【正文】 機驅動完成焊鉗的張開和閉合，焊鉗張開度可任意 【 選定并預置，且電極間的壓緊力可無級調節(jié) 。 目錄 19/89 焊接機器人的系統(tǒng)組成 點焊機器人 所 依據(jù)阻焊變壓器與焊鉗的結構關系上，點焊機器人焊鉗可分為 分離式、內 處 位 藏式 和 一體式 3 種。 【 課 堂 認 知 】 缺點：需要大容量的 阻焊變壓器，電力損 優(yōu)點：減小了機 耗較大，能源利用率 器人的負載，運 低。 焊接位置的選擇。 置 ———— ?內藏式焊鉗 是將阻焊變壓器安放到機器人機械臂內，變壓器的二次電纜可 在內部移動。 器的容量 】 減小。 缺點：焊鉗重 優(yōu)點：省 量顯著增大， 掉二次電 體積變大，焊 纜及懸掛 鉗重量在機器 變壓器的 人活動手腕上 工作架， 返回 產(chǎn)生慣性力易 目錄 節(jié)省能量。中頻焊鉗相對于工 位 置 頻焊鉗有以下優(yōu)點： ———— 1 ）直流焊接； 【 課 2 ）焊接變壓器小型化； 堂 認 3 ）提高電流控制的響應速度，實現(xiàn)工頻電阻焊機無法實現(xiàn)的焊接工藝焊 知 】 接工藝； 4 ）三相平衡負載，降低了電網(wǎng)成本；功率因數(shù)高，節(jié)能效果好。這幾種形式各有特點，從技術 優(yōu)勢和發(fā)展趨勢來看，中頻伺服機器人焊鉗應是未來的主流，它集中了中頻 直流點焊和伺服驅動的優(yōu)勢，是其他形式無法比擬的。 置 ———— 【 課 堂 認 知 】 1 — 氣瓶； 2 — 焊絲桶； 3 — 送絲機； 4 — 操作機； 5 — 焊槍； 6 — 工作臺； 7 — 供電及控制電纜； 8 — 弧焊電源； 9 — 示教器； 10 — 機器人控制柜 返回 弧焊機器人系統(tǒng)組成 目錄 23/89 焊接機器人的系統(tǒng)組成 弧焊機器人 所 處 弧焊機器人操作機的結構與點焊機器人基本相似，主要區(qū)別在于 末端執(zhí)行器 焊槍 。目前最流行的是采用分級控制的系統(tǒng)結構，一般分為兩級：上級具有存 置 ———— 儲單元，可實現(xiàn)重復編程、存儲多種操作程序，負責管理、坐標變換、軌跡生 成等；下級由若干處理器組成，每一處理器負責一個關節(jié)的動作控制及狀態(tài)檢 測，具有實時性好，易于實現(xiàn)高速、高精度控制。弧焊機器人多采用氣體保護焊方法（ CO2 、 MIG 、 MAG 和 TIG ）， 知 】 通常的晶閘管式、逆變式、波形控制式、脈沖或非脈沖式等焊接電源都可以裝 到機器人上作電弧焊。 安全設備是弧焊機器人系統(tǒng)安全運行的重要保障，其主要包括驅動系統(tǒng) 過熱自斷電保護、動作超限位自斷電保護、超速自斷電保護、機器人系統(tǒng)工 作空間干涉自斷電保護和人工急停斷電保護等，它們起到防止機器人傷人或 保護周邊設備的作用。當發(fā)生碰撞時，一 定要檢驗焊槍是否被碰歪，防止工具中心點發(fā)生變化。在機器人手臂的夾持下，其運動由機器人的運動決 定，因此能匹配完全的自由軌跡加工，完成平面曲線、空間的多組直線、異 形曲線等特殊軌跡的激光焊接。 目錄 27/89 焊接機器人的系統(tǒng)組成 激光焊接機器人 所 處 位 置 ———— 【 課 堂 認 知 】 1 — 激光器； 2 — 光導系統(tǒng)； 3 — 遙控盒； 4 — 送絲機； 5 — 激光加工頭； 6 — 操作機； 7 — 機器人控制柜； 8 — 焊接電源 激光焊接機器人系統(tǒng)組成 返回 目錄 28/89 焊接機器人的系統(tǒng)組成 激光焊接機器人 所 處 激光加工頭裝于六自由度機器人本體手臂末端，其運動軌跡和激光加工參 位 數(shù)是由機器人數(shù)字控制系統(tǒng)提供指令進行。 【 課 堂 認 知 】 c ) 激光熔覆 a ) 激光切割 b ) 激光焊接 返回 激光加工頭 目錄 29/89 焊接機器人的系統(tǒng)組成 激光焊接機器人 所 處 位 置 ———— 【 課 堂 認 知 】 激光焊接機器人控制系統(tǒng)架構 綜上， 焊接機器人主要包括機器人和焊接設備兩部分 。而焊接裝備，以弧焊及點焊為 返回 例，則由焊接電源（包括其控制系統(tǒng)）、送絲機（弧焊）、焊槍（焊鉗） 目錄 等部分組成。焊接限于一個 位 或幾個點上，將工件互相重疊。 課 堂 認 知 】 返回 目錄 焊接作業(yè)姿態(tài) 工具中心點設定 31/89 焊接機器人的作業(yè)示教 點焊作業(yè) 所 處 以下圖工件焊接為例，采用在線示教方式為機器人輸入兩塊薄板（板厚 位 2mm ）的點焊作業(yè)程序。本例中使用的焊 置 ———— 鉗為氣動焊鉗，通過氣缸來實現(xiàn)焊鉗的大開、小開和閉合三種動作。 ———— 2 ）工件裝夾。 【 4 ）機器人原點確認。 （ 3 ）程序點的登錄 手動操縱機器人分別移動到程序點 1 至程序點 5 位置。另外， 機器人末端工具在各程序點間移動時，也要處于與工件、夾具互不干 涉的位置。 程序點 1 ② 將程序點屬性設定為“空走點”，插補方式選“ PTP ”。 課 堂 ① 手動操縱機器人移動到作業(yè)臨近點，調整焊鉗姿態(tài)。 】 （作業(yè)臨近點） ③ 確認保存程序點 2 為作業(yè)臨近點。 ② 將程序點屬性設定為“作業(yè)點 / 焊接點”，插補方式選“ PTP ”。 （點焊作業(yè)點） ④ 如有需要，手動插入點焊作業(yè)命令。 課 程序點 4 ② 將程序點屬性設定為“空走點”，插補方式選“ PTP ”。 知 】 ① 手動操縱機器人要領移動機器人到原點。 （機器人原點） ③ 確認保存程序點 5 為機器人原點。 ———— 提示 【 （ 4 ）設定作業(yè)條件 課 堂 ? 設定焊鉗條件 焊鉗條件的設定主要包括焊鉗號、焊鉗類型、焊 認 鉗狀態(tài)等。 點焊作業(yè)條件設定 大電流 短時間 小電流 – 長時間 板厚 時間（周 時間（周 電流 （ mm ） 壓力（ kgf ） 電流（ A ） 壓力（ kgf ） 期） 期） （ A ） 10 225 8800 36 75 5600 20 470 13000 64 150 8000 32 820 17400 105 260 10000 返回 目錄 37/89 焊接機器人的作業(yè)示教 點焊作業(yè) 所 處 （ 5 ）檢查試運行 位 置 為確認示教的軌跡，需測試運行（跟蹤）一下程序。 1 ）打開要測試的程序文件。 課 堂 3 ）持續(xù)按住示教器上的有關 【 跟蹤功能鍵 】 ，實現(xiàn)機器人的單步或連續(xù) 認 運轉。在確認機器人的運行范圍內沒有其他人員或障礙物后，接通保 護氣體，采用手動或自動方式實現(xiàn)自動點焊作業(yè)。 2 ）切換 【 模式旋鈕 】 至“再現(xiàn) / 自動”狀態(tài)。 4 ）按 【 啟動按鈕 】 ，機器人開始運行。 ———— 目前，工業(yè)機器人四巨頭都有相應的機器人產(chǎn)品 , 這些專業(yè)軟件提供功能 強大的弧焊指令，且都相應的商業(yè)化應用軟件， ABB 的 RobotWareArc 、 【 課 KUKA 的 、 、 、 KUKA 堂 TouchSense 、 FANUC 的 Arc Tool Softwar 。 】 工業(yè)機器人行業(yè)四巨頭的弧焊作業(yè)編程命令 弧焊作業(yè)命令 類別 ABB FANUC YASKAWA KUKA 焊接開始 ArcLStart/ArcCStart Arc Start ARCON ARC_ON 焊接結束 ArcLEnd/ArcCEnd Arc End ARCOF ARC_OFF 返回 目錄 39/89 焊接機器人的作業(yè)示教 熔焊作業(yè) 所 處 TCP 點確定： 位 置 同點焊機器人 TCP 設置有所不同， 弧焊機器人 TCP 一般設置在焊槍尖頭 ———— ，而激光焊接機器人 TCP 設置在激光焦點上 。以平（角）焊為例， ———— 主要采用 前傾角焊（前進焊）和后傾角焊（后退焊） 兩種方式。 ，焊槍立得太直或太倒的話，難以產(chǎn)生 ———— 熔深。同時，在板對板的連接之 認 知 中，焊槍與坡口垂直。 角 。 位 置 ———— ?直線作業(yè) 機器人完成直線焊縫的焊接僅需示教 2 個程序點（直線的兩端點）， 插補方式選“直線插補”。 堂 認 程序點 1 程序點 4 知 】 直線軌跡開始點 直線軌跡結束點 程序點 2 程序點 3 焊接開始點 焊接結束點 —— —— 焊 空 焊接區(qū)間 接 走 點 點 直線軌跡區(qū)間 直線運動軌跡 返回 目錄 43/89 焊接機器人的作業(yè)示教 熔焊作業(yè) 所 處 機器人進行熔焊作業(yè)主要涉及以直線、圓弧及其附加擺動功能動作類型。 直線作業(yè)軌跡示教 【 課 堂 程序點 示教方法 認 知 ① 將機器人移動到直線軌跡開始點。 （直線軌跡開始 ③ 確認保存程序點 1 為直線軌跡開始點。 程序點 2 ② 將程序點屬性設定為“焊接點”，插補方式選“直線插補”。 ① 將機器人移動到焊接結束點。 （焊接結束點） ③ 確認保存程序點 3 為焊接結束點。 程序點 4 ② 程序點屬性設定為“空走點”，插補方式選“直線插補”。 點） 目錄 44/89 焊接機器人的作業(yè)示教 熔焊作業(yè) 所 處 ? 圓弧作業(yè) 機器人完成弧形焊縫的焊接通常需示教 3 個以上程序點（圓弧 位 開始點、圓弧中間點和圓弧結束點），插補方式選“圓弧插補”。用“ PTP” 或 “直線插補”示教進入圓弧插補前的程序點 1 時，程序點 1 至程序點 2 自動 【 按直線軌跡運動。 當只 置 ———— 有一個圓弧時，用“圓弧插補”示教程序點 2~4 三點即可。 課 圓弧作業(yè)軌跡示教 堂 認 程序點 示教方法 知 】 ① 將機器人移動到圓弧軌跡接近點。 ） ③ 確認保存程序點 1 為圓弧 / 焊接接近點。 程序點 2 ② 將程序點屬性設定為“焊接點”，插補方式選“圓弧插補”。 ） ① 將機器人移動到圓弧軌跡中間點。 （圓弧 / 焊接中間點 ③ 確認保存程序點 3 為圓弧 / 焊接中間點。 程序點 4 返回 ② 將程序點屬性設定為“空走點”，插補方式選“圓弧插補”。 ） 46/89 焊接機器人的作業(yè)示教 熔焊作業(yè) 所 處 示教整個圓 位 置 用“圓弧插補”示教程序點 2 至程序點 5 四點。當存在多個圓弧中間點時，機器人將通過當前程序點 【 和后面 2 個臨近程序點來計算和生成圓弧軌跡。 認 知 程序點 1 自動直線 程序點 2 】 接近點 移到開始點 開始點 —— —— 焊 空 程序點 5 接 走 結束點 點 點 程序點 3 程序點 4 中間點 中間點 焊接區(qū)間 返回 圓弧插補區(qū)間 目錄 整圓運動軌跡 47/89 焊接機器人的作業(yè)示教 熔焊作業(yè) 所 處 示教整個圓 位 置 ———— 整圓作業(yè)軌跡示教 程序點 示教方法 【 課 ① 將機器人移動到圓弧軌跡接近點。 知 ③ 確認保存程序點 1 為圓弧 / 焊接接近點。 程序點 2 ② 將程序點屬性設定為“焊接點”，插補方式選“圓弧插補”。 ① 將機器人移動到圓弧軌跡中間點。 （圓弧 / 焊接中間點） ③ 確認保存程序點 3 為圓弧 / 焊接中間點。 程序點 4 ② 將程序點屬性設定為“焊接點”，插補方式選“圓弧插