焊接機器人最早只在點焊中得到應(yīng)用，80年初，隨著計算機技術(shù)、傳感器技術(shù)的發(fā)展，弧焊機器人逐漸得到普及，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)的焊接自動化專機已不能適應(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器人代替，焊接機器人得到了巨大的發(fā)展，焊接已成為工業(yè)機器人應(yīng)用最大的領(lǐng)域之一，焊接機器人在汽車、摩托車、工程機械等領(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)機器人中，用于焊接的機器人可達(dá)40％以上。

機器人焊接時的主要注意事項

1．必須進(jìn)行示教作業(yè)

在機器人進(jìn)行自動焊接前，操作人員必須示教機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

機器人沒有眼睛，只能重復(fù)相同的動作。

機器人軌跡精度為±0．1mm，以此精度重復(fù)相同的動作。

焊接偏差大于焊絲半徑時，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

機器人是一種高速的運動設(shè)備，在其進(jìn)行自動運行時絕對不允許人靠近機器人（必須設(shè)置安全護欄）。

操作人員必須接受勞動安全方面的專門教育，否則不準(zhǔn)操作。

弧焊機器人的性能要求

在弧焊作業(yè)中，要求焊槍跟蹤工件焊道運動，并不斷填充金屬形成焊縫，因此運動過程中速度的穩(wěn)定性和軌道精度是兩項重要的指標(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，焊槍姿態(tài)的可調(diào)范圍盡量大，還有其它一些性能要求，如擺動功能、焊接傳感器（起始點檢測、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)。

擺動功能。擺動頻率、擺幅、擺動類型的設(shè)定。

焊接傳感器。起始點檢測、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，機器人停機，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，實現(xiàn)其余各層的自動編程。

再引弧功能。引弧失敗后，自動重試。因此消除了焊接異常（引弧失?。┌l(fā)生時引起的作業(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，可通過簡單操作進(jìn)行校正。

粘絲自動解除功能。焊接終了時如果檢測出焊絲粘絲，則自動再通電解除粘絲，因此不必手工剪斷焊絲。

斷弧再啟動功能。出現(xiàn)斷弧時，機器人會按照指定的搭接量返回重新引弧焊接。因此無須補焊作業(yè)。

點焊機器人的性能要求

對于點焊機器人運動速度是一個重要指標(biāo)，要求能夠快速完成小節(jié)距的多點定位（例如每0．3－0．4秒移動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。

焊接機器人的主要性能指標(biāo)

焊接機器人的主要性能指標(biāo)以日本安川電機公司生產(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

抓重：最大10㎏（包括夾鉗）

動作范圍與速度運動參數(shù)列表如下：

Motoman－L10運動參數(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，可精確控制運動軌跡

重復(fù)定位精度：±0．2mm

驅(qū)動方式：電伺服采用交流測速發(fā)電機作為伺服電動機的速度檢測元件，實現(xiàn)速度反饋，并引進(jìn)力矩反饋

驅(qū)動源：DC伺服電動機

程序控制和存儲方式：采用8位微處理Intel8080用半導(dǎo)體存儲器作為主存（盒式磁帶補充主存容量之不足）

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點輸出21點

電源：AC220／220V（＋10％，－15％），50／60HZ±1HZ，三相5KVA

焊接機器人的系統(tǒng)構(gòu)成

完整的焊接機器人系統(tǒng)一般有如下幾部分組成：機器人操作機、變位機、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、中央控制計算機和相應(yīng)的安全設(shè)備等。

根據(jù)用途，將工業(yè)機器人配置不同的焊接系統(tǒng)，將組成不同的焊接機器人系統(tǒng)。

弧焊機器人

弧焊機器人在通用機械、金屬結(jié)構(gòu)等許多行業(yè)中得到廣泛運用。弧焊機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)跟蹤工件的焊道運動，并不斷填充金屬形成焊縫。因此運動過程中的速度穩(wěn)定性和軌跡精度是兩項重要指標(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，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）；

擺動功能；

坡口填充功能；

焊接異常功能檢測；

焊接傳感器（起始點檢測、焊道跟蹤）的接口功能。

點焊機器人

汽車工業(yè)是點焊機器人系統(tǒng)一個典型的應(yīng)用領(lǐng)域。最初，點焊機器人只用于增強焊作業(yè)（往已拼接好的工件上增加焊點），后來為了保證拼接精度，又讓機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)距的多點定位（例如每0．3～0．4s移動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；

點焊速度已生產(chǎn)線相匹配，同時按全可靠性好。

焊接機器人系統(tǒng)原理圖

焊接機器人的示教編程

用機器人代替人進(jìn)行作業(yè)時，必須預(yù)先對機器人發(fā)出指令，規(guī)定機器人應(yīng)該完成的動作和作業(yè)的具體內(nèi)容，這個指示過程稱之為對機器人的示教（teaching），或者稱之為對機器人的編程（programming）。對機器人的示教內(nèi)容通常存儲在機器人的控制裝置內(nèi)，通過存儲內(nèi)容的再現(xiàn)（playback），機器人就能實現(xiàn)人們所要求的動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，一是機器人運動軌跡的示教，二是機器人作業(yè)條件的示教。機器人運動軌跡的示教主要是對為了完成某一作業(yè)，焊絲端部所要運動的軌跡，包括運動類型和運動速度的示教。機器人作業(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。