工业机器人技术及应用-第7章

2020-02-27 238浏览

1.工业机器人技术及应用 — 焊接机器人及其操作应用主编：兰虎
2.章节目录 7.1 焊接机器人的分类及特点 7.2 焊接机器人的系统组成 7.2.1 点焊机器人 7.2.2 弧焊机器人 7.2.3 激光焊接机器人学习目标导入案例课堂认知扩展与提高本章小结思考练习 7.3 焊接机器人的作业示教 7.3.1 点焊作业 7.3.2 熔焊作业 7.4 焊接机器人的周边设备 …. 7.4.1 周边设备 7.4.2 工位布局 1/89
3.课前回顾所处位置 ——— — 【课前回顾】 ü 简述码垛机器人如何进行码垛作业？ ü码垛机器人有哪些周边设备，并叙述其功用？返回目录 2/89
4.学习目标所处位置 ——— — 【学习目标】 Ø了解焊接机器人的分类及特点。 Ø掌握焊接机器人的系统基本组成。 Ø 熟悉焊接机器人作业示教的基本流程。 Ø熟悉焊接机器人典型周边设备与布局。认知目 Ø能够识别常见焊接机器人工作站基本构成。 Ø能够进行焊接机器人的简单弧焊和点焊作业示教。标能力目标返回目录 3/89
5.导入案例所处位置 ——— — 【导入案例】国内首条具有完全自主知识产权的智能化工业机器人焊接自动化生产线成功投入运行随着机器人和数字制造技术的发展，以人工智能为代表的智能技术和机器人为代表的智能装备日益广泛应用，以加工和制造为基础的劳动密集型产业模式逐渐被淘汰，使得全球技术要素与市场要素的配置方式发生革命性变化。 2011 年，国家战略性新兴产业启动“基于工业机器人的汽车焊接自动化生产线”项目，重点支持安徽埃夫特智能装备有限公司、奇瑞汽车股份有限公司、哈尔滨工业大学、中国科学院自动化研究所、北京航空航天大学等单位联合研制的项目，并首次在奇瑞汽车焊接生产线上示范应用，该生产线能够实现 4 平台、返回 6 种以上车型的白车身柔性化生产，生产线节拍达到 100 秒 / 车。 4/89 目录
6.7.1 焊接机器人的分类及特点所使用机器人完成一项焊接任务只需要操作者对它进行一次示教，随后机处器人即可精确地再现示教的每一步操作。如让机器人去做另一项工作，无须位置改变任何硬件，只要对它再做一次示教即可。其主要优点有： ——— — 1 ）稳定和提高焊接质量，保证其均匀性；【课堂认知】 2 ）提高劳动生产率，一天可 24 小时连续生产； 3 ）改善工人劳动条件，可在有害环境下工作； 4 ）降低对工人操作技术的要求； 5 ）缩短产品改型换代的准备周期，减少相应的设备投资； 6 ）可实现小批量产品的焊接自动化； 7 ）能在空间站建设、核电站维修、深水焊接等极限条件下完成人工难以进行的焊接作业； 8 ）为焊接柔性生产线提供技术基础。 5/89 返回目录
7.7.1 焊接机器人的分类及特点所处位置 ——— — 世界各国生产的焊接用机器人基本上都属关节型机器人，绝大部分有 6 个轴，目前焊接机器人应用中比较普遍的主要有 3 种：点焊机器人、弧焊机器人和激光焊接机器人。【课堂认知】 a ) 点焊机器人 b ) 弧焊机器人 6/89 c ) 激光焊接机器人机器人返回目录
8.7.1 焊接机器人的分类及特点所处位置 ——— — Ø 点焊机器人点焊机器人是用于点焊自动作业的工业机器人，其末端持握的作业工具是焊钳。实际上，工业机器人在焊接领域的应用最早是从汽车装配生产线上的电阻点焊开始的。【课堂认知】汽车车身的机器人点焊作业返回目录 7/89
9.7.1 焊接机器人的分类及特点所处位置 ——— — 【课堂认知】 Ø点焊机器人点焊机器人是用于点焊自动作业的工业机器人，其末端持握的作业工具是焊钳。实际上，工业机器人在焊接领域的应用最早是从汽车装配生产线上的电阻点焊开始的。最初，点焊机器人只用于增强焊作业，即往已拼接好的工件上增加焊点。后来，为保证拼接精度，又让机器人完成定位焊作业。 b ) 车门框架增强焊 a ) 车门框架定位焊汽车车门的机器人点焊作业 8/89 返回目录
10.7.1 焊接机器人的分类及特点所处位置 ——— — 【课堂认知】 Ø 点焊机器人点焊机器人是用于点焊自动作业的工业机器人，其末端持握的作业工具是焊钳。实际上，工业机器人在焊接领域的应用最早是从汽车装配生产线上的电阻点焊开始的。点焊机器人逐渐被要求有更全的作业性能，点焊用机器人不仅要有足够的负载能力，而且在点与点之间移位时速度要快捷，动作要平稳，定位要准确，以减少移位的时间，提高工作效率。具体来说如下： 1) 安装面积小，工作空间大； 2) 快速完成小节距的多点定位（如每 0.3~0.4 s 移动 30~50 mm 节距后定位）； 3) 定位精度高（± 0.25 mm ），以确保焊接质量； 4) 持重大（ 50~150 kg ），以便携带内装变压器的焊钳； 5) 内存容量大，示教简单，节省工时； 6) 点焊速度与生产线速度相匹配，同时安全可靠性好。返回目录 9/89
11.7.1 焊接机器人的分类及特点所处位置 ——— — 【课堂认知】 Ø 弧焊机器人弧焊机器人是用于弧焊（主要有熔化极气体保护焊和非熔化极气体保护焊）自动作业的工业机器人，其末端持握的工具是焊枪。事实上，弧焊过程比点焊过程要复杂得多，被焊工件由于局部加热熔化和冷却产生变形，焊缝轨迹会发生变化。因此，焊接机器人的应用并不是一开始就用于电弧焊作业。而是伴随焊接传感器的开发及其在焊接机器人中的应用，使机器人弧焊作业的焊缝跟踪与控制问题得到有效解决。熔化极气体保护焊机器人熔化极气体保护焊机器人弧焊机器人 10/89 返回目录
12.7.1 焊接机器人的分类及特点所处位置 ——— — 【课堂认知】 Ø 弧焊机器人弧焊机器人是用于弧焊（主要有熔化极气体保护焊和非熔化极气体保护焊）自动作业的工业机器人，其末端持握的工具是焊枪。事实上，弧焊过程比点焊过程要复杂得多，被焊工件由于局部加热熔化和冷却产生变形，焊缝轨迹会发生变化。因此，焊接机器人的应用并不是一开始就用于电弧焊作业。而是伴随焊接传感器的开发及其在焊接机器人中的应用，使机器人弧焊作业的焊缝跟踪与控制问题得到有效解决。焊接机器人在汽车制造中的应用也相继从原来比较单一的汽车装配点焊很快发展为汽车零部件及其装配过程中的电弧焊。 a ）座椅支架 b ）消音器汽车零部件的机器人弧焊作业 11/89 返回目录
13.7.1 焊接机器人的分类及特点所处位置 ——— — 【课堂认知】 Ø弧焊机器人弧焊机器人是用于弧焊（主要有熔化极气体保护焊和非熔化极气体保护焊）自动作业的工业机器人，其末端持握的工具是焊枪。事实上，弧焊过程比点焊过程要复杂得多，被焊工件由于局部加热熔化和冷却产生变形，焊缝轨迹会发生变化。因此，焊接机器人的应用并不是一开始就用于电弧焊作业。而是伴随焊接传感器的开发及其在焊接机器人中的应用，使机器人弧焊作业的焊缝跟踪与控制问题得到有效解决。由于弧焊工艺早已在诸多行业中得到普及，使得弧焊机器人在通用机械、金属结构等许多行业中得到广泛运用。工程机械的机器人弧焊作业 12/89 返回目录
14.7.1 焊接机器人的分类及特点所处位置 ——— — 【课堂认知】 Ø弧焊机器人弧焊机器人是用于弧焊（主要有熔化极气体保护焊和非熔化极气体保护焊）自动作业的工业机器人，其末端持握的工具是焊枪。事实上，弧焊过程比点焊过程要复杂得多，被焊工件由于局部加热熔化和冷却产生变形，焊缝轨迹会发生变化。因此，焊接机器人的应用并不是一开始就用于电弧焊作业。而是伴随焊接传感器的开发及其在焊接机器人中的应用，使机器人弧焊作业的焊缝跟踪与控制问题得到有效解决。为适应弧焊作业，对弧焊机器人的性能有着特殊的要求。除在运动过程中速度的稳定性和轨迹精度是两项重要指标。其他性能如下 1) 能够通过示教器设定焊接条件（电流、电压、速度等）； 2) 摆动功能； 3) 坡口填充功能； 4) 焊接异常功能检测； 5) 焊接传感器（焊接起始点检测、焊缝跟踪）的接口功能。返回目录 13/89
15.7.1 焊接机器人的分类及特点所处位置 ——— — Ø激光焊接机器人激光焊接机器人是用于激光焊自动作业的工业机器人，通过高精度工业机器人实现更加柔性的激光加工作业，其末端持握的工具是激光加工头。具有最小的热输入量，产生极小的热影响区，在显著提高焊接产品品质的同时，降低了后续工作量的时间。【课堂认知】 a ）激光焊接机器人 b ）激光切割机器人激光加工机器人 14/89 返回目录
16.7.1 焊接机器人的分类及特点所处位置 ——— — Ø 激光焊接机器人激光焊接机器人是用于激光焊自动作业的工业机器人，通过高精度工业机器人实现更加柔性的激光加工作业，其末端持握的工具是激光加工头。具有最小的热输入量，产生极小的热影响区，在显著提高焊接产品品质的同时，降低了后续工作量的时间。【课堂认知】汽车车身的激光焊接作业 15/89 返回目录
17.7.1 焊接机器人的分类及特点所处位置 ——— — 【课堂认知】 Ø激光焊接机器人激光焊接机器人是用于激光焊自动作业的工业机器人，通过高精度工业机器人实现更加柔性的激光加工作业，其末端持握的工具是激光加工头。具有最小的热输入量，产生极小的热影响区，在显著提高焊接产品品质的同时，降低了后续工作量的时间。激光焊接成为一种成熟的无接触的焊接方式已经多年，极高的能量密度使得高速加工和低热输入量成为可能。与机器人电弧焊相比，机器人激光焊的焊缝跟踪精度要求更高。基本性能要求如下： 1 ）高精度轨迹（ ≤ 0.1 mm ）； 2 ）持重大（ 30~50 kg ），以便携带激光加工头； 3 ）可与激光器进行高速通信； 4 ）机械臂刚性好，工作范围大； 5 ）具备良好的振动抑制和控制修正功能。返回目录 16/89
18.7.2 焊接机器人的系统组成所处位置 ——— — 7.2.1 点焊机器人点焊机器人主要由操作机、控制系统和点焊焊接系统等组成。【课堂认知】返回目录 17/89
19.7.2 焊接机器人的系统组成所处位置 ——— — 【课堂认知】 7.2.1 点焊机器人点焊机器人本体多为关节型 6 自由度。驱动方式主要为液压驱动和电气驱动。控制系统由本体控制和焊接控制两部分组成，点焊焊接系统主要由点焊控制器（时控器）、焊钳（含阻焊变压器）及水、电、气等辅助部分组成。机器人点焊用焊钳从外形结构上有 C 型和 X 型 2 种。 C 型焊钳用于点焊垂及近于垂直倾斜位置的焊点；直 X 型焊钳则主要用于点焊水平及近于水平倾斜位置的焊点。 b ） X 型焊钳 a ） C 型焊钳点焊机器人焊钳（外形结构） 18/89 返回目录
20.7.2 焊接机器人的系统组成所处位置 ——— — 【课堂认知】 7.2.1 点焊机器人从电极臂加压驱动方式，点焊机器人焊钳分为气动焊钳和伺服焊钳 2 种。 Ø 气动焊钳利用汽缸来加压，可具有 2-3 个行程，能够使电极完成大开、小开和闭合 3 个动作，电极压力一旦调顶不能随意变化，目前比较常用。 Ø 伺服焊钳采用伺服电机驱动完成焊钳的张开和闭合，焊钳张开度可任意选定并预置，且电极间的压紧力可无级调节。伺服焊钳气动焊钳伺服焊钳与气动焊钳相比，具有提高工件的表面质量、提高生产效率、返回改善工作环境等优点。目录 19/89
21.7.2 焊接机器人的系统组成所处位置 ——— — 7.2.1 点焊机器人依据阻焊变压器与焊钳的结构关系上，点焊机器人焊钳可分为分离式、内藏式和一体式 3 种。 Ø分离式焊钳阻焊变压器与钳体相分离，两者之间用二次电缆相连。【课堂认知】缺点：需要大容量的阻焊变压器，电力损耗较大，能源利用率低。二次电缆存在限制了点焊工作区间与焊接位置的选择。优点：减小了机器人的负载，运动速度高，价格便宜。分离式焊钳返回目录 20/89
22.7.2 焊接机器人的系统组成所处位置 ——— — 【课堂认知】 7.2.1 点焊机器人依据阻焊变压器与焊钳的结构关系上，点焊机器人焊钳可分为分离式、内藏式和一体式 3 种。 Ø内藏式焊钳是将阻焊变压器安放到机器人机械臂内，变压器的二次电缆可在内部移动。优点：二缺点：机器人次电缆较本体的设计变短，变压得复杂。器的容量减小。内藏式焊钳 Ø 一体式焊钳是将阻焊变压器和钳体安装在一起，共同固定在机器人机械臂末端法兰盘上。缺点：焊钳重优点：省量显著增大，掉二次电体积变大，焊缆及悬挂钳重量在机器变压器的人活动手腕上工作架，产生惯性力易节省能量。一体式焊钳引起过载 21/89 返回目录
23.7.2 焊接机器人的系统组成 7.2.1 点焊机器人所处位按照焊钳的变压器形式，又可分为中频焊钳和工频焊钳。中频焊钳相对于工置频焊钳有以下优点： ——— — 【课堂认知】 1 ）直流焊接； 2 ）焊接变压器小型化； 3 ）提高电流控制的响应速度，实现工频电阻焊机无法实现的焊接工艺焊接工艺； 4 ）三相平衡负载，降低了电网成本；功率因数高，节能效果好。综上，点焊机器人焊钳主要以驱动和控制相互组合，可以采用工频气动式、工频伺服式、中频气动式、中频伺服式。这几种形式各有特点，从技术优势和发展趋势来看，中频伺服机器人焊钳应是未来的主流，它集中了中频直流点焊和伺服驱动的优势，是其他形式无法比拟的。返回目录 22/89
24.7.2 焊接机器人的系统组成所处位置 ——— — 7.2.2 弧焊机器人弧焊机器人的组成与点焊机器人基本相同，主要由是由操作机、控制系统、弧焊系统和安全设备等组成。【课堂认知】 1 — 气瓶； 2 — 焊丝桶； 3 — 送丝机； 4 — 操作机； 5 — 焊枪； 6 — 工作台； 7 — 供电及控制电缆； 8 — 弧焊电源； 9 — 示教器； 10 — 机器人控制柜弧焊机器人系统组成 23/89 返回目录
25.7.2 焊接机器人的系统组成 7.2.2 弧焊机器人所处位弧焊机器人操作机的结构与点焊机器人基本相似，主要区别在于置 ——— — 末端执行器 -- 焊枪。【课堂认知】 a) 电缆外置式机器人气保焊枪 b) 电缆内藏式机器人气保焊枪 c) 机器人氩弧焊焊枪弧焊机器人用焊枪返回目录 24/89
26.7.2 焊接机器人的系统组成所处位置 ——— — 【课堂认知】 7.2.2 弧焊机器人弧焊机器人控制系统在控制原理、功能及组成上和通用工业机器人基本相同。目前最流行的是采用分级控制的系统结构，一般分为两级：上级具有存储单元，可实现重复编程、存储多种操作程序，负责管理、坐标变换、轨迹生成等；下级由若干处理器组成，每一处理器负责一个关节的动作控制及状态检测，具有实时性好，易于实现高速、高精度控制。弧焊系统是完成弧焊作业的核心装备，主要由弧焊电源、送丝机、焊枪和气瓶等组成。弧焊机器人多采用气体保护焊方法（ CO2 、 MIG 、 MAG 和 TIG ），通常的晶闸管式、逆变式、波形控制式、脉冲或非脉冲式等焊接电源都可以装到机器人上作电弧焊。由于机器人控制柜采用数字控制，而焊接电源多为模拟控制，所以需要在焊接电源与控制柜之间加一个接口 , 如如 FANUC 弧焊机器人采用美国 LINCOLN 电源。安全设备是弧焊机器人系统安全运行的重要保障，其主要包括驱动系统过热自断电保护、动作超限位自断电保护、超速自断电保护、机器人系统工作空间干涉自断电保护和人工急停断电保护等，它们起到防止机器人伤人或保护周边设备的作用。在机器人的末端焊枪上还装有各类触觉或接近传感器，可以使机器人在过分接近工件或发生碰撞时停止工作。当发生碰撞时，一定要检验焊枪是否被碰歪，防止工具中心点发生变化。 25/89 返回目录
27.7.2 焊接机器人的系统组成所处位置 ——— — 【课堂认知】 7.2.2 弧焊机器人美国林肯焊接电源 FANUC 弧焊机器人工作站采用美国 LINCOLN 焊接电源返回目录 26/89
28.7.2 焊接机器人的系统组成所处位置 ——— — 【课堂认知】 7.2.3 激光焊接机器人机器人是高度柔性的加工系统，这就要求激光器必须具有高度的柔性，目前激光焊接机器人都选用可光纤传输的激光器（如固体激光器、半导体激光器、光纤激光器等）。在机器人手臂的夹持下，其运动由机器人的运动决定，因此能匹配完全的自由轨迹加工，完成平面曲线、空间的多组直线、异形曲线等特殊轨迹的激光焊接。智能化激光加工机器人主要由以下几部分组成： 1) 大功率可光纤传输激光器； 2) 光纤耦合和传输系统； 3) 激光光束变换光学系统； 4) 六自由度机器人本体； 5) 机器人数字控制系统（控制器、示教器）； 6) 激光加工头； 7) 材料进给系统（高压气体、送丝机、送粉器）； 8) 焊缝跟踪系统（包括视觉传感器、图像处理单元、伺服控制单元、运动执行机构及专用电缆等）； 9) 焊接质量检测系统（包括视觉传感器、图像处理单元、缺陷识别系统及专用电缆等）； 10) 激光加工工作台。 27/89 返回目录
29.7.2 焊接机器人的系统组成所处位置 ——— — 7.2.3 激光焊接机器人【课堂认知】 1 — 激光器； 2 — 光导系统； 3 — 遥控盒； 4 — 送丝机； 5 — 激光加工头； 6 — 操 7 — 机器人控制柜； 8 — 焊接电源作机；激光焊接机器人系统组成 28/89 返回目录
30.7.2 焊接机器人的系统组成所处位置 ——— — 7.2.3 激光焊接机器人激光加工头装于六自由度机器人本体手臂末端，其运动轨迹和激光加工参数是由机器人数字控制系统提供指令进行。根据用途不同（切割、焊接、熔覆）选择不同的激光加工头。【课堂认知】 a ) 激光切割 b ) 激光焊接激光加工头 29/89 c ) 激光熔覆返回目录
31.7.2 焊接机器人的系统组成所处位置 ——— — 7.2.3 激光焊接机器人【课堂认知】激光焊接机器人控制系统架构综上，焊接机器人主要包括机器人和焊接设备两部分。机器人由机器人本体和控制柜（硬件及软件）组成。而焊接装备，以弧焊及点焊为例，则由焊接电源（包括其控制系统）、送丝机（弧焊）、焊枪（焊钳）等部分组成。 30/89 返回目录
32.7.3 焊接机器人的作业示教所处位置 ——— — 【课堂认知】 7.3.1 点焊作业点焊是最广为人知的电阻焊接工艺，通常用于板材焊接。焊接限于一个或几个点上，将工件互相重叠。 TCP 点确定：对点焊机器人而言，其一般设在焊钳开口的中点处，且要求焊钳两电极垂直于被焊工件表面。焊接作业姿态工具中心点设定 31/89 返回目录
33.7.3 焊接机器人的作业示教所处位置 ——— — 7.3.1 点焊作业以下图工件焊接为例，采用在线示教方式为机器人输入两块薄板（板厚 2mm ）的点焊作业程序。此程序由编号 1 至 5 的 5 个程序点组成。本例中使用的焊钳为气动焊钳，通过气缸来实现焊钳的大开、小开和闭合三种动作。【课堂认知】点焊机器人运动轨迹 32/89 返回目录
34.7.3 焊接机器人的作业示教所处位置 ——— — 【课堂认知】 7.3.1 点焊作业示教前的准备再现施焊新建一个程序运行确认（跟踪）登录程序点 1 设定焊接条件登录程序点 2 登录程序点 5 登录程序点 3 登录程序点 4 程序点说明程序点说明焊钳动作程序点 1 机器人原点程序点 2 作业临近点大开→小开程序点 3 点焊作业点小开→闭合程序点 4 作业临近点闭合→小开程序点 5 机器人原点小开→大开点焊机器人作业示教流程返回目录 33/89
35.7.3 焊接机器人的作业示教所处位置 ——— — 【课堂认知】 7.3.1 点焊作业（ 1 ）示教前的准备 1 ）件表面清理。 2 ）工件装夹。 3 ）安全确认。 4 ）机器人原点确认。（ 2 ）新建作业程序点按示教器的相关菜单或按钮，新建一个作业程序“ Spot_sheet ” 。（ 3 ）程序点的登录手动操纵机器人分别移动到程序点 1 至程序点 5 位置。处于待机位置的程序点 1 和程序点 5 ，要处于与工件、夹具互不干涉的位置。另外，机器人末端工具在各程序点间移动时，也要处于与工件、夹具互不干涉的位置。返回目录 34/89
36.7.3 焊接机器人的作业示教所处位置 ——— — 【课堂认知】 7.3.1 点焊作业点焊作业示教程序点程序点 1 （机器人原点）程序点 2 （作业临近点）示教方法 ① 按第 3 章手动操纵机器人要领移动机器人到原点。 ② 将程序点属性设定为“空走点”，插补方式选“ PTP ”。 ③ 确认保存程序点 1 为机器人原点。 ① 手动操纵机器人移动到作业临近点，调整焊钳姿态。 ② 将程序点属性设定为“空走点”，插补方式选“ PTP ”。 ③ 确认保存程序点 2 为作业临近点。 ① 保持焊钳姿态不变，手动操纵机器人移动到点焊作业点。程序点 3 （点焊作业点） ② 将程序点属性设定为“作业点 / 焊接点”，插补方式选“ PTP ”。 ③ 确认保存程序点 3 为作业开始点。 ④ 如有需要，手动插入点焊作业命令。返回目录 35/89
37.7.3 焊接机器人的作业示教所处位置 ——— — 【课堂认知】 7.3.1 点焊作业点焊作业示教程序点程序点 4 （作业临近点）程序点 5 （机器人原点）示教方法 ① 手动操纵机器人移动到作业临近点。 ② 将程序点属性设定为“空走点”，插补方式选“ PTP ”。 ③ 确认保存程序点 4 为作业临近点。 ① 手动操纵机器人要领移动机器人到原点。 ② 将程序点属性设定为“空走点”，插补方式选“ PTP ”。 ③ 确认保存程序点 5 为机器人原点。返回目录 36/89
38.7.3 焊接机器人的作业示教所处位置 ——— — 7.3.1 点焊作业提示【课堂认知】对于程序点 4 和程序点 5 的示教，利用便利的文件编辑功能（逆序粘贴），可快速完成前行路线的拷贝。（ 4 ）设定作业条件 Ø 设定焊钳条件钳状态等。 Ø设定焊接条件焊钳条件的设定主要包括焊钳号、焊钳类型、焊点焊时的焊接电源和焊接时间，需在焊机上设定。点焊作业条件设定板厚（ mm ）大电流 - 短时间时间（周期）小电流 – 长时间压力（ kgf ）电流（ A ）时间（周期）压力（ kgf ）电流（ A） 1.0 10 225 8800 36 75 5600 2.0 20 470 13000 64 150 8000 3.0 32 820 17400 105 260 10000 37/89 返回目录
39.7.3 焊接机器人的作业示教所处位置 ——— — 【课堂认知】 7.3.1 点焊作业（ 5 ）检查试运行为确认示教的轨迹，需测试运行（跟踪）一下程序。跟踪时，因不执行具体作业命令，所以能进行空运行。 1 ）打开要测试的程序文件。 2 ）移动光标至期望跟踪程序点所在命令行。 3 ）持续按住示教器上的有关【跟踪功能键】，实现机器人的单步或连续运转。（ 6 ）再现施焊轨迹经测试无误后，将【模式旋钮】对准“再现 / 自动”位置，开始进行实际焊接。在确认机器人的运行范围内没有其他人员或障碍物后，接通保护气体，采用手动或自动方式实现自动点焊作业。 1 ）开要再现的作业程序，并移动光标到程序开头。 2 ）切换【模式旋钮】至“再现 / 自动”状态。 3 ）按示教器上的【伺服 ON 按钮】，接通伺服电源。 4 ）按【启动按钮】，机器人开始运行。返回目录 38/89
40.7.3 焊接机器人的作业示教所处位置 ——— — 【课堂认知】 7.3.2 熔焊作业熔焊，又叫熔化焊，是在不施加压力的情况下，将待焊处的母材加热熔化，外加（或不加）填充材料，以形成焊缝的一种最常见的焊接方法。目前，工业机器人四巨头都有相应的机器人产品 , 这些专业软件提供功能强大的弧焊指令，且都相应的商业化应用软件， ABB 的 RobotWare-Arc 、 KUKA 的 KUKA.ArcTech 、 KUKA.LaserTech 、 KUKA.SeamTech 、 KUKA TouchSense 、 FANUC 的 Arc Tool Softwar 。可快速地将熔焊（电弧焊和激光焊）投入运行和编制焊接程序，并具有接触传感、焊缝跟踪等功能。工业机器人行业四巨头的弧焊作业编程命令类别弧焊作业命令 ABB FANUC YASKAWA KUKA 焊接开始 ArcLStart/ArcCStart Arc Start ARCON ARC_ON 焊接结束 ArcLEnd/ArcCEnd Arc End ARCOF ARC_OFF 返回目录 39/89
41.7.3 焊接机器人的作业示教所处位置 ——— — 7.3.2 熔焊作业 TCP 点确定：同点焊机器人 TCP 设置有所不同，弧焊机器人 TCP 一般设置在焊枪尖头，而激光焊接机器人 TCP 设置在激光焦点上。【课堂认知】弧焊机器人工具中心点 40/89 返回目录
42.7.3 焊接机器人的作业示教所处位置 ——— — 7.3.2 熔焊作业 TCP 点确定：实际作业时，需根据作业位置和板厚调整焊枪角度。以平（角）焊为例，主要采用前倾角焊（前进焊）和后倾角焊（后退焊）两种方式。【课堂认知】 a ) 前倾角焊 b ) 后倾角焊前倾角焊和后倾角焊返回目录 41/89
43.7.3 焊接机器人的作业示教所处位置 ——— — 【课堂认知】 7.3.2 熔焊作业 TCP 点确定：板厚相同的话，基本上为 10~25 °，焊枪立得太直或太倒的话，难以产生熔深。前倾角焊接时，焊枪指向待焊部位，焊枪在焊丝后面移动，因电弧具有预热效果，焊接速度较快，熔深浅、焊道宽，所以一般薄板的焊接采用此法；而后倾角焊接时，焊枪指向已完成的焊缝，焊枪在焊丝前面移动，能够获得较大的熔深、焊道窄，通常用于厚板的焊接。同时，在板对板的连接之中，焊枪与坡口垂直。对于对称的平角焊而言，焊枪要与拐角成 45 °角。 b ) T 形接头平角焊 a ) I 形接头对焊焊枪作业姿态 42/89 返回目录
44.7.3 焊接机器人的作业示教所处位置 ——— — 【课堂认知】 7.3.2 熔焊作业机器人进行熔焊作业主要涉及以直线、圆弧及其附加摆动功能动作类型。 Ø直线作业机器人完成直线焊缝的焊接仅需示教 2 个程序点（直线的两端点），插补方式选“直线插补”。以图所示的运动轨迹为例，程序点 1 至程序点 4 间的运动均为直线移动，且程序点 2→ 程序点 3 为焊接区间。程序点 1 直线轨迹开始点程序点 4 直线轨迹结束点程序点 2 焊接开始点程序点 3 焊接结束点焊接区间 —— —— 焊空接走点点直线轨迹区间直线运动轨迹 43/89 返回目录
45.7.3 焊接机器人的作业示教所处位置 ——— — 【课堂认知】 7.3.2 熔焊作业机器人进行熔焊作业主要涉及以直线、圆弧及其附加摆动功能动作类型。 Ø直线作业机器人完成直线焊缝的焊接仅需示教 2 个程序点（直线的两端点），插补方式选“直线插补”。直线作业轨迹示教程序点示教方法程序点 1 （直线轨迹开始点） ① 将机器人移动到直线轨迹开始点。 ② 将程序点属性设定为“空走点”，插补方式选“ PTP” 或“直线插补”。 ③ 确认保存程序点 1 为直线轨迹开始点。程序点 2 （焊接开始点） ① 将机器人移动到焊接开始点。 ② 将程序点属性设定为“焊接点”，插补方式选“直线插补”。 ③ 确认保存程序点 2 为焊接开始点。程序点 3 （焊接结束点） ① 将机器人移动到焊接结束点。 ② 将程序点属性设定为“空走点”，插补方式选“直线插补”。 ③ 确认保存程序点 3 为焊接结束点。程序点 4 （直线轨迹结束点） ① 将机器人移动到直线轨迹结束点。 ② 程序点属性设定为“空走点”，插补方式选“直线插补”。 ③ 确认保存程序点 4 为直线轨迹结束点。 44/89 返回目录
46.7.3 焊接机器人的作业示教所处位置 ——— — 【课堂认知】 7.3.2 熔焊作业 Ø 圆弧作业机器人完成弧形焊缝的焊接通常需示教 3 个以上程序点（圆弧开始点、圆弧中间点和圆弧结束点），插补方式选“圆弧插补”。当只有一个圆弧时，用“圆弧插补”示教程序点 2~4 三点即可。用“ PTP” 或 “直线插补”示教进入圆弧插补前的程序点 1 时，程序点 1 至程序点 2 自动按直线轨迹运动。程序点 3 中间点程序点 1 接近点程序点 2 开始点自动直线移到开始点程序点 4 结束点焊接区间 —— —— 焊空接走点点圆弧插补区间圆弧运动轨迹 45/89 返回目录
47.7.3 焊接机器人的作业示教所处位置 ——— — 【课堂认知】 7.3.2 熔焊作业 Ø 圆弧作业机器人完成弧形焊缝的焊接通常需示教 3 个以上程序点（圆弧开始点、圆弧中间点和圆弧结束点），插补方式选“圆弧插补”。当只有一个圆弧时，用“圆弧插补”示教程序点 2~4 三点即可。用“ PTP” 或 “直线插补”示教进入圆弧插补前的程序点 1 时，程序点 1 至程序点 2 自动按直线轨迹运动。圆弧作业轨迹示教程序点程序点 1 （圆弧 / 焊接接近点）示教方法 ① 将机器人移动到圆弧轨迹接近点。 ② 将程序点属性设定为“空走点”，插补方式选“ PTP” 或“直线插补” 。 ③ 确认保存程序点 1 为圆弧 / 焊接接近点。程序点 2 （圆弧 / 焊接开始点） ① 将机器人移动到圆弧轨迹开始点。 ② 将程序点属性设定为“焊接点”，插补方式选“圆弧插补”。 ③ 确认保存程序点 2 为圆弧 / 焊接开始点。程序点 3 （圆弧 / 焊接中间点） ① 将机器人移动到圆弧轨迹中间点。 ② 将程序点属性设定为“焊接点”，插补方式选“圆弧插补”。 ③ 确认保存程序点 3 为圆弧 / 焊接中间点。程序点 4 （圆弧 / 焊接结束点） ① 将机器人移动到圆弧轨迹结束点。 ② 将程序点属性设定为“空走点”，插补方式选“圆弧插补”。 ③ 确认保存程序点 4 为直线轨迹结束点。 46/89 返回目录
48.7.3 焊接机器人的作业示教所处位置 ——— — 【课堂认知】 7.3.2 熔焊作业示教整个圆用“圆弧插补”示教程序点 2 至程序点 5 四点。同单一圆弧示教类似，用 “ PTP” 或“直线插补”示教进入圆弧插补前的程序点 1 时，程序点 1→ 程序点 2 自动按直线轨迹运动。当存在多个圆弧中间点时，机器人将通过当前程序点和后面 2 个临近程序点来计算和生成圆弧轨迹。只有在圆弧插补区间临结束时才使用当前程序点、上一临近程序点和下一临近程序点。程序点 1 自动直线程序点 2 接近点移到开始点开始点 —— —— 程序点 5 结束点程序点 3 中间点焊空接走点点程序点 4 中间点焊接区间圆弧插补区间整圆运动轨迹 47/89 返回目录
49.7.3 焊接机器人的作业示教所处位置 ——— — 【课堂认知】 7.3.2 熔焊作业示教整个圆整圆作业轨迹示教程序点示教方法 ① 将机器人移动到圆弧轨迹接近点。 ② 将程序点属性设定为“空走点”，插补方式选“ PTP” 或“直线插程序点 1 （圆弧 / 焊接接近点）补”。 ③ 确认保存程序点 1 为圆弧 / 焊接接近点。程序点 2 （圆弧 / 焊接开始点） ① 将机器人移动到圆弧轨迹开始点。 ② 将程序点属性设定为“焊接点”，插补方式选“圆弧插补”。 ③ 确认保存程序点 2 为圆弧 / 焊接开始点。程序点 3 （圆弧 / 焊接中间点） ① 将机器人移动到圆弧轨迹中间点。 ② 将程序点属性设定为“焊接点”，插补方式选“圆弧插补”。 ③ 确认保存程序点 3 为圆弧 / 焊接中间点。程序点 4 （圆弧 / 焊接中间点） ① 将机器人移动到圆弧轨迹中间点。 ② 将程序点属性设定为“焊接点”，插补方式选“圆弧插补”。 ③ 确认保存程序点 4 为圆弧 / 焊接中间点。程序点 5 （圆弧 / 焊接结束点） ① 将机器人移动到圆弧轨迹结束点。 ② 将程序点属性设定为“空走点”，插补方式选“圆弧插补”。 ③ 确认保存程序点 5 为直线轨迹结束点。 48/89 返回目录
50.7.3 焊接机器人的作业示教所处位置 ——— — 【课堂认知】 7.3.2 熔焊作业示教连续圆弧轨迹时，通常需要执行圆弧分离。即在前圆弧与后圆弧的连接点的相同位置加入“ PTP” 或“直线插补”的程序点。程序点 3 中间点程序点 4 结束点程序点 5 内插点程序点 6 开始点程序点 1 自动直线接近点移到开始点 ———— 程序点 7 中间点程序点 2 开始点程序点 8 结束点焊空接走点点焊接区间圆弧插补区间连续圆弧运动轨迹程序点示教方法 ① 将机器人移动到圆弧轨迹接近点。 ② 将程序点属性设定为“空走点”，插补方式选“ PTP” 或“直线插程序点 1 （圆弧 / 焊接接近点）补”。 ③ 确认保存程序点 1 为圆弧 / 焊接接近点。程序点 2 （首段圆弧开始点 / 焊接开始点） ① 将机器人移动到首段圆弧轨迹开始点。 ② 将程序点属性设定为“焊接点”，插补方式选“圆弧插补”。 ③ 确认保存程序点 2 为首段圆弧 / 焊接开始点。 49/89 返回目录
51.7.3 焊接机器人的作业示教所处位置 ——— — 【课堂认知】 7.3.2 熔焊作业连续圆弧作业轨迹示教程序点示教方法程序点 3 ① 将机器人移动到首段圆弧轨迹中间点。（首段圆弧中间点 / ② 将程序点属性设定为“焊接点”，插补方式选“圆弧插补”。 ③ 确认保存程序点 3 为首段圆弧 / 焊接中间点。 ① 将机器人移动到首段圆弧轨迹结束点。焊接中间点）程序点 4 （首段圆弧结束点 / 焊接中间点）程序点 5 （两段圆弧分割点 / 焊接中间点） ② 将程序点属性设定为“焊接点”，插补方式选“圆弧插补”。 ③ 确认保存程序点 4 为首段圆弧结束点 / 焊接中间点。 ① 保持程序点 4 位置不动，根据需要调整作业姿态。 ② 将程序点属性设定为“焊接点”，插补方式选“ PTP ”或“直线插补”。 ③ 确认保存程序点 5 为两段圆弧分割点 / 焊接中间点。返回目录 50/89
52.7.3 焊接机器人的作业示教所处位置 ——— — 【课堂认知】 7.3.2 熔焊作业连续圆弧作业轨迹示教程序点示教方法程序点 6 ① 保持程序点 4 位置不动，根据需要调整作业姿态。（末段圆弧开始点 / ② 将程序点属性设定为“焊接点”，插补方式选“圆弧插补”。焊接中间点）程序点 7 （末段圆弧中间点 / 焊接中间点）程序点 8 （末段圆弧结束点 / 焊接结束点） ③ 确认保存程序点 6 为末段圆弧开始点 / 焊接中间点。 ① 将机器人移动到末段圆弧轨迹中间点。 ② 将程序点属性设定为“焊接点”，插补方式选“圆弧插补”。 ③ 确认保存程序点 7 为末段圆弧中间点 / 焊接中间点。 ① 将机器人移动到末段圆弧轨迹结束点。 ② 将程序点属性设定为“空走点”，插补方式选“圆弧插补”。 ③ 确认保存程序点 8 为末段圆弧结束点 / 焊接结束点。返回目录 51/89
53.7.3 焊接机器人的作业示教所处位置 ——— — 【课堂认知】 Ø附加摆动机器人完成直线 / 环形焊缝的摆动焊接一般需要增加 1~2 个振幅点的示教。程序点 3 振幅点 1 程序点 1 自动直线接近点移到开始点主路径 —— —— —— 程序点 2 开始点程序点 5 结束点程序点 4 振幅点 2 焊接点空走点振幅点焊接区间 a) 直线摆动程序点 5 中间点程序点 4 振幅点 2 程序点 1 自动直线接近点移到开始点主路径程序点 3 振幅点 1 程序点 2 开始点 —— —— —— 程序点 6 结束点焊接区间 b) 圆弧摆动焊接机器人的摆动示教 52/89 焊接点空走点振幅点返回目录
54.7.3 焊接机器人的作业示教所处位置 ——— — 以如下焊接工件为例，采用在线示教方式为机器人输入 AB 、 CD 两段弧焊作业程序，加强对直线、圆弧的示教。【课堂认知】程序点 1 程序点 2 程序点 9 A D 程序点 8 程序点 4 程序点 7 程序点 5 程序点 3 B 程序点 6 C ▲ 为提高工作效率，通常将程序点 9 和程序点 1 设在同一位置。弧焊机器人运动轨迹 53/89 返回目录
55.7.3 焊接机器人的作业示教所处位置 ——— — 【课堂认知】程序点说明程序点说明程序点说明程序点说明程序点 1 作业临近点程序点 4 作业过渡点程序点 7 焊接中间点程序点 2 焊接开始点程序点 5 焊接开始点程序点 8 焊接结束点程序点 3 焊接结束点程序点 6 焊接中间点程序点 9 作业临近点示教前的准备登录程序点⑧ 登录程序点⑨ 新建一个程序登录程序点⑦ 设定作业条件登录程序点① 登录程序点⑥ 运行确认登录程序点② 登录程序点⑤ 再现施焊登录程序点③ 登录程序点④ 缺陷调整弧焊机器人作业示教流程 54/89 返回目录
56.7.3 焊接机器人的作业示教所处位置 ——— — 【课堂认知】 (1) 示教前的准备 1) 工件表面清理。 2) 工件装夹。 3) 安全确认。 4) 机器人原点确认。 (2) 新建作业程序点按示教器的相关菜单或按钮，新建一个作业程序“ Arc_sheet” 。 (3) 程序点的登录手动操纵机器人分别移动到程序点 1 至程序点 9 位置。作业位置附近的程序点 1 和程序点 9 ，要处于与工件、夹具互不干涉的位置。返回目录 55/89
57.7.3 焊接机器人的作业示教弧焊作业示教所处位置 ——— — 【课堂认知】程序点示教方法程序点 1 （作业临近点） ① 按第 3 章手动操纵机器人要领移动机器人到作业临近点，调整焊枪姿态。 ② 将程序点属性设定为“空走点”，插补方式选“直线插补”。 ③ 确认保存程序点 1 为作业临近点。程序点 2 （焊接开始点） ① ② ③ ④ 程序点 3 （焊接结束点） ① 保持焊枪姿态不变，移动机器人到直线作业结束点。 ② 将程序点属性设定为“空走点”，插补方式选“直线插补”。 ③ 确认保存程序点 3 为直线焊接结束点。程序点 4 （作业过渡点） ① 保持焊枪姿态不变，移动机器人到作业过渡点。 ② 将程序点属性设定为“空走点”，插补方式选“ PTP” 。 ③ 确认保存程序点 4 为作业临近点。程序点 5 （焊接开始点） ① 保持焊枪姿态不变，移动机器人到圆弧作业开始点。 ② 将程序点属性设定为“焊接点”，插补方式选“圆弧插补”。 ③ 确认保存程序点 5 为圆弧焊接开始点。保持焊枪姿态不变，移动机器人到直线作业开始点。将程序点属性设定为“焊接点”，插补方式选“直线插补”。确认保存程序点 2 为直线焊接开始点。如有需要，手动插入弧焊作业命令。返回目录 56/89
58.7.3 焊接机器人的作业示教所处位置 ——— — 【课堂认知】弧焊作业示教程序点示教方法程序点 6 （焊接中间点） ① 保持焊枪姿态不变，移动机器人到圆弧作业中间点。 ② 将程序点属性设定为“焊接点”，插补方式选“圆弧插补”。 ③ 确认保存程序点 6 为圆弧焊接中间点。程序点 7 （焊接中间点） ① 保持焊枪姿态不变，移动机器人到圆弧作业结束点。 ② 将程序点属性设定为“焊接点”，插补方式选“圆弧插补”。 ③ 确认保存程序点 7 为圆弧焊接结束点。程序点 8 （焊接结束点） ① 保持焊枪姿态不变，移动机器人到直线作业结束点。 ② 将程序点属性设定为“空走点”，插补方式选“直线插补”。 ③ 确认保存程序点 8 为直线焊接结束点。程序点 9 （作业临近点） ① 保持焊枪姿态不变，移动机器人到作业临近点。 ② 将程序点属性设定为“空走点”，插补方式选“ PTP” 。 ③ 确认保存程序点 9 为作业临近点。对于程序点 9 的示教，利用便利的文件编辑功能（复制），可快速完成程序点 1 的拷贝。提示返回目录 57/89
59.7.4 焊接机器人的周边设备与工位布局所处位置 ——— — 【课堂认知】 7.4.1 周边设备目前，常见的焊接机器人辅助装置有变位机、滑移平台、清焊装置和工具快换装置等。 1 ）变位机对于有些焊接场合，由于工件空间几何形状过于复杂，使焊接机器人的末端工具无法到达指定的焊接位置或姿态，此时可以通过增加 1~3 个外部轴的办法来增加机器人的自由度。其中一种做法是采用变位机让焊接工件移动或转动，使工件上的待焊部位进入机器人的作业空间。焊接机器人外部轴扩展 58/89 返回目录
60.7.4 焊接机器人的周边设备与工位布局所处位置 ——— — 【课堂认知】 7.4.1 周边设备目前，常见的焊接机器人辅助装置有变位机、滑移平台、清焊装置和工具快换装置等。 1 ）变位机对于有些焊接场合，由于工件空间几何形状过于复杂，使焊接机器人的末端工具无法到达指定的焊接位置或姿态，此时可以通过增加 1~3 个外部轴的办法来增加机器人的自由度。其中一种做法是采用变位机让焊接工件移动或转动，使工件上的待焊部位进入机器人的作业空间。根据实际生产的需要，焊接变位机可以有多种形式，有单回转式、双回转式和倾翻回转式。 a) 倾翻回转式变位机 b) 变位机及夹具焊接变位机 59/89 返回目录
61.7.4 焊接机器人的周边设备与工位布局所处位置 ——— — 【课堂认知】 7.4.1 周边设备目前，常见的焊接机器人辅助装置有变位机、滑移平台、清焊装置和工具快换装置等。 1 ）变位机对于有些焊接场合，由于工件空间几何形状过于复杂，使焊接机器人的末端工具无法到达指定的焊接位置或姿态，此时可以通过增加 1~3 个外部轴的办法来增加机器人的自由度。其中一种做法是采用变位机让焊接工件移动或转动，使工件上的待焊部位进入机器人的作业空间。为充分发挥机器人的效能，焊接机器人系统通常采用两台及以上变位机，其中一台进行焊接作业时，另一台则完成工件的卸载和上装，从而使整个系统获得最高的费用效能比。 1 号变位机 2 号变位机 3 号变位机 4 号变位机产品图例焊接变位机 60/89 返回目录
62.7.4 焊接机器人的周边设备与工位布局所处位置 ——— — 7.4.1 周边设备变位机的安装必须使工件的变位均处在机器人动作范围之内，并需要合理分解机器人本体和变位机的各自职能，使两者按照统一的动作规划进行作业。机器人和变位机之间的运动存在两种形式：协调运动和非协调运动。机器人动作【课堂认知】 ① ② 机器人 + 变位机同时动作变位机动作 ③ 焊接机器人和变位机动作分解 61/89 返回目录
63.7.4 焊接机器人的周边设备与工位布局所处位置 ——— — 7.4.1 周边设备 Ø 非协调运动主要用于焊接时工件需要变位，但不需要变位机与机器人作协调运动的场合。回转工作台的运动一般不是由机器人控制柜直接控制的，而是由一个外加的可编程序控制器（ PLC ）来控制。【课堂认知】 a) 机器人待机位置 b) 作业临近点位置骑坐式管 - 板船型焊作业 62/89 c) 焊接作业开始位置返回目录
64.7.4 焊接机器人的周边设备与工位布局所处位置 ——— — 7.4.1 周边设备 Ø协调运动在焊接过程中，变位机必须不断地改变工件的位置和姿态，并且变位机的运动和机器人的运动必须能共同合成焊接轨迹，保持焊接速度和工具姿态，这就是变位机和机器人的协调运动。【课堂认知】 a) 圆弧焊接起始点 b) 圆弧焊接中间点焊接机器人和变位机的协调运动 63/89 返回目录
65.7.4 焊接机器人的周边设备与工位布局所处位置 ——— — 7.4.1 周边设备 2) 滑移平台为适用机器人领域不断延伸，保证大型结构件焊接作业，把机器人本体装在可移动的滑移平台或龙门架上，以扩大机器人本体的作业空间。【课堂认知】 b) 挖掘机动臂 a) 挖掘机中心支架工程机械结构件的机器人焊接作业机器人系统中运动轴的一般切换顺序：基本轴 → 手腕轴 → 外部轴。提示 64/89 返回目录
66.7.4 焊接机器人的周边设备与工位布局所处位置 ——— — 7.4.1 周边设备 3) 清枪装置机器人在施焊过程中焊钳的电极头氧化磨损，焊枪喷嘴内外残留的焊渣以及焊丝干伸长的变化等势必影响到产品的焊接质量及其稳定性。常见清枪装置有焊钳电极修磨机（点焊）和焊枪自动清枪站（弧焊）。【课堂认知】 a) 焊钳电极修磨机 b) 焊枪自动清枪站焊接机器人清枪装置 Ø焊钳电极修磨机为点焊机器人配备自动电极修磨机，可实现电极头工作面氧化磨损后的修磨过程自动完成和提高生产线节拍。 65/89 返回目录
67.7.4 焊接机器人的周边设备与工位布局所处位置 ——— — 【课堂认知】 7.4.1 周边设备 3) 清枪装置机器人在施焊过程中焊钳的电极头氧化磨损，焊枪喷嘴内外残留的焊渣以及焊丝干伸长的变化等势必影响到产品的焊接质量及其稳定性。常见清枪装置有焊钳电极修磨机（点焊）和焊枪自动清枪站（弧焊）。 Ø 焊枪自动清枪站焊枪自动清枪站主要包括焊枪清洗机、喷硅油 / 防飞溅装置和焊丝剪断装置组成。焊枪清洗机主要功能是清除喷嘴内表面的飞溅，以保证保护气体的通畅；喷硅油 / 防飞溅装置喷出的防溅液可以减少焊渣的附着，降低维护频率；焊丝剪断装置主要用于利用焊丝进行起始点检测的场合，以保证焊丝的干伸长度一定，提高检出的精度和起弧的性能。焊枪自动清洗站返回目录 66/89
68.7.4 焊接机器人的周边设备与工位布局所处位置 ——— — 【课堂认知】 7.4.1 周边设备 3) 清枪装置机器人在施焊过程中焊钳的电极头氧化磨损，焊枪喷嘴内外残留的焊渣以及焊丝干伸长的变化等势必影响到产品的焊接质量及其稳定性。常见清枪装置有焊钳电极修磨机（点焊）和焊枪自动清枪站（弧焊）。清抢动作程序点说明程序点程序点 1 程序点 2 程序点 3 程序点 4 程序点 5 说明程序点说明程序点说明移向剪丝位置程序点 6 移向清枪位置程序点 11 喷油前一点剪丝前一点程序点 7 清枪前一点程序点 12 喷油位置剪丝位置程序点 8 清枪位置程序点 13 喷油前一点剪丝前一点程序点 9 清枪前一点程序点 14 焊枪抬起焊枪抬起程序点 10 焊枪抬起程序点 15 回到原点位置 67/89 返回目录
69.7.4 焊接机器人的周边设备与工位布局所处位置 ——— — 7.4.1 周边设备 4 ）工具快换装置多任务环境中，一台机器人甚至可以完成包括焊接在内的抓物、搬运、安装、焊接、卸料等多种任务，机器人可以根据程序要求和任务性质，自动更换机器人手腕上的工具，完成相应的任务。【课堂认知】 a) 机器人末端法兰连接器 b) 主侧工具自动更换装置 68/89 c) 工具侧返回目录
70.7.4 焊接机器人的周边设备与工位布局所处位置 ——— — 【课堂认知】 7.4.1 周边设备 4 ）工具快换装置多任务环境中，一台机器人甚至可以完成包括焊接在内的抓物、搬运、安装、焊接、卸料等多种任务，机器人可以根据程序要求和任务性质，自动更换机器人手腕上的工具，完成相应的任务。在弧焊机器人作业过程中，焊枪是一个重要的执行工具，需要定期更换或清理焊枪配件，如导电嘴、喷嘴等，这样不仅浪费工时，且增加维护费用。采用自动换枪装置可有效解决此问题，使得机器人空闲时间大为缩短。自动换枪装置 69/89 返回目录
71.7.4 焊接机器人的周边设备与工位布局所处位置 ——— — 【课堂认知】 7.4.1 周边设备焊接机器人是成熟、标准、批量生产的高科技产品，但其周边设备是非标准的，需要专业设计和非标产品制造。从焊接工件的焊接要求分析，周边设备的用途大致可分为三种类型： Ø 简易型周边设备仅用来支持机器人本体和装夹焊件，如平台、夹具等。 Ø 工位变换型除具有简易型具备的功能外，还具有工位变换功能。其设备构成除具有上述装置外，还可能包括单、双回转和倾翻回转式变位机等。 Ø协调焊接型除具有简易型具备的功能外，还具有协调焊接功能。其设备构成除具有上述装置外，还可能包括一个或多个做成外部轴的变位机、滑移平台等。返回目录 70/89
72.7.4 焊接机器人的周边设备与工位布局所处位置 ——— — 7.4.2 工位布局焊接机器人与周边设备组成的系统称之为焊接机器人集成系统（工作站）。焊接机器人工作站的工位布局【课堂认知】返回目录 71/89
73.7.4 焊接机器人的周边设备与工位布局所处位置 ——— — 7.4.2 工位布局焊接机器人与周边设备组成的系统称之为焊接机器人集成系统（工作站）。焊接机器人工作站的工位布局【课堂认知】返回目录 72/89
74.7.4 焊接机器人的周边设备与工位布局所处位置 ——— — 7.4.2 工位布局焊接机器人与周边设备组成的系统称之为焊接机器人集成系统（工作站）。焊接机器人工作站的工位布局【课堂认知】返回目录 73/89
75.7.4 焊接机器人的周边设备与工位布局所处位置 ——— — 7.4.2 工位布局焊接机器人与周边设备组成的系统称之为焊接机器人集成系统（工作站）。焊接机器人工作站的工位布局【课堂认知】返回目录 74/89
76.7.4 焊接机器人的周边设备与工位布局所处位置 ——— — 7.4.2 工位布局焊接机器人与周边设备组成的系统称之为焊接机器人集成系统（工作站）。焊接机器人工作站的工位布局【课堂认知】返回目录 75/89
77.7.4 焊接机器人的周边设备与工位布局所处位置 ——— — 7.4.2 工位布局焊接机器人与周边设备组成的系统称之为焊接机器人集成系统（工作站）。焊接机器人工作站的工位布局【课堂认知】返回目录 76/89
78.焊接机器人技术的新发展所处位置 ——— — 【扩展与提高】 1. 机器人系统 Ø操作机在弧焊应用方面， FANUC R-0iA 拥有无可比拟的优越性能：首先，通过优化成功地设计了轻量和紧凑的机器人手臂；其次，采用最先进的伺服技术，提高机器人的动作速度和精确度；再次， FANUC R-0iA 与林肯新型弧焊电源之间实现了数字通讯。 Ø 控制器机器人控制器都可实现同时对几台机器人和几个外部轴的协同控制，从而实现几台机器人共同焊接同一工件（图 7-45 ）或者实现搬运机器人与焊接机器人协同工作。例如 YASKAWA 公司推出的机器人控制柜可以协调控制多达 72 个轴。多机协同工作模式 FANUC R-0iA 77/89 返回目录
79.焊接机器人技术的新发展所处位置 ——— — 【扩展与提高】 2. 焊接电源 Ø双丝焊接技术双丝焊是一种高速高效焊接方法，焊接薄板时可显著提高焊接速度（达到 3~6 m/min ），焊接厚板时可提高熔敷效率。目前双丝焊主要有两种方法：一种是 Twin arc 法，另一种为 Tandem 法。 a) Twin arc 法 Fronius 机器人双丝焊系统 b) Tandem 法双丝焊的两种基本方式 78/89 返回目录
80.焊接机器人技术的新发展所处位置 ——— — 【扩展与提高】 2. 焊接电源 Ø 激光 / 电弧复合热源技术该技术的研究最早出现在上世纪 70 年代末，但由于激光器的昂贵价格，限制了其在工业中的应用。随着激光器和电弧焊设备性能的提高，以及激光器价格的不断降低，同时为满足生产的迫切需求，激光 / 电弧复合热源焊接技术得到越来越多的应用。 a) LaserHybrid 复合焊 b) LaserHybrid+Tandem 复合焊激光 / 电弧复合热源焊接 79/89 返回目录
81.焊接机器人技术的新发展所处位置 ——— — 2. 焊接电源 Ø 电源融合技术满足用户对低综合成本、高生产率、高可维护性、高焊接品质的要求，并打破焊接电源和机器人两者间的壁垒而出现的专用机器人。【扩展与提高】松下 TAWERS 电源融合型弧焊机器人 80/89 返回目录
82.焊接机器人技术的新发展所处位置 ——— — 3. 传感技术 Ø接触传感焊丝接触传感具有位置纠正的三方向传感、开始点传感、焊接长度传感、圆弧传感等功能，并可以纠正偏移量，在日本 KOBELCO 焊接机器人系统中得到广泛应用。【扩展与提高】接触传感原理 81/89 返回目录
83.焊接机器人技术的新发展所处位置 ——— — 【扩展与提高】 3. 传感技术 Ø电弧传感电弧传感跟踪控制技术是通过检测焊接过程中电弧电压、电弧电流、弧光辐射和电弧声等电弧现象本身的信号提供有关电弧轴线是否偏离焊接对缝的信息，进行实时控制。 KOBELCO 焊接机器人的电弧传感功能广泛应用于工程实际。摆动摆动摆动焊枪电弧电弧焊接电流焊接电流无偏移时右端电流＝左端电流摆动焊枪焊接电流焊接电流左向偏移时右端电流＞左端电流 a) 焊接线左右偏移无偏移时平均电流＝基准电流基准平均向下偏移时平均电流＜基准电流 b) 焊接线上下偏移电弧传感原理 82/89 返回目录
84.焊接机器人技术的新发展所 3. 传感技术处位 Ø 光学传感光学传感器可分为点、线、面三种形式。它以可见光、激光或者红置 ——— 外线为光源，以光电元件为接受单元，利用光电元件提取反射的结构光，得到 — 【扩展与提高】焊枪位置信息。常见的光学传感器包括红外光传感器、光电二级管和光电三级管、 CCD （电荷耦合器件）、 PSD （激光测距传感器）和 SSPD （自扫描光电二级管阵列）等。 a) SERVO ROBOT ROBO-TRAC 激光传感器 b) META SLS-050 激光传感器激光视觉传感器 83/89 返回目录
85.本章小结所处位置 ——— — 【本章小结】焊接机器人是具有三个或三个以上可自由编程的轴，并能将焊接工具按要求送到预定空间位置，按要求轨迹及速度移动焊接工具的工业机器人，包括点焊机器人、弧焊机器人和激光焊接机器人等。焊接机器人主要包括机器人和焊接设备两部分。机器人由机器人本体和控制柜组成。为满足实际作业需求，通常将焊接机器人与周边设备组成的系统称之为焊接机器人集成系统。工作站的工位布局可采用单工位、双工位等多种形式。焊接机器人作为工业机器人家族的一员，其作业编程无外乎运动轨迹、作业条件和作业顺序的示教。对于点焊作业而言，其机器人控制点（ TCP ）在焊钳开口的中心处，作业时要求焊钳两电极垂直于被焊工件表面；而对于熔焊来说，其机器人控制点在焊枪尖头或激光焦点上作业时根据被焊工件的厚度及工艺要求，选用前倾角焊或后倾角焊。返回目录 84/89
86.思考练习所 1. 填空处位 (1) 世界各国生产的焊接用机器人基本上都属机器人，绝大部分有 6 个轴。置其中， 1 、 2 、 3 轴可将末端焊接工具送到不同的空间位置，而 4 、 5 、 6 轴解 ——— — 决末端工具姿态的不同要求。【思考练习】 (2) 点焊机器人焊钳按外形结构划分，可分为焊钳和 X 型焊钳；按电极臂加压驱动方式又可分为气动焊钳和焊钳。 (3) 下图所示为机器人系统组成示意图。其中，编号 1 表示，编号 3 表示，编号 4 表示，编号 7 表示。 2 3 1 6 5 7 4 题3图 85/89 返回目录
87.思考练习所处位置 ——— — (4) 下图所示为某高压开关柜的焊接机器人工作站。该工作站的工位布局属于 . 轴工位型。【思考练习】 2. 选择题4图 (1) 通常所说的焊接机器人主要指的是（）。 ①点焊机器人；②弧焊机器人；③等离子焊接机器人；④激光焊接机器人 A. ①② B. ①②④ C. ①③ D. ①②③④ 86/89 返回目录
88.思考练习所处位置 ——— — 【思考练习】 (2) 智能化激光加工机器人主要由以下哪几部分组成？（） ①激光器；②光导系统；③机器人及其控制系统；④激光加工头；⑤质量检测系统 A. ①②④⑤ B. ①②③ C. ①③④⑤ D. ①②③④⑤ (3) 焊接机器人的常见周边辅助设备主要有（）。 ①变位机；②滑移平台；③清枪装置；④工具快换装置 A. ①② B. ①②③ C. ①③ D. ①②③④ 3. 判断 (1) 焊接机器人其实就是在焊接生产领域代替焊工从事焊接任务的工业机器人。（） (2) 一个完整的点焊机器人系统由操作机、控制系统和点焊焊接系统几部分组成。（） (3) 点焊机器人的工具中心点（ TCP ）通常设在焊钳开口中心点，弧焊机器人 TCP 设在焊枪尖头，激光焊接机器人 TCP 设在激光加工头顶端。（）返回目录 87/89
89.思考练习 4. 综合应用所 (1) 用机器人完成下图所示圆弧轨处迹（ A→B ）的熔焊作业，回答位置如下问题： ——— 1 ）结合具体示教过程，填写表 7— 13 （请在相应选项下打【 “ √ ”）。思考 2 ）熔焊作业条件的设定主要涉及练哪些？简述操作过程。习程序点 1 】程序点 4 程序点 1 程序点 7 圆弧轨迹作业示教程序点焊接点 / 空走点焊接点空走点插补方式 PTP 直线插补圆弧插补程序点 2 程序点 3 程序点 5 程序点 6 程序点 2 程序点 6 程序点 3 A 程序点 4 B 程序点 7 程序点 5 返回目录题1图 88/89
90.思考练习 4. 综合应用所处 (2) 位置 ——— — 尝试用机器人在试板表面堆焊如下图案（二选一）。【思考练习】 a) 堆焊图案 1 b) 堆焊图案 2 题2图返回目录 89/89
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