焊接機器人最早只在點焊中得到應用，80年初，隨著計算機技術、傳感器技術的發(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)機器人應用最大的領域之一，焊接機器人在汽車、摩托車、工程機械等領域都得到了廣泛的應用。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40%以上。

機器人焊接時的主要注意事項

A. 必須進行示教作業(yè)

• 在機器人進行自動焊接前，操作人員必須示教機器人焊槍的軌跡和設定焊接條件等。
  

• 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。
  

B. 必須確保工件的精度

• 機器人沒有眼睛，只能重復相同的動作。
  

• 機器人軌跡精度為±0.1mm，以此精度重復相同的動作。
  

• 焊接偏差大于焊絲半徑時，有可能焊接不好，所以工件精度應保持在焊絲半徑之內。
  

C. 焊接條件的設定取決于示教作業(yè)人員的技術水平

• 操作人員進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。
  

D. 必須充分注意安全

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

• 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。

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。

1. 焊接規(guī)范的設定。起弧、收弧參數(shù)。
   

2. 擺動功能。擺動頻率、擺幅、擺動類型的設定。
   

3. 焊接傳感器。起始點檢測、焊縫跟蹤傳感器的接口功能。
   

4. 焊槍防碰功能。當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。
   

5. 多層焊功能。應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。
   

6. 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。
   

7. 焊槍校正功能。焊槍與工件發(fā)生碰撞時，可通過簡單操作進行校正。
   

8. 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。
   

9. 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，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），以便攜帶內裝變壓器的焊鉗。

焊接機器人的主要性能指標

焊接機器人的主要性能指標以日本安川電機公司生產(chǎn)的Motoman-L10為例表示如下：

⑴ 名稱與型號：Motoman-L10

⑵ 主要用途：弧焊

⑶ 類別：示教再現(xiàn)型

⑷ 坐標型式：多關節(jié)式

⑸ 自由度數(shù)：5個

⑹ 抓重：最大10㎏（包括夾鉗）

⑺ 動作范圍與速度運動參數(shù)列表如下：

?? Motoman-L10運動參數(shù)

⑻ 定位方式：選用增量編碼器作為位置檢測元件

⑼ 控制方式：重復式數(shù)字位置控制方式，可精確控制運動軌跡

⑽ 重復定位精度：±0.2mm

⑾ 驅動方式：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，并引進力矩反饋；

⑿ 驅動源：DC伺服電動機

⒀ 程序控制和存儲方式：采用8位微處理Intel8080用半導體存儲器作為主存（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

⒂ 重量：本體400㎏ 控制部分350㎏

⒃ 外部同步信號：輸入22點 輸出21點

⒄ 電源：AC220/220V（+10%，-15%），50/60HZ±1HZ， 三相5KVA

焊接機器人的系統(tǒng)構成

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的安全設備等。

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、金屬結構等許多行業(yè)中得到廣泛運用?；『笝C器人是包括電弧焊附屬裝置在內的柔性焊接系統(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。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)的可調范圍盡量大，其一些基本性能要求如下所示：

• 設定焊接條件（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)一個典型的應用領域。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㎜），以確保焊接質量；
  

• 持重大（50~100㎏），以便攜帶內裝變壓器的焊鉗；
  

• 內存容量大，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

用機器人代替人進行作業(yè)時，必須預先對機器人發(fā)出指令，規(guī)定機器人應該完成的動作和作業(yè)的具體內容，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）。對機器人的示教內容通常存儲在機器人的控制裝置內，通過存儲內容的再現(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)內容。

示教內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量，對焊接條件進行示教，包括被焊金屬的材質、板厚、對應焊縫形狀的焊槍姿勢、焊接參數(shù)、焊接電源的控制方法等。