新编机器人的焊接方法.doc

1. 焊接机器人的系统构成

焊接机器人是一种高度自动化的焊接设备．采用机器人代替手工焊接作业是焊接制造业

的发展趋势，是提高焊接质量、降低成本、改善工作环境的重要手段。机器人焊接作为现代

制造技术发展的重要标志己被国内许多工厂所接受，并且越来越多的企业首选焊接机器人作

为技术改造的方案。

焊接机器人是装上了焊钳或各种焊枪的工业机器人。工业机器人的运动控制系统涉及

数学、自动控制理论等，内容很多。采用机器人进行焊接，光有一台机器人是不够的，还必

须配备外围设备。常规的弧焊机器人系统由以 5 部分组成。1、机器人本体，一般是伺服电

机驱动的 6 轴关节式操作机，它由驱动器、传动机构、机械手臂、关节以及内部传感器等

习惯上所说的电动机伺服系统，是指速度控制、伺服电动机和检测部件三部分；而且，

将速度控制部分称之为伺服单元或驱动器。按照伺服系统的结构特点，它通常有四种基本结

构类型：开环、闭环、半闭环及混合闭环。

伺服单元的硬件一般由五部分构成：

1 实现轴伺服电机的 PID 控制、或 FUZZY（模糊） 控制、或其它控制规律的伺服控制单片

机；

2 伺服控制模板，其功能是实现控制单片机输出数字量的 D/A 转换与输入到单片机的模拟

量的 A/D 转换；

3 伺服驱动功放，一般机器人的轴驱动电机的功率多在 100W~1000W 的范围，多属中等功率，

为此，由伺服控制模板给出的控制信号必须经功率放大才能推动电机；

4 伺服电机是焊接机器人的轴伺服控制系统的控制对象。

5 伺服电机的转速、位置检测装置（转速、位置传感器）。转速、位置检测装置的功能是实

和系统自诊断等；从计算机实现所有关节的动作协调控制。主从控制方式系统实时性较

好，适于高精度、高速度控制，但其系统扩展性较差，维修困难。焊接机器人的轴伺服

采用简易焊接机器人工作站或焊接变位机和机器人组合的机器人工作站。以适用于“多

品．将焊接工序细分，采用机器人与焊接专机组合的生产流水线，结合模块化的焊接夹

具以及快速换模技术，以达到投资少、效率高的低成本自动化的目的。

2.机器人的焊接方法

焊接机器人最早只在点焊中得到应用，80 年初，随着计算机技术、传感器技术的发展，弧焊

机器人逐渐得到普及，特别是近十几年来由于世界范围内经济的高速发展，市场的激烈

竞争使那些用于中、大批量生产的焊接自动化专机已不能适应小规模、多品种的生产模

式逐渐被具有柔性的焊接机器人代替，焊接机器人得到了巨大的发展，焊接已成为工业

机器人应用最大的领域之一，焊接机器人在汽车、摩托车、工程机械等领域都得到了广

2．1 适用于机器人的焊接方法

熔化极：

� CO

气体保护焊

非熔化极：

钎焊

火焰切割

点焊

在上面的焊接方法中，90%以上的机器人用于熔化极气体保护焊和点焊，进年来随着激光焊

接与切割设备价格的降低，机器人在激光焊接与切割领域的应用数量在逐年增加。

2.1 机器人焊接的特点

2.1.1 优点

A. 自动焊接

(1) 焊枪不会振动，焊接速度不会改变，能得到均匀、漂亮的焊缝。

(2) 操作人员能远离噪音或高温区进行行业。

(3) 由于焊接条件是恒定的，所以能提高焊接质量。

B. 焊接条件具有重复性

(1) 不管什么时候，谁来作业或在什么地方都能焊接成相同的产品。

(2) 在机器人上编制焊接工人所掌握的焊接条件之后，即便是新手也能进行高质量的焊

接。

(3) 能重复使用曾经用过的焊接条件，(而在半自动焊接时,由于经常要调整遥控盒上的旋

钮，所以缺乏重复性)。

C. 降低生产成本

(3) 不浪费焊接材料，能节约消耗品。

(3) 能提高企业的形象。

E.机器人焊接的特点

生产计划，从而提高生产率。

2．1．2 机器人焊接时的主要注意事项

A. 必须进行示教作业(注 1)

� 在机器人进行自动焊接前，操作人员必须示教机器人焊枪的轨迹和设定焊接条件等。

� 由于必须示教，所以机器人不面向多品种少量生产的产品焊接(注 2)

B. 必须确保工件的精度(注 3)

� 机器人没有眼睛，只能重复相同的动作。

C. 焊接条件的设定取决于示教作业人员的技术水平

� 机器人是一种高速的运动设备，在其进行自动运行时绝对不允许人靠近机器人(必须设置

安全护栏)。

� 操作人员必须接受劳动安全方面的专门教育，否则不准操作。

2．2 焊接机器人的性能要求

在弧焊作业中，要求焊枪跟踪工件焊道运动，并不断填充金属形成焊缝，因此运动过程中速

度的稳定性和轨道精度是两项重要的指标。一般情况下，焊接速度可取 5～50mm/s，轨道精

度可取�0·2～0·5mm。由于焊枪的姿态对焊缝质量也有一定的影响，因此希望在根踪焊道

的同时，焊枪姿态的可调范围尽量大，还有其它一些性能要求，如摆动功能、焊接传感器

（起

始点检测、焊缝跟踪）的接口功能、焊枪防碰功能等。

1． 焊接规范的设定。起弧、收弧参数。

2． 摆动功能。摆动频率、摆幅、摆动类型的设定。

3． 焊接传感器。起始点检测、焊缝跟踪传感器的接口功能。

4． 焊枪防碰功能。当焊枪受到不正常的阻力时，机器人停机，避免操作者和工具受到损