1、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用 焊接機(jī)器人及其操作應(yīng)用 主 編：蘭 虎 焊接作業(yè)姿態(tài) 工具中心點設(shè)定 7.3 焊接機(jī)器人的作業(yè)示教 7.3.1 點焊作業(yè) 點焊是最廣為人知的電阻焊接工藝，通常用于板材焊接。焊接限于一個或幾個點上，將工件互相重疊。 TCP 點確定： 對點焊機(jī)器人而言，其一般設(shè)在焊鉗開口的中點處，且要求焊鉗兩電對點焊機(jī)器人而言，其一般設(shè)在焊鉗開口的中點處，且要求焊鉗兩電極垂直于被焊工件表面。極垂直于被焊工件表面。 7.3 焊接機(jī)器人的作業(yè)示教 以下圖工件焊接為例，采用在線示教在線示教方式為機(jī)器人輸入兩塊薄板（板厚2mm ）的點焊作業(yè)點焊作業(yè)程序。此程序由編號 1 至 5 的 5 個程序點組成

2、。本例中使用的焊鉗為氣動焊鉗氣動焊鉗，通過氣缸來實現(xiàn)焊鉗的大開、小開大開、小開和閉閉合合三種動作。 點焊機(jī)器人運(yùn)動軌跡 7.3 焊接機(jī)器人的作業(yè)示教 7.3.1 點焊作業(yè) 程序點說明 程序點 說 明 焊鉗動作 程序點 1 機(jī)器人原點 程序點 2 作業(yè)臨近點 大開小開 程序點 3 點焊作業(yè)點 小開閉合 程序點 4 作業(yè)臨近點 閉合小開 程序點 5 機(jī)器人原點 小開大開 示教前的準(zhǔn)備 再現(xiàn)施焊 新建一個程序 運(yùn)行確認(rèn)（跟蹤） 設(shè)定焊接條件 登錄程序點登錄程序點 1 登錄程序點登錄程序點 2 登錄程序點登錄程序點 5 登錄程序點登錄程序點 3 登錄程序點登錄程序點 4 點焊機(jī)器人作業(yè)示教流程 7.3

3、 焊接機(jī)器人的作業(yè)示教 （ 1 ）示教前的準(zhǔn)備 1 ）件表面清理。 2 ）工件裝夾。 3 ）安全確認(rèn)。 4 ）機(jī)器人原點確認(rèn)。 （ 2 ）新建作業(yè)程序 點按示教器的相關(guān)菜單或按鈕，新建一個作業(yè)程序“ Spot_sheet ” 。 （ 3 ）程序點的登錄 手動操縱機(jī)器人分別移動到程序點 1 至程序點 5 位置。處于待機(jī)位置的程序點 1 和程序點 5 ，要處于與工件、夾具互不干涉的位置。另外，機(jī)器人末端工具在各程序點間機(jī)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移動時，也要處于與工件、夾具互不干涉的位置。 7.3 焊接機(jī)器人的作業(yè)示教 點焊作業(yè)示教 程序點 示教方法 按第

4、3 章手動操縱機(jī)器人要領(lǐng)移動機(jī)器人到原點。 程序點 1 將程序點屬性設(shè)定為“空走點”，插補(bǔ)方式選“ PTP ”。 （機(jī)器人原點） 確認(rèn)保存程序點 1 為機(jī)器人原點。 手動操縱機(jī)器人移動到作業(yè)臨近點，調(diào)整焊鉗姿態(tài)。 程序點 2 將程序點屬性設(shè)定為“空走點”，插補(bǔ)方式選“ PTP ”。 （作業(yè)臨近點） 確認(rèn)保存程序點 2 為作業(yè)臨近點。 保持焊鉗姿態(tài)不變，手動操縱機(jī)器人移動到點焊作業(yè)點。 將程序點屬性設(shè)定為“作業(yè)點 / 焊接點”，插補(bǔ)方式選“ PTP ”。 程序點 3 確認(rèn)保存程序點 3 為作業(yè)開始點。 （點焊作業(yè)點） 如有需要，手動插入點焊作業(yè)命令。 7.3 焊接機(jī)器人的作業(yè)示教 點焊作業(yè)示教

5、程序點 示教方法 手動操縱機(jī)器人移動到作業(yè)臨近點。 程序點 4 將程序點屬性設(shè)定為“空走點”，插補(bǔ)方式選“ PTP ”。 （作業(yè)臨近點） 確認(rèn)保存程序點 4 為作業(yè)臨近點。 手動操縱機(jī)器人要領(lǐng)移動機(jī)器人到原點。 程序點 5 將程序點屬性設(shè)定為“空走點”，插補(bǔ)方式選“ PTP ”。 （機(jī)器人原點） 確認(rèn)保存程序點 5 為機(jī)器人原點。 7.3 焊接機(jī)器人的作業(yè)示教 對于程序點 4 和程序點 5 的示教，利用便利的文件編輯功能（逆序粘貼）（逆序粘貼），可快速完成前行路線的拷貝。 提示 （ 4 ）設(shè)定作業(yè)條件 設(shè)定焊鉗條件焊鉗條件的設(shè)定主要包括焊鉗號、焊鉗類型、焊鉗狀態(tài)等。 設(shè)定焊接條件點焊時的焊接電

6、源和焊接時間，需在焊機(jī)上設(shè)定。 點焊作業(yè)條件設(shè)定 大電流大電流 - 短時間短時間 小電流小電流 長時間長時間 板厚板厚 時間（周時間（周 時間（周時間（周 電流電流 （ mm ） 壓力（壓力（ kgf ） 電流（電流（ A ） 壓力（壓力（ kgf ） 期）期） 期）期） （ A ） 10 225 8800 1.0 36 75 5600 20 470 13000 2.0 64 150 8000 32 820 17400 3.0 105 260 10000 7.3 焊接機(jī)器人的作業(yè)示教 （ 5 ）檢查試運(yùn)行 為確認(rèn)示教的軌跡，需測試運(yùn)行（跟蹤）一下程序。跟蹤時，因不執(zhí)，因不執(zhí)行具體作業(yè)命令，所以

7、能進(jìn)行空運(yùn)行。行具體作業(yè)命令，所以能進(jìn)行空運(yùn)行。 1 ）打開要測試的程序文件。 2 ）移動光標(biāo)至期望跟蹤程序點所在命令行。 3 ）持續(xù)按住示教器上的有關(guān)【跟蹤功能鍵】，實現(xiàn)機(jī)器人的單步或連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。 （ 6 ）再現(xiàn)施焊 軌跡經(jīng)測試無誤后，將【模式旋鈕】對準(zhǔn)“再現(xiàn) / 自動”位置，開始進(jìn)行實際焊接。在確認(rèn)機(jī)器人的運(yùn)行范圍內(nèi)沒有其他人員或障礙物后，接通保護(hù)氣體，采用手動或自動方式實現(xiàn)自動點焊作業(yè)。 1 ）開要再現(xiàn)的作業(yè)程序，并移動光標(biāo)到程序開頭。 2 ）切換【模式旋鈕】至“再現(xiàn) / 自動”狀態(tài)。 3 ）按示教器上的【伺服 ON 按鈕】，接通伺服電源。 4 ）按【啟動按鈕】，機(jī)器人開始運(yùn)行。 7.3

8、焊接機(jī)器人的作業(yè)示教 7.3.2 熔焊作業(yè) 熔焊，又叫熔化焊，是在不施加壓力的情況下，將待焊處的母材加熱熔化，外加（或不加）填充材料，以形成焊縫的一種最常見的焊接方法。 目前，工業(yè)機(jī)器人四巨頭都有相應(yīng)的機(jī)器人產(chǎn)品 , 這些專業(yè)軟件提供功能強(qiáng)大的弧焊指令，且都相應(yīng)的商業(yè)化應(yīng)用軟件， ABB 的 RobotWare-Arc 、KUKA 的 KUKA.ArcTech 、 KUKA.LaserTech 、 KUKA.SeamTech 、 KUKA TouchSense 、 FANUC 的 Arc Tool Softwar ?？煽焖俚貙⑷酆福娀『负图す夂福┩度脒\(yùn)行和編制焊接程序，并具有接觸傳感、焊縫跟

9、蹤接觸傳感、焊縫跟蹤等功能 。 工業(yè)機(jī)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(jié)束 ArcLEnd/ArcCEnd Arc End ARCOF ARC_OFF 7.3 焊接機(jī)器人的作業(yè)示教 TCP 點確定：點確定： 同點焊機(jī)器人 TCP 設(shè)置有所不同，弧焊機(jī)器人弧焊機(jī)器人 TCP 一般設(shè)置在焊槍尖頭，而激光焊接機(jī)器人一般設(shè)置在焊槍尖頭，而激光焊接機(jī)器人 TCP 設(shè)置在激光設(shè)置在激光焦點上焦點上 。 弧焊機(jī)器人工具中心點 7.3 焊接機(jī)器

10、人的作業(yè)示教 TCP 點確定：點確定： 實際作業(yè)時，需根據(jù)作業(yè)位置和板厚調(diào)整焊槍角度。以平（角）焊為例，主要采用前傾角焊（前進(jìn)焊）和后傾前傾角焊（前進(jìn)焊）和后傾角焊（后退焊）角焊（后退焊）兩種方式。 a ) 前傾角焊 b ) 后傾角焊 前傾角焊和后傾角焊 7.3 焊接機(jī)器人的作業(yè)示教 TCP 點確定：點確定： 板厚相同的話，基本上為 1025 ，焊槍立得太直或太倒的話，難以產(chǎn)生熔深。前傾角焊接時前傾角焊接時，焊槍指向待焊部位，焊槍在焊絲后面移動，因電弧具有預(yù)熱效果，焊接速度較快，熔深淺、焊道寬，所以一般薄板的焊接采用此法一般薄板的焊接采用此法；而后傾角后傾角焊接時焊接時，焊槍指向已完成的焊縫，

11、焊槍在焊絲前面移動，能夠獲得較大的熔深、焊道窄，通常用于厚板的焊接厚板的焊接。同時，在板對板的連接之中，焊槍與坡口垂直。對于對稱的平角焊而言，焊槍要與拐角成成 45 角角 。 b ) T 形接頭平角焊 a ) I 形接頭對焊 焊槍作業(yè)姿態(tài) 7.3 焊接機(jī)器人的作業(yè)示教 機(jī)器人進(jìn)行熔焊作業(yè)主要涉及以直線、圓弧直線、圓弧及其附加擺動附加擺動功能動作類型。 直線作業(yè) 機(jī)器人完成直線焊縫的焊接僅需示教機(jī)器人完成直線焊縫的焊接僅需示教 2 個程序點個程序點（直線的兩端點），插補(bǔ)方式選（直線的兩端點），插補(bǔ)方式選“直線插補(bǔ)直線插補(bǔ)”。 以圖所示的運(yùn)動軌跡為例，程序點 1 至程序點 4 間的運(yùn)動均為直線移動

12、，且程序點 2 程序點 3 為焊接區(qū)間。 程序點程序點 1 程序點程序點 4 直線軌跡開始點 直線軌跡結(jié)束點 程序點程序點 2 程序點程序點 3 焊接開始點 焊接結(jié)束點 焊 空 焊接區(qū)間 接 走 點 點 直線軌跡區(qū)間 直線運(yùn)動軌跡 7.3 焊接機(jī)器人的作業(yè)示教 程序點 示教方法 將機(jī)器人移動到直線軌跡開始點。 程序點 1 將程序點屬性設(shè)定為“空走點”，插補(bǔ)方式選“ PTP” 或“直線插補(bǔ)”。 （直線軌跡開始 確認(rèn)保存程序點 1 為直線軌跡開始點。 點） 將機(jī)器人移動到焊接開始點。 程序點 2 將程序點屬性設(shè)定為“焊接點”，插補(bǔ)方式選“直線插補(bǔ)”。 （焊接開始點） 確認(rèn)保存程序點 2 為焊接開始

13、點。 將機(jī)器人移動到焊接結(jié)束點。 程序點 3 將程序點屬性設(shè)定為“空走點”，插補(bǔ)方式選“直線插補(bǔ)”。 （焊接結(jié)束點） 確認(rèn)保存程序點 3 為焊接結(jié)束點。 將機(jī)器人移動到直線軌跡結(jié)束點。 程序點 4 程序點屬性設(shè)定為“空走點”，插補(bǔ)方式選“直線插補(bǔ)”。 （直線軌跡結(jié)束 確認(rèn)保存程序點 4 為直線軌跡結(jié)束點。 點） 程序點程序點 1 程序點程序點 4 直線軌跡開始點 直線軌跡結(jié)束點 程序點程序點 2 程序點程序點 3 焊接開始點 焊接結(jié)束點 焊 空 焊接區(qū)間 接 走 點 點 直線軌跡區(qū)間 直線運(yùn)動軌跡 7.3 焊接機(jī)器人的作業(yè)示教 圓弧作業(yè) 機(jī)器人完成弧形焊縫的焊接通常需示教機(jī)器人完成弧形焊縫的焊

14、接通常需示教 3 個以個以上程序點（圓弧開始點、圓弧中間點和圓弧結(jié)束點），插上程序點（圓弧開始點、圓弧中間點和圓弧結(jié)束點），插補(bǔ)方式選補(bǔ)方式選“圓弧插補(bǔ)圓弧插補(bǔ)”。當(dāng)只有一個圓弧時，用“圓弧插補(bǔ)”示教程序點 24 三點即可。用“ PTP” 或“直線插補(bǔ)”示教進(jìn)入圓弧插補(bǔ)前的程序點 1 時，程序點 1 至程序點 2 自動按直線軌跡運(yùn)動。 程序點程序點 3 中間點 程序點程序點 1 程序點程序點 2 程序點程序點 4 接近點 開始點 結(jié)束點 焊 空 自動直線 接 走 焊接區(qū)間 移到開始點 點 點 圓弧插補(bǔ)區(qū)間 圓弧運(yùn)動軌跡 7.3 焊接機(jī)器人的作業(yè)示教 程序點 示教方法 將機(jī)器人移動到圓弧軌跡接近

15、點。 程序點 1 將程序點屬性設(shè)定為“空走點”，插補(bǔ)方式選“ PTP” 或“直線插補(bǔ)” （圓弧 / 焊接接近點 ） 確認(rèn)保存程序點 1 為圓弧 / 焊接接近點。 將機(jī)器人移動到圓弧軌跡開始點。 程序點 2 將程序點屬性設(shè)定為“焊接點”，插補(bǔ)方式選“圓弧插補(bǔ)”。 （圓弧 / 焊接開始點 確認(rèn)保存程序點 2 為圓弧 / 焊接開始點。 ） 將機(jī)器人移動到圓弧軌跡中間點。 程序點 3 將程序點屬性設(shè)定為“焊接點”，插補(bǔ)方式選“圓弧插補(bǔ)”。 （圓弧 / 焊接中間點 確認(rèn)保存程序點 3 為圓弧 / 焊接中間點。 ） 將機(jī)器人移動到圓弧軌跡結(jié)束點。 程序點 4 將程序點屬性設(shè)定為“空走點”，插補(bǔ)方式選“圓弧

16、插補(bǔ)”。 （圓弧 / 焊接結(jié)束點 確認(rèn)保存程序點 4 為直線軌跡結(jié)束點。 ） 程序點程序點 3 中間點 程序點程序點 1 程序點程序點 2 程序點程序點 4 接近點 開始點 結(jié)束點 焊 空 自動直線 接 走 焊接區(qū)間 移到開始點 點 點 圓弧插補(bǔ)區(qū)間 圓弧運(yùn)動軌跡 7.3 焊接機(jī)器人的作業(yè)示教 示教整個圓示教整個圓 用用“圓弧插補(bǔ)圓弧插補(bǔ)”示教程序點示教程序點 2 至程序點至程序點 5 四點。同單一圓弧示教類似，用四點。同單一圓弧示教類似，用“ PTP” 或或“直線插補(bǔ)直線插補(bǔ)”示教進(jìn)入圓弧插補(bǔ)前的程序點示教進(jìn)入圓弧插補(bǔ)前的程序點 1 時，程序點時，程序點 1 程序點程序點2 自動按直線軌跡運(yùn)

17、動。當(dāng)存在多個圓弧中間點時，機(jī)器人將通過自動按直線軌跡運(yùn)動。當(dāng)存在多個圓弧中間點時，機(jī)器人將通過當(dāng)前程序點和后面當(dāng)前程序點和后面 2 個臨近程序點來計算和生成圓弧軌跡。只有在圓弧插個臨近程序點來計算和生成圓弧軌跡。只有在圓弧插補(bǔ)區(qū)間臨結(jié)束時才使用當(dāng)前程序點、上一臨近程序點和下一臨近程序點。補(bǔ)區(qū)間臨結(jié)束時才使用當(dāng)前程序點、上一臨近程序點和下一臨近程序點。 程序點程序點 1 自動直線自動直線 程序點程序點 2 接近點 移到開始點 開始點 焊 空 程序點程序點 5 接 走 結(jié)束點 點 點 程序點程序點 3 程序點程序點 4 中間點 中間點 焊接區(qū)間 圓弧插補(bǔ)區(qū)間 整圓運(yùn)動軌跡 7.3 焊接機(jī)器人的作

18、業(yè)示教 程序點 示教方法 將機(jī)器人移動到圓弧軌跡接近點。 將程序點屬性設(shè)定為“空走點”，插補(bǔ)方式選“ PTP” 或“直線插補(bǔ)”。 程序點 1 （圓弧 / 焊接接近點） 確認(rèn)保存程序點 1 為圓弧 / 焊接接近點。 將機(jī)器人移動到圓弧軌跡開始點。 程序點 2 將程序點屬性設(shè)定為“焊接點”，插補(bǔ)方式選“圓弧插補(bǔ)”。 （圓弧 / 焊接開始點） 確認(rèn)保存程序點 2 為圓弧 / 焊接開始點。 將機(jī)器人移動到圓弧軌跡中間點。 程序點 3 將程序點屬性設(shè)定為“焊接點”，插補(bǔ)方式選“圓弧插補(bǔ)”。 （圓弧 / 焊接中間點） 確認(rèn)保存程序點 3 為圓弧 / 焊接中間點。 將機(jī)器人移動到圓弧軌跡中間點。 程序點 4

19、 將程序點屬性設(shè)定為“焊接點”，插補(bǔ)方式選“圓弧插補(bǔ)”。 （圓弧 / 焊接中間點） 確認(rèn)保存程序點 4 為圓弧 / 焊接中間點。 將機(jī)器人移動到圓弧軌跡結(jié)束點。 程序點 5 將程序點屬性設(shè)定為“空走點”，插補(bǔ)方式選“圓弧插補(bǔ)”。 （圓弧 / 焊接結(jié)束點） 確認(rèn)保存程序點 5 為直線軌跡結(jié)束點。 程序點程序點 1 自動直線自動直線 程序點程序點 2 接近點 移到開始點 開始點 焊 空 程序點程序點 5 接 走 結(jié)束點 點 點 程序點程序點 3 程序點程序點 4 中間點 中間點 焊接區(qū)間 7.3 焊接機(jī)器人的作業(yè)示教 示教連續(xù)圓弧軌跡時，通常需要執(zhí)行圓弧分離。即在前圓弧與后圓弧的連接點的相同位置加

20、入“ PTP” 或“直線插補(bǔ)”的程序點。 程序點程序點 3 程序點 4 結(jié)束點 中間點 程序點 5 內(nèi)插點 程序點 6 開始點 程序點 1 自動直線 接近點 移到開始點 焊 空 程序點程序點 7 程序點程序點 2 程序點程序點 8 接 走 中間點 開始點 結(jié)束點 點 點 焊接區(qū)間 圓弧插補(bǔ)區(qū)間 連續(xù)圓弧運(yùn)動軌跡 程序點 示教方法 將機(jī)器人移動到圓弧軌跡接近點。 將程序點屬性設(shè)定為“空走點”，插補(bǔ)方式選“ PTP” 或“直線插 程序點 1 （圓弧 / 焊接接近點） 補(bǔ)”。 確認(rèn)保存程序點 1 為圓弧 / 焊接接近點。 將機(jī)器人移動到首段圓弧軌跡開始點。 程序點 2 將程序點屬性設(shè)定為“焊接點”，

21、插補(bǔ)方式選“圓弧插補(bǔ)”。 （首段圓弧開始點 / 焊 確認(rèn)保存程序點 2 為首段圓弧 / 焊接開始點。 接開始點） 7.3 焊接機(jī)器人的作業(yè)示教 程序點 示教方法 將機(jī)器人移動到首段圓弧軌跡中間點。 程序點 3 將程序點屬性設(shè)定為“焊接點”，插補(bǔ)方式選“圓弧插補(bǔ)”。 （首段圓弧中間點 / 焊接中間點） 確認(rèn)保存程序點 3 為首段圓弧 / 焊接中間點。 將機(jī)器人移動到首段圓弧軌跡結(jié)束點。 程序點 4 將程序點屬性設(shè)定為“焊接點”，插補(bǔ)方式選“圓弧插補(bǔ)”。 （首段圓弧結(jié)束點 / 焊接中間點） 確認(rèn)保存程序點 4 為首段圓弧結(jié)束點 / 焊接中間點。 保持程序點 4 位置不動，根據(jù)需要調(diào)整作業(yè)姿態(tài)。 程

22、序點 5 將程序點屬性設(shè)定為“焊接點”，插補(bǔ)方式選“ PTP ”或“直線插補(bǔ)”。 （兩段圓弧分割點 / 焊接中間點） 確認(rèn)保存程序點 5 為兩段圓弧分割點 / 焊接中間點。 7.3 焊接機(jī)器人的作業(yè)示教 連續(xù)圓弧作業(yè)軌跡示教 程序點 示教方法 保持程序點 4 位置不動，根據(jù)需要調(diào)整作業(yè)姿態(tài)。 程序點 6 將程序點屬性設(shè)定為“焊接點”，插補(bǔ)方式選“圓弧插補(bǔ)”。 （末段圓弧開始點 / 確認(rèn)保存程序點 6 為末段圓弧開始點 / 焊接中間點。 焊接中間點） 將機(jī)器人移動到末段圓弧軌跡中間點。 程序點 7 將程序點屬性設(shè)定為“焊接點”，插補(bǔ)方式選“圓弧插補(bǔ)”。 （末段圓弧中間點 / 確認(rèn)保存程序點 7

23、為末段圓弧中間點 / 焊接中間點。 焊接中間點） 將機(jī)器人移動到末段圓弧軌跡結(jié)束點。 程序點 8 將程序點屬性設(shè)定為“空走點”，插補(bǔ)方式選“圓弧插補(bǔ)”。 （末段圓弧結(jié)束點 / 確認(rèn)保存程序點 8 為末段圓弧結(jié)束點 / 焊接結(jié)束點。 焊接結(jié)束點） 7.3 焊接機(jī)器人的作業(yè)示教 附加擺動 機(jī)器人完成直線 / 環(huán)形焊縫的擺動焊接一般需要增加 12 個振幅點的示教。 程序點程序點 3 振幅點振幅點 1 程序點 1 自動直線 接近點 移到開始點 主路徑 程序點程序點 2 程序點程序點 5 焊 空 振 開始點 結(jié)束點 接 走 幅 程序點程序點 4 點 點 點 振幅點振幅點 2 焊接區(qū)間 a) 直線擺動 程

24、序點程序點 5 中間點 程序點程序點 4 主 振幅點振幅點 2 路 徑 程序點 1 自動直線 程序點程序點 3 接近點 移到開始點 振幅點振幅點 1 程序點程序點 2 程序點程序點 6 焊 空 振 開始點 結(jié)束點 接 走 幅 點 點 點 焊接區(qū)間 b) 圓弧擺動 焊接機(jī)器人的擺動示教 程序點程序點 1 程序點程序點 9 程序點程序點 8 程序點程序點 2 A D 程序點程序點 4 程序點程序點 7 程序點程序點 5 B 程序點程序點 6 C 程序點程序點 3 為提高工作效率，通常將程序點 9 和程序點 1 設(shè)在同一位置。 7.3 焊接機(jī)器人的作業(yè)示教 以如下焊接工件為例，采用在線示教方式為機(jī)器

25、人輸入 AB 、 CD 兩段弧焊作業(yè)程序，加強(qiáng)對直線、圓弧的示教。 弧焊機(jī)器人運(yùn)動軌跡 7.3 焊接機(jī)器人的作業(yè)示教 程序點說明 程序點 說 明 程序點 說 明 程序點 說 明 程序點 1 作業(yè)臨近點 程序點 4 作業(yè)過渡點 程序點 7 焊接中間點 程序點 2 焊接開始點 程序點 5 焊接開始點 程序點 8 焊接結(jié)束點 程序點 3 焊接結(jié)束點 程序點 6 焊接中間點 程序點 9 作業(yè)臨近點 登錄程序點 登錄程序點 示教前的準(zhǔn)備 登錄程序點 新建一個程序 設(shè)定作業(yè)條件 登錄程序點 登錄程序點 運(yùn)行確認(rèn) 登錄程序點 登錄程序點 再現(xiàn)施焊 登錄程序點 登錄程序點 缺陷調(diào)整 弧焊機(jī)器人作業(yè)示教流程 7

26、.3 焊接機(jī)器人的作業(yè)示教 (1) 示教前的準(zhǔn)備 1) 工件表面清理。 2) 工件裝夾。 3) 安全確認(rèn)。 4) 機(jī)器人原點確認(rèn)。 (2) 新建作業(yè)程序 點按示教器的相關(guān)菜單或按鈕，新建一個作業(yè)程序“ Arc_sheet” 。 (3) 程序點的登錄 手動操縱機(jī)器人分別移動到程序點 1 至程序點 9 位置。作業(yè)位置附近的程序點 1 和程序點 9 ，要處于與工件、夾具互不干涉的位置。 7.3 焊接機(jī)器人的作業(yè)示教 弧焊作業(yè)示教 程序點 示教方法 按第 3 章手動操縱機(jī)器人要領(lǐng)移動機(jī)器人到作業(yè)臨近點，調(diào)整焊槍姿態(tài)。 程序點 1 將程序點屬性設(shè)定為“空走點”，插補(bǔ)方式選“直線插補(bǔ)”。 （作業(yè)臨近點）

27、確認(rèn)保存程序點 1 為作業(yè)臨近點。 保持焊槍姿態(tài)不變，移動機(jī)器人到直線作業(yè)開始點。 將程序點屬性設(shè)定為“焊接點”，插補(bǔ)方式選“直線插補(bǔ)”。 程序點 2 確認(rèn)保存程序點 2 為直線焊接開始點。 （焊接開始點） 如有需要，手動插入弧焊作業(yè)命令。 保持焊槍姿態(tài)不變，移動機(jī)器人到直線作業(yè)結(jié)束點。 程序點 3 將程序點屬性設(shè)定為“空走點”，插補(bǔ)方式選“直線插補(bǔ)”。 （焊接結(jié)束點） 確認(rèn)保存程序點 3 為直線焊接結(jié)束點。 保持焊槍姿態(tài)不變，移動機(jī)器人到作業(yè)過渡點。 程序點 4 將程序點屬性設(shè)定為“空走點”，插補(bǔ)方式選“ PTP” 。 （作業(yè)過渡點） 確認(rèn)保存程序點 4 為作業(yè)臨近點。 保持焊槍姿態(tài)不變，移

28、動機(jī)器人到圓弧作業(yè)開始點。 程序點 5 將程序點屬性設(shè)定為“焊接點”，插補(bǔ)方式選“圓弧插補(bǔ)”。 （焊接開始點） 確認(rèn)保存程序點 5 為圓弧焊接開始點。 7.3 焊接機(jī)器人的作業(yè)示教 弧焊作業(yè)示教 程序點 示教方法 保持焊槍姿態(tài)不變，移動機(jī)器人到圓弧作業(yè)中間點。 程序點 6 將程序點屬性設(shè)定為“焊接點”，插補(bǔ)方式選“圓弧插補(bǔ)”。 （焊接中間點） 確認(rèn)保存程序點 6 為圓弧焊接中間點。 保持焊槍姿態(tài)不變，移動機(jī)器人到圓弧作業(yè)結(jié)束點。 程序點 7 將程序點屬性設(shè)定為“焊接點”，插補(bǔ)方式選“圓弧插補(bǔ)”。 （焊接中間點） 確認(rèn)保存程序點 7 為圓弧焊接結(jié)束點。 保持焊槍姿態(tài)不變，移動機(jī)器人到直線作業(yè)結(jié)束

29、點。 程序點 8 將程序點屬性設(shè)定為“空走點”，插補(bǔ)方式選“直線插補(bǔ)”。 （焊接結(jié)束點） 確認(rèn)保存程序點 8 為直線焊接結(jié)束點。 保持焊槍姿態(tài)不變，移動機(jī)器人到作業(yè)臨近點。 程序點 9 將程序點屬性設(shè)定為“空走點”，插補(bǔ)方式選“ PTP” 。 （作業(yè)臨近點） 確認(rèn)保存程序點 9 為作業(yè)臨近點。 對于程序點 9 的示教，利用便利的文件編輯功能（復(fù)復(fù)制制），可快速完成程序點 1 的拷貝。 提示 7.4 焊接機(jī)器人的周邊設(shè)備與工位布局 7.4.1 周邊設(shè)備 目前，常見的焊接機(jī)器人輔助裝置有變位機(jī)、滑移平臺、清焊裝置變位機(jī)、滑移平臺、清焊裝置和工具快換裝置等。和工具快換裝置等。 1 ）變位機(jī) 對于有些

30、焊接場合，由于工件空間幾何形狀過于復(fù)雜，使焊接機(jī)器人的末端工具無法到達(dá)指定的焊接位置或姿態(tài)，此時可以通過增加 13個外部軸的辦法來增加機(jī)器人的自由度。其中一種做法是采用變位機(jī)讓焊接工件移動或轉(zhuǎn)動，使工件上的待焊部位進(jìn)入機(jī)器人的作業(yè)空間。 焊接機(jī)器人外部軸擴(kuò)展 7.4 焊接機(jī)器人的周邊設(shè)備與工位布局 根據(jù)實際生產(chǎn)的需要，焊接變位機(jī)可以有多種形式，有單回轉(zhuǎn)式、雙回轉(zhuǎn)式和傾翻回轉(zhuǎn)式單回轉(zhuǎn)式、雙回轉(zhuǎn)式和傾翻回轉(zhuǎn)式。 a) 傾翻回轉(zhuǎn)式變位機(jī) b) 變位機(jī)及夾具 焊接變位機(jī) 7.4 焊接機(jī)器人的周邊設(shè)備與工位布局 為充分發(fā)揮機(jī)器人的效能，焊接機(jī)器人系統(tǒng)通常采用兩臺及以上變位機(jī)兩臺及以上變位機(jī)，其中一臺進(jìn)行

31、焊接作業(yè)時，另一臺則完成工件的卸載和上裝，從而使整個系統(tǒng)獲得最高的費(fèi)用效能比。 1 號變位機(jī) 2 號變位機(jī) 3 號變位機(jī) 4 號變位機(jī) 產(chǎn)品圖例 焊接變位機(jī) 機(jī)器人動作 機(jī)器人 + 變位機(jī) 變位機(jī)動作 同時動作 焊接機(jī)器人和變位機(jī)動作分解 7.4 焊接機(jī)器人的周邊設(shè)備與工位布局 變位機(jī)的安裝必須使工件的變位均處在機(jī)器人動作范圍之內(nèi)必須使工件的變位均處在機(jī)器人動作范圍之內(nèi)，并需要合理分解機(jī)器人本體和變位機(jī)的各自職能，使兩者按照統(tǒng)一的動作規(guī)劃進(jìn)行作業(yè)。機(jī)器人和變位機(jī)之間的運(yùn)動存在兩種形式：協(xié)調(diào)運(yùn)動和兩種形式：協(xié)調(diào)運(yùn)動和非協(xié)調(diào)運(yùn)動。非協(xié)調(diào)運(yùn)動。 7.4 焊接機(jī)器人的周邊設(shè)備與工位布局 非協(xié)調(diào)運(yùn)動 主

32、要用于焊接時工件需要變位，但不需要主要用于焊接時工件需要變位，但不需要變位機(jī)與機(jī)器人作協(xié)調(diào)運(yùn)動的場合變位機(jī)與機(jī)器人作協(xié)調(diào)運(yùn)動的場合?；剞D(zhuǎn)工作臺的運(yùn)動一般不是由機(jī)器人控制柜直接控制的，而是由一個外加的可編程序控制器（ PLC ）來控制。 a) 機(jī)器人待機(jī)位置 b) 作業(yè)臨近點位置 c) 焊接作業(yè)開始位置 騎坐式管 - 板船型焊作業(yè) 7.4 焊接機(jī)器人的周邊設(shè)備與工位布局 協(xié)調(diào)運(yùn)動 在焊接過程中，變位機(jī)必須不斷地改變工件的位置和姿態(tài)，并且變位機(jī)的運(yùn)動和機(jī)器人的運(yùn)動必須能共同合成焊接軌跡，保持焊接速度和工具姿態(tài)，這就是變位機(jī)和機(jī)器人的協(xié)調(diào)運(yùn)動。 a) 圓弧焊接起始點 b) 圓弧焊接中間點 焊接機(jī)器人

33、和變位機(jī)的協(xié)調(diào)運(yùn)動 7.4 焊接機(jī)器人的周邊設(shè)備與工位布局 2) 滑移平臺 為適用機(jī)器人領(lǐng)域不斷延伸，保證大型結(jié)構(gòu)件焊接作業(yè)， 把機(jī)器人本體裝在可移動的滑移平臺可移動的滑移平臺或龍門架龍門架上，以擴(kuò)大機(jī)器人本體的作業(yè)空間擴(kuò)大機(jī)器人本體的作業(yè)空間。 b) 挖掘機(jī)動臂 a) 挖掘機(jī)中心支架 工程機(jī)械結(jié)構(gòu)件的機(jī)器人焊接作業(yè) 機(jī)器人系統(tǒng)中運(yùn)動軸的一般切換順序：基本軸機(jī)器人系統(tǒng)中運(yùn)動軸的一般切換順序：基本軸 手手腕軸腕軸 外部軸。外部軸。 提示 7.4 焊接機(jī)器人的周邊設(shè)備與工位布局 3) 清槍裝置 機(jī)器人在施焊過程中焊鉗的電極頭氧化磨損，焊槍噴嘴內(nèi)外殘留的焊渣以及焊絲干伸長的變化等勢必影響到產(chǎn)品的焊接

34、質(zhì)量及其穩(wěn)定性。常見清槍裝置有焊鉗電極修焊鉗電極修磨機(jī)（點焊）和焊槍自動清槍站（弧焊）磨機(jī)（點焊）和焊槍自動清槍站（弧焊）。 a) 焊鉗電極修磨機(jī) b) 焊槍自動清槍站 焊接機(jī)器人清槍裝置 焊鉗電極修磨機(jī) 為點焊機(jī)器人配備自動電極修磨機(jī)，可實現(xiàn)電極頭工作面氧化磨損后的修磨過程自動完成和提高生產(chǎn)線節(jié)拍。 7.4 焊接機(jī)器人的周邊設(shè)備與工位布局 焊槍自動清槍站 焊槍自動清槍站主要包括焊槍清洗機(jī)、焊槍清洗機(jī)、噴硅油噴硅油 / 防飛濺裝置和焊絲剪斷裝置組成。防飛濺裝置和焊絲剪斷裝置組成。 焊槍清洗機(jī)焊槍清洗機(jī)主要功能是清除噴嘴內(nèi)表面的飛濺，以保證保護(hù)氣體的通暢； 噴硅油噴硅油 / 防飛濺裝置防飛濺裝置

35、噴出的防濺液可以減少焊渣的附著，降低維護(hù)頻率； 焊絲剪斷裝置焊絲剪斷裝置主要用于利用焊絲進(jìn)行起始點檢測的場合，以保證焊絲的干伸長度一定，提高檢出的精度和起弧的性能。 焊槍自動清洗站 7.4 焊接機(jī)器人的周邊設(shè)備與工位布局 4 ）工具快換裝置 多任務(wù)環(huán)境中，一臺機(jī)器人甚至可以完成包括焊接在內(nèi)的抓物、搬運(yùn)、安裝、焊接、卸料抓物、搬運(yùn)、安裝、焊接、卸料等多種任務(wù)，機(jī)器人可以根據(jù)程序要求和任務(wù)性質(zhì)，自動更換機(jī)器人手腕上的工具，完成相應(yīng)的任務(wù)。 c) 工具側(cè) a) 機(jī)器人末端法蘭連接器 b) 主側(cè) 工具自動更換裝置 7.4 焊接機(jī)器人的周邊設(shè)備與工位布局 在弧焊機(jī)器人作業(yè)過程中，焊槍是一個重要的執(zhí)行工具

36、，需要定期更換或清理焊槍配件，如導(dǎo)電嘴、噴嘴等，這樣不僅浪費(fèi)工時，且增加維護(hù)費(fèi)用。采用自動換槍裝置自動換槍裝置可有效解決此問題，使得機(jī)器人空閑時間大為縮短。 自動換槍裝置 7.4 焊接機(jī)器人的周邊設(shè)備與工位布局 焊接機(jī)器人是成熟、標(biāo)準(zhǔn)、批量生產(chǎn)的高科技產(chǎn)品，但其周邊設(shè)備是非標(biāo)準(zhǔn)的，需要專業(yè)設(shè)計和非標(biāo)產(chǎn)品制造專業(yè)設(shè)計和非標(biāo)產(chǎn)品制造。從焊接工件的焊接要求分析，周邊設(shè)備的用途大致可分為三種類型： 簡易型 周邊設(shè)備僅用來支持機(jī)器人本體和裝夾焊件，如平臺、夾具等。 工位變換型 除具有簡易型具備的功能外，還具有工位變換功能。其設(shè)備構(gòu)成除具有上述裝置外，還可能包括單、雙回轉(zhuǎn)和傾翻回轉(zhuǎn)式變位機(jī)等。 協(xié)調(diào)焊接型

37、 除具有簡易型具備的功能外，還具有協(xié)調(diào)焊接功能。其設(shè)備構(gòu)成除具有上述裝置外，還可能包括一個或多個做成外部軸的變位機(jī)、滑移平臺等。 焊接機(jī)器人技術(shù)的新發(fā)展 1. 機(jī)器人系統(tǒng) 操作機(jī) 在弧焊應(yīng)用方面， FANUC R-0iA 擁有無可比擬的優(yōu)越性能：首先， 通過優(yōu)化成功地設(shè)計了輕量和緊湊的機(jī)器人手臂；其次，采用最先進(jìn)的伺 服技術(shù)，提高機(jī)器人的動作速度和精確度；再次， FANUC R-0iA 與林肯新 型弧焊電源之間實現(xiàn)了數(shù)字通訊。 控制器 機(jī)器人控制器都可實現(xiàn)同時對幾臺機(jī)器人和幾個外部軸的協(xié)同控制， 從而實現(xiàn)幾臺機(jī)器人共同焊接同一工件（圖 7-45 ）或者實現(xiàn)搬運(yùn)機(jī)器人與焊 接機(jī)器人協(xié)同工作。例如

38、 YASKAWA 公司推出的機(jī)器人控制柜可以協(xié)調(diào)控制 多達(dá) 72 個軸。 多機(jī)協(xié)同工作模式 FANUC R-0iA 焊接機(jī)器人技術(shù)的新發(fā)展 2. 焊接電源 雙絲焊接技術(shù) 雙絲焊是一種高速高效焊接方法，焊接薄板時可顯著提 高焊接速度（達(dá)到 36 m/min ），焊接厚板時可提高熔敷效率。 目前雙絲焊主要有兩種方法：一種是 Twin arc 法，另一種為 Tandem 法 。 a) Twin arc 法 b) Tandem 法 Fronius 機(jī)器人雙絲焊系統(tǒng) 雙絲焊的兩種基本方式 焊接機(jī)器人技術(shù)的新發(fā)展 2. 焊接電源 激光 / 電弧復(fù)合熱源技術(shù) 該技術(shù)的研究最早出現(xiàn)在上世紀(jì) 70 年代末， 但

39、由于激光器的昂貴價格，限制了其在工業(yè)中的應(yīng)用。隨著激光器和 電弧焊設(shè)備性能的提高，以及激光器價格的不斷降低，同時為滿足生 產(chǎn)的迫切需求，激光 / 電弧復(fù)合熱源焊接技術(shù)得到越來越多的應(yīng)用。 a) LaserHybrid 復(fù)合焊 b) LaserHybrid+Tandem 復(fù)合焊 激光 / 電弧復(fù)合熱源焊接 焊接機(jī)器人技術(shù)的新發(fā)展 2. 焊接電源 電源融合技術(shù) 滿足用戶對低綜合成本、高生產(chǎn)率、高可維護(hù)性、高 焊接品質(zhì)的要求，并打破焊接電源和機(jī)器人兩者間的壁壘而出現(xiàn)的專 用機(jī)器人。 松下 TAWERS 電源融合型弧焊機(jī)器人 焊接機(jī)器人技術(shù)的新發(fā)展 3. 傳感技術(shù) 接觸傳感 焊絲接觸傳感具有位置糾正的

40、三方向傳感、開始點傳感、焊接長 度傳感、圓弧傳感等功能，并可以糾正偏移量，在日本 KOBELCO 焊接機(jī)器 人系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。 接觸傳感原理 焊接機(jī)器人技術(shù)的新發(fā)展 3. 傳感技術(shù) 電弧傳感 電弧傳感跟蹤控制技術(shù)是通過檢測焊接過程中電弧電壓、電弧電 流、弧光輻射和電弧聲等電弧現(xiàn)象本身的信號提供有關(guān)電弧軸線是否偏離 焊接對縫的信息，進(jìn)行實時控制。 KOBELCO 焊接機(jī)器人的電弧傳感功能 廣泛應(yīng)用于工程實際。 擺動 擺動 擺動 擺動 焊槍 焊槍 電弧 電弧 焊 焊 焊 焊 基準(zhǔn) 接 接 接 接 平均 電 電 電 電 流 流 流 流 無偏移時 向下偏移時 無偏移時 左向偏移時 平均電流基準(zhǔn)電流

41、 平均電流基準(zhǔn)電流 右端電流左端電流 右端電流左端電流 a) 焊接線左右偏移 b) 焊接線上下偏移 電弧傳感原理 焊接機(jī)器人技術(shù)的新發(fā)展 3. 傳感技術(shù) 光學(xué)傳感 光學(xué)傳感器可分為點、線、面三種形式。它以可見光、激光或者紅 外線為光源，以光電元件為接受單元，利用光電元件提取反射的結(jié)構(gòu)光，得到 焊槍位置信息。常見的光學(xué)傳感器包括紅外光傳感器、光電二級管和光電三級 管、 CCD （電荷耦合器件）、 PSD （激光測距傳感器）和 SSPD （自掃描光電二 級管陣列）等。 a) SERVO ROBOT ROBO-TRAC 激光傳感器 b) META SLS-050 激光傳感器 激光視覺傳感器 本章小結(jié) 焊接機(jī)器人是具有三個或三個以上可自由編程的軸， 并能將焊接工具按要求送到預(yù)定空間位置，按要求軌跡及速 度移動焊接