dòng)作范圍與速度運(yùn)動(dòng)參數(shù)列表如下：; B0 W9 M) p3 |, O }! x
7 Z$ l1 K5 K( y8 y5 F4 Q6 M% Z
Motoman－L10運(yùn)動(dòng)參數(shù): V3 g5 Y: t4 m' H2 G0 r4 Q, V+ u; m0 W: ]1 D
5 C; ?# Q3 w- a+ v
( f: W: S" e0 b, _. ^（遮住的數(shù)字是150）7 p) k+ W6 i0 y: W. J/ d
# x; c/ @* R2 u0 Z- ~1 z定位方式：選用增量編碼器作為位置檢測(cè)元件( m# q$ N0 Y9 i7 t9 e& A# S
9 {( K9 d0 f/ ]: _" K) r; a
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) ~1 [5 @: F) } N/ p0 A) Z$ r+ B
6 n3 E! r: Q& c' J9 b# T重復(fù)定位精度：±0．2mm/ T9 i2 b1 W ]/ u# j
' a" s) F6 H8 B% `5 J z+ n& r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
, `% B. Y0 y, K5 t- I7 ]$ R
# g! q2 Y4 w! A' R) A驅(qū)動(dòng)源：DC伺服電動(dòng)機(jī)
3 Y! ~3 J$ O6 r$ O5 a& p2 L1 d7 z$ C& H/ E) t
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）
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程序步數(shù)：1000步
! P3 O$ q ~' G; @ I$ x
$ X% P6 ?8 t2 o' E) t) \4 A' M7 n1 U指令條數(shù)：600條
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重量：本體400㎏控制部分350㎏8 u% y$ f; O+ K+ ]
. \/ |5 F. _8 @. r外部同步信號(hào)：輸入22點(diǎn)輸出21點(diǎn)
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電源：AC220／220V（＋10％，－15％），50／60HZ±1HZ，三相5KVA9 n" }$ N {" ]6 i6 k- s" L9 L
- x- ` }1 H$ u$ i0 Q T( t0 S焊接機(jī)器人的系統(tǒng)構(gòu)成4 s& I% ?/ {8 w) i0 @* t
- w1 \& Z9 k1 v ^ I
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。4 @. s% x3 j) Q* C
4 h9 v+ Z2 ^# c+ V5 {- y- v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)。1 }, x- {. A [: `! \# t
弧焊機(jī)器人: U( B6 r# _+ _5 X
4 x: |" u+ d% y: x+ J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：
0 W5 v* \+ K. J: }2 W) W2 o% h) }
% B! j& z: q4 G9 G設(shè)定焊接條件（電流、電壓、速度等）；
$ e, u- D" G. m
]& |, o/ b) I$ Z4 D; J! h' O擺動(dòng)功能；
7 N7 F1 e2 h- {( y- {
6 e9 Y7 Y( A4 s坡口填充功能；
- W7 B5 b; |, ~4 w: O) f* ?# Q9 q! h0 j3 a- Z0 g% W0 o2 _
焊接異常功能檢測(cè)；
7 i! T8 h) s6 ]' p8 n) M, \) Q9 o
6 `' [/ C. L5 ]! F8 P2 K焊接傳感器（起始點(diǎn)檢測(cè)、焊道跟蹤）的接口功能。+ G/ v/ m! @5 \* s6 g
$ `, e! l2 X3 a/ G. e: E' T點(diǎn)焊機(jī)器人
- V3 g) Z- s8 \4 U" k3 U- B5 f: O+ v! K8 {6 L
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：
- }! C* [3 f- p3 w- k2 d
) \# f H: E6 P安裝面積小，工作空間大；( Z# y# D5 T" E+ \
5 J2 c" P/ B; m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）；" R0 c4 D: U$ O; Q s+ m5 p* O
+ R \: N/ S2 a- x
定位精度高（±0．25㎜），以確保焊接質(zhì)量；
6 z f, p! i! F) V W& m \; g' ?/ V$ g! i" F
持重大（50～100㎏），以便攜帶內(nèi)裝變壓器的焊鉗；
: ?; E, L% \9 y( y' h1 w* W- c h) V" o8 u; t" F
內(nèi)存容量大，示教簡(jiǎn)單，節(jié)省工時(shí)；
" M' [& r/ k0 R
$ z* p2 O3 p6 f1 \點(diǎn)焊速度已生產(chǎn)線相匹配，同時(shí)按全可靠性好。
7 ]9 q- S6 X7 R6 [, z1 ]9 x6 N, [$ J4 t# G: m% m
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焊接機(jī)器人系統(tǒng)原理圖
/ j. s# p% M b- w; l9 I5 w( V
5 m& o$ p8 a# `焊接機(jī)器人的示教編程. t5 A: \% k) ~8 O) ^; c$ g
) V5 x; ^' o( ^% L9 J8 P
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。
& I8 i) B$ o. T0 i2 k4 x9 J3 O1 q1 u/ \) n: i& e7 O5 W
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。
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發(fā)表于 2018-8-1 12:48:00
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