《工業(yè)機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成》（王仲） 項目四（工業(yè)機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成）

工業(yè)機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（第2版）焊接機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成項目四項目導(dǎo)讀焊接機器人是應(yīng)用最廣泛的一類工業(yè)機器人，在工業(yè)機器人應(yīng)用中占比為40%～60%。采用機器人進行焊接是焊接自動化的革命性進步，它突破了傳統(tǒng)焊接的剛性自動化，開拓了一種柔性自動化的焊接方式。焊接機器人主要分為弧焊機器人和點焊機器人兩大類。本項目從任務(wù)分析、硬件選型和軟件配置三個方面分別認(rèn)識弧焊與點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)的集成。思政目標(biāo)養(yǎng)成腳踏實地、求真務(wù)實、團結(jié)協(xié)作、終身學(xué)習(xí)的職業(yè)素養(yǎng)。弘揚執(zhí)著專注、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、精益求精、勇于創(chuàng)新的工匠精神。學(xué)習(xí)目標(biāo)理解弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)的任務(wù)分析。掌握弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)的硬件選型與軟件配置。認(rèn)識實際案例中弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)的安裝、調(diào)試與運行。理解點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)的任務(wù)分析。掌握點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)的硬件選型與軟件配置。認(rèn)識實際案例中點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)的安裝、調(diào)試與運行。CONTENTS1弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成2點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成1弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成任務(wù)引入在某機械加工廠新建了自動化焊接車間后，擁有十余年焊接經(jīng)驗的焊工王師傅被調(diào)去新車間負(fù)責(zé)工藝檢測。面對正在進行調(diào)試的焊接機器人，想到自己十余年來的工作經(jīng)歷，王師傅不由得心生感慨。王師傅不僅工作經(jīng)驗豐富，而且十分熱愛自己的工作，樂于學(xué)習(xí)新知識、新技能。他先了解了車間中的弧焊機器人，又詳細(xì)查看了周邊設(shè)備，心里琢磨著這些新設(shè)備的焊接工藝與傳統(tǒng)焊接工藝的差別?？吹叫堈趯『笝C器人應(yīng)用系統(tǒng)進行調(diào)試，他又讓小張向他介紹各硬件設(shè)備選型的依據(jù)、軟件配置中的關(guān)鍵參數(shù)及控制計算機中相關(guān)的程序設(shè)計等。王師傅一邊感嘆于科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展給工業(yè)生產(chǎn)帶來的巨大變化，一邊暗自決定要將“活到老，學(xué)到老”的精神堅持和貫徹下去。弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成任務(wù)引入本任務(wù)首先介紹弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)的任務(wù)分析，然后在此基礎(chǔ)上分析弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)的硬件選型與軟件配置方法。知識與技能要求弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成一、弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)的任務(wù)分析弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)的主要工作是根據(jù)焊接對象的性質(zhì)及焊接工藝的要求，利用弧焊機器人完成電弧焊接過程?；『笝C器人應(yīng)用系統(tǒng)的應(yīng)用范圍很廣，在汽車制造、通用機械、金屬結(jié)構(gòu)等許多加工制造行業(yè)中都有廣泛的應(yīng)用。常見的弧焊工藝有熔化極活性氣體保護焊（MAG焊）、熔化極惰性氣體保護焊（MIG焊）、埋弧焊等。焊接材料形狀弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成焊接材料形狀與人工焊接相比，采用焊接機器人進行焊接作業(yè)主要具有以下優(yōu)點。（1）易于提高焊接產(chǎn)品質(zhì)量，確保產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性與均一性。（2）可提高生產(chǎn)效率，實現(xiàn)一天24h連續(xù)生產(chǎn)。（3）焊接機器人可在有害環(huán)境下長期工作，改善工人的勞動條件。（4）降低了對工人操作技術(shù)水平的要求。（5）縮短了產(chǎn)品改型換代的準(zhǔn)備周期，減少了相應(yīng)的設(shè)備投資。（6）可實現(xiàn)批量產(chǎn)品焊接的自動化。（7）為焊接柔性生產(chǎn)線提供技術(shù)基礎(chǔ)。小貼士弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成二、弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)的硬件選型弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)的形式多種多樣，但一個完整的弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)通常包含弧焊機器人、弧焊電源、焊槍、送絲機構(gòu)、外圍設(shè)備（如焊接變位機）等基本結(jié)構(gòu)。焊接材料形狀弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（一）弧焊機器人選擇弧焊機器人時，首先應(yīng)根據(jù)焊接工件的形狀和大小來確定弧焊機器人的工作范圍，通常以保證能焊到工件上的所有焊點為準(zhǔn)；其次要綜合考慮效率和成本，依此來確定弧焊機器人的軸數(shù)、速度及負(fù)載能力。在其他條件相同的情況下，應(yīng)優(yōu)先選擇已內(nèi)置弧焊程序的工業(yè)機器人，方便程序的編寫和調(diào)試。在電纜安裝方面，應(yīng)優(yōu)先選擇能在上臂內(nèi)置焊槍電纜、能在底部內(nèi)置焊接地線電纜和保護氣軟管的機器人，以防止電纜因外露而損壞，延長電纜的使用壽命?；『笝C器人應(yīng)用系統(tǒng)集成選擇弧焊機器人時，還應(yīng)考慮弧焊相關(guān)技術(shù)指標(biāo)。（1）適宜的焊接方法。弧焊機器人一般只采用熔化極氣體保護焊，該方法不需要采用高頻引弧起焊，能夠適應(yīng)機器人控制系統(tǒng)和驅(qū)動系統(tǒng)沒有特殊抗干擾能力的實際情況。（2）擺動功能。作為弧焊機器人的一項重要工藝性能，擺動功能的最佳選擇是能在空間（x，y，z）范圍內(nèi)任意設(shè)定擺動方式和參數(shù)。（3）焊接工藝故障自檢和自處理功能。對于常見的焊接工藝故障，如黏絲、斷絲等，若不及時處理，則會發(fā)生損壞機器人、報廢工件等生產(chǎn)事故。因此，弧焊機器人必須具有檢出這類故障、實時自動急停并報警的功能。（4）引弧和收弧參數(shù)的設(shè)定和修改功能。焊接時引弧、收弧處特別容易產(chǎn)生氣孔、裂紋等缺陷。為確保焊接質(zhì)量，在弧焊機器人工作過程中，通過示教應(yīng)能設(shè)定和修改引弧和收弧參數(shù)。這是弧焊機器人必不可少的功能。（5）焊接尖端點的示教功能。在焊接示教時，應(yīng)先示教焊縫上某一點的位置，然后調(diào)整焊槍和焊鉗姿態(tài)。當(dāng)調(diào)整姿態(tài)時，弧焊機器人應(yīng)能確保原示教點的位置完全不變?；『笝C器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（二）弧焊電源弧焊電源是用來對焊接電弧提供電能的一種專用設(shè)備。由于弧焊電源的負(fù)載是電弧，因此它必須具有弧焊工藝所要求的電氣性能，如合適的空載電壓、一定形狀的外特性、良好的動態(tài)特性、靈活的調(diào)節(jié)特性等。常用弧焊電源的特點及其適用范圍弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（三）焊槍焊槍將弧焊電源的高電流產(chǎn)生的熱量聚集在焊槍終端，使焊絲融化，融化的焊絲滲透到焊接部位，待冷卻后與被焊接物體牢固地連成一體。焊槍的類型1槍的種類很多，應(yīng)根據(jù)具體的焊接工藝選擇相應(yīng)的焊槍。對于弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)而言，通常采用的是熔化極氣體保護焊。如圖所示為SRCT-308R輕型氣冷、鵝頸式半自動焊槍，該焊槍內(nèi)置防撞傳感器。SRCT-308R焊槍弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成熔化極氣體保護焊用焊槍根據(jù)自動化水平不同，分為半自動型焊槍和自動型焊槍；根據(jù)適用情形不同，分為適用于大電流、高生產(chǎn)率的重型焊槍和適用于小電流、全位置焊的輕型焊槍；根據(jù)冷卻方法不同，分為水冷型焊槍和氣冷型焊槍；根據(jù)形狀不同，分為鵝頸型焊槍和手槍型焊槍?；『笝C器人應(yīng)用系統(tǒng)集成焊槍的選擇2在選擇焊槍時，應(yīng)從以下幾個方面進行考慮。（1）應(yīng)選擇自動型焊槍，不要選擇半自動型焊槍。因為半自動型焊槍僅用于人工焊接，不能用于機器人焊接。（2）根據(jù)焊絲的粗細(xì)、焊接電流的大小及負(fù)載率等因素選擇氣冷型或水冷型焊槍。

例如，使用細(xì)焊絲時，焊接電流較小，可選用氣冷型焊槍；使用粗焊絲時，焊接電流較大，應(yīng)選用水冷型焊槍?；『笝C器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（4）根據(jù)焊接電流、焊槍角度選擇焊槍。大部分弧焊機器人的焊槍與鵝頸型半自動焊槍基本相同，鵝頸的彎曲角一般都小于45°。根據(jù)工件特點選不同角度的鵝頸，可改善焊槍的可達性。若鵝頸角度過大，送絲阻力會增大，容易使送絲速度不穩(wěn)定；若鵝頸角度過小，一旦導(dǎo)電嘴稍有磨損，便會出現(xiàn)導(dǎo)電不良的現(xiàn)象。（5）從設(shè)備和人身安全方面考慮，應(yīng)選擇帶防撞傳感器的焊槍。當(dāng)機器人運動時，如果焊槍碰到障礙物，防撞傳感器能立即使機器人停止運動（相當(dāng)于急停按鈕），以避免損壞焊槍或機器人。（3）根據(jù)機器人的結(jié)構(gòu)選擇內(nèi)置型或外置型焊槍。安裝內(nèi)置型焊槍時，要求機器人末端軸的法蘭盤必須是中空的。

例如，對于安川MA1400專用焊接機器人，其末端軸的法蘭盤是中空的，應(yīng)選擇內(nèi)置型焊槍；對于安川MH6通用型機器人，則應(yīng)選擇外置型焊槍?；『笝C器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（四）送絲機構(gòu)弧焊機器人的送絲機構(gòu)主要由送絲機和送絲軟管組成?；『笝C器人的送絲穩(wěn)定性關(guān)系到機器人能否連續(xù)穩(wěn)定運行。送絲機1送絲機的作用是向焊槍自動輸送焊絲，它主要由送絲電機、壓緊機構(gòu)、送絲滾輪（主動輪、從動輪）等構(gòu)成。（1）根據(jù)送絲機在機器人上安裝方式的不同，送絲機可分為一體式和分離式兩種。目前，采用一體式送絲機的弧焊機器人越來越多，但對于要在焊接過程中自動更換焊槍或變換焊絲的機器人，必須選擇分離式送絲機?；『笝C器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（3）根據(jù)送絲速度控制方式的不同，送絲機分為開環(huán)式和閉環(huán)式兩種。目前，大部分送絲機仍為開環(huán)式，但也有一些送絲機裝有帶光電傳感器或編碼器的伺服電機，從而使送絲速度實現(xiàn)閉環(huán)控制，不受網(wǎng)路電壓或送絲阻力波動的影響，保證送絲速度的穩(wěn)定性。（4）根據(jù)送絲動力方向的不同，送絲機分為推絲式、拉絲式和推拉絲式三種。推絲式送絲機主要用于直徑為0.8～2.0mm的焊絲，其應(yīng)用最廣；拉絲式送絲機主要用于直徑不大于0.8mm的細(xì)焊絲；推拉絲式送絲機可增加焊槍的操作范圍，送絲軟管可加長到10m，但由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、調(diào)整麻煩且焊槍較重，在實際中的應(yīng)用并不多。（2）根據(jù)送絲機結(jié)構(gòu)中滾輪數(shù)的不同，送絲機分為一對滾輪式和兩對滾輪式兩種。從送絲力來看，兩對滾輪的送絲力比一對滾輪的要大。當(dāng)采用藥芯焊絲時，由于藥芯焊絲較軟，滾輪的壓緊力不能像使用實心焊絲時那么大，為了確保有足夠的送絲力，應(yīng)選用兩對滾輪式送絲機?；『笝C器人應(yīng)用系統(tǒng)集成送絲軟管2送絲軟管是集送絲、導(dǎo)電、輸氣和通冷卻水四種功能為一體的輸送設(shè)備。軟管內(nèi)徑要與焊絲直徑配合恰當(dāng)。若軟管直徑過小，焊絲與軟管內(nèi)壁接觸面積增大，會使送絲阻力增大，此時如果軟管內(nèi)有雜質(zhì)，容易造成焊絲在軟管中卡死；若軟管直徑過大，焊絲會在軟管內(nèi)呈波浪形前進，在推絲式送絲過程中將增大送絲阻力。目前，越來越多的系統(tǒng)集成商把安裝在機器人上臂的送絲機設(shè)計為稍微向上翹的形式，有的還使送絲機能做左右小角度的自由擺動，其目的都是為了減少軟管的彎曲，保證送絲速度的穩(wěn)定性?；『笝C器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（五）常用的外圍設(shè)備焊接變位機1焊接變位機是用來拖動待焊工件，使焊縫運動至理想位置進行施焊作業(yè)的設(shè)備。焊接變位機可將工件進行翻轉(zhuǎn)變位，獲得最佳的焊接位置，以提高生產(chǎn)效率、保證焊接質(zhì)量、改善生產(chǎn)過程的安全性，是弧焊機器人作業(yè)過程中不可缺少的外圍設(shè)備。如果采用伺服電動機驅(qū)動焊接變位機翻轉(zhuǎn)，則焊接變位機可作為機器人的外部軸，與機器人實現(xiàn)聯(lián)動，達到同步運行的目的。焊接變位機弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成焊絲盤架2焊絲盤可安裝在機器人S軸上，也可安裝在地面的焊絲盤架上。焊絲盤上的焊絲從送絲軟管中穿入，通過送絲機構(gòu)送入焊槍。（a）焊絲盤安裝在機器人S軸上（b）焊絲盤安裝在地面的焊絲盤架上焊絲盤的安裝弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成焊接供氣系統(tǒng)3熔化極氣體保護焊須有可靠的氣體保護。焊接供氣系統(tǒng)的作用就是保證純度合格的保護氣體在焊接過程中以適宜的流量平穩(wěn)地從焊槍噴嘴噴出。目前國內(nèi)保護氣體的供應(yīng)方式主要有鋼瓶供氣和管道供氣兩種，但以鋼瓶供氣為主。鋼瓶供氣系統(tǒng)主要由鋼瓶、減壓器、PVC氣路等構(gòu)成。減壓器通常安裝在鋼瓶出口處，由減壓機構(gòu)、加熱器、壓力表和流量計等部分組成。對于提供混合氣體的供氣系統(tǒng)，還應(yīng)使用配比器，以穩(wěn)定氣體的配比，提高焊接質(zhì)量?；『笝C器人應(yīng)用系統(tǒng)集成焊槍清理裝置4弧焊機器人中的焊槍經(jīng)過焊接作業(yè)后，內(nèi)壁會積累大量的焊渣，影響后續(xù)焊接作業(yè)的質(zhì)量，因此，需要使用焊槍清理裝置定期清除焊渣。若焊絲過短或過長、焊絲端頭成球狀，也可通過焊槍清理裝置進行處理。焊槍清理裝置主要包括剪絲裝置、沾油裝置、清渣裝置及噴嘴外表面打磨裝置。剪絲裝置主要用于焊絲需要在起始點被檢出的情況，以確保焊絲具有一定的伸出長度，提高檢出精度；沾油裝置主要是使噴嘴表面的飛濺物易于清理；清渣裝置主要用于清除噴嘴內(nèi)表面的飛濺物，以保證保護氣體的暢通；噴嘴外表面打磨裝置主要用于清除噴嘴外表面的飛濺物。焊槍清理裝置弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（六）常見弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)簡易型弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)1在簡易型弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)中，在不需要工件變位的情況下，機器人可以到達所有焊縫或焊點位置。因此該系統(tǒng)不設(shè)變位機，是一種能用于焊接生產(chǎn)的、最小組成的一套弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)。簡易型弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)一般由弧焊機器人、弧焊電源、焊槍、送絲機構(gòu)、機器人底座、工作臺、工件夾具、安全保護裝置等組成，另外還可根據(jù)需要安裝焊槍清理裝置。在該應(yīng)用系統(tǒng)中，工件是被夾緊固定而不作變位的，除夾具需要根據(jù)工件單獨設(shè)計外，其他都是通用設(shè)備或簡單結(jié)構(gòu)件。由于該應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)備操作簡單、容易掌握、故障率低，所以能較快地在生產(chǎn)中發(fā)揮作用，取得較好的經(jīng)濟效益?；『笝C器人應(yīng)用系統(tǒng)集成組合型弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)2在組合型弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)進行焊接作業(yè)時，工件需要變動位置，但不需要變位機與機器人協(xié)同運動，因此該應(yīng)用系統(tǒng)比簡易型弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)要復(fù)雜一些。根據(jù)工件結(jié)構(gòu)和工藝要求的不同，該應(yīng)用系統(tǒng)所配套的變位機與弧焊機器人也可以有不同的組合形式。在工業(yè)自動化生產(chǎn)領(lǐng)域，配備各式變位機的弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)用范圍最廣，如配備回轉(zhuǎn)工作臺的弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)、配備旋轉(zhuǎn)-傾斜式變位機的弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)、配備翻轉(zhuǎn)式變位機的弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)等。弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成協(xié)同作業(yè)型弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)3隨著機器人控制技術(shù)的發(fā)展和弧焊機器人應(yīng)用范圍的擴大，機器人與周邊輔助設(shè)備做協(xié)同運動的應(yīng)用系統(tǒng)在生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛。但由于各機器人生產(chǎn)廠商的機器人控制技術(shù)（特別是控制軟件）多不對外公開，不同品牌機器人的協(xié)同控制技術(shù)各不相同。有的一臺控制柜可以同時控制兩臺或多臺機器人做協(xié)調(diào)運動，有的則需要兩臺或多臺控制柜來控制；有的一臺控制柜可以同時控制多個外部軸和機器人做協(xié)調(diào)運動，而有的一臺控制柜則只能控制一個外部軸。目前國內(nèi)外使用的具有聯(lián)動功能的機器人應(yīng)用系統(tǒng)大都是由機器人生產(chǎn)廠商自主全部成套生產(chǎn)。專業(yè)工程開發(fā)單位如要設(shè)計周邊變位設(shè)備，必須選用機器人生產(chǎn)廠商提供的配套伺服電機及驅(qū)動系統(tǒng)?；『笝C器人應(yīng)用系統(tǒng)集成三、弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)的軟件配置弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)若要實現(xiàn)焊接作業(yè)，需要依次完成配置I/O信號設(shè)置焊接參數(shù)創(chuàng)建相關(guān)程序數(shù)據(jù)示教目標(biāo)點建立和調(diào)試RAPID程序弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（一）工作過程分析系統(tǒng)啟動104030201若系統(tǒng)沒有報警，則表明系統(tǒng)啟動完畢。在“示教模式”下選擇機器人焊接程序，然后將模式開關(guān)轉(zhuǎn)至“遠(yuǎn)程模式”。打開弧焊電源、供氣系統(tǒng)氣閥和焊槍清理裝置電源。將機器人控制柜的主電源開關(guān)合閘，等待機器人啟動完畢。弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成焊前準(zhǔn)備21鎖定弧焊工藝。在空載或調(diào)試焊接程序時，需要禁止焊接啟動功能或其他功能（如擺動啟動功能、跟蹤啟動功能、適用焊接速度功能等）。2手動送絲和退絲。在確定引弧位置時，常常要使焊絲有合適的伸出長度并與工件輕輕接觸，故需要手動送絲；若焊絲長度超過要求，則需要手動退絲或手工剪斷焊絲。一般來說，焊絲伸出焊槍的長度為焊絲直徑的15倍，故手動送絲時，焊絲伸出長度為10～15mm。3手動調(diào)節(jié)保護氣體的流量。保護氣體的流量對焊接質(zhì)量有重要影響，焊接作業(yè)時的保護氣體流量必須在焊前準(zhǔn)備過程中手動調(diào)節(jié)好。4選擇要焊接的工件，將工件安裝在焊接工作臺上。開始生產(chǎn)3按下啟動按鈕，機器人開始按照預(yù)先編制的程序與設(shè)置的焊接參數(shù)進行焊接作業(yè)。當(dāng)機器人焊接完畢回到作業(yè)原點后，需要手動或自動更換工件，以開始下一個循環(huán)?；『笝C器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（二）系統(tǒng)參數(shù)配置不同的弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)，其參數(shù)的配置是有差異的，現(xiàn)以ABB弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)的信號參數(shù)配置為例進行介紹。標(biāo)準(zhǔn)I/O板及I/O信號的配置1ABB標(biāo)準(zhǔn)I/O板掛在DeviceNet總線上面，弧焊機器人常用的標(biāo)準(zhǔn)I/O板型號有DSQC651和DSQC652。以DSQC651型標(biāo)準(zhǔn)板為例標(biāo)準(zhǔn)I/O板的參數(shù)配置弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成工業(yè)機器人弧焊作業(yè)I/O信號的參數(shù)配置弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成I/O信號與弧焊軟件的關(guān)聯(lián)2將定義好的I/O信號與弧焊軟件的相關(guān)端口進行關(guān)聯(lián)，關(guān)聯(lián)之后，弧焊系統(tǒng)會自動處理關(guān)聯(lián)好的信號。在進行弧焊程序編寫與調(diào)試時，就可以通過弧焊專用的RAPID指令簡單高效地對機器人進行弧焊連續(xù)工藝的控制。標(biāo)準(zhǔn)I/O板的參數(shù)配置弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（三）弧焊程序指令在弧焊的連續(xù)工藝過程中，應(yīng)根據(jù)材質(zhì)或焊縫的特性來調(diào)整焊接電壓或電流的大小，以及焊槍是否需要擺動、擺動的形式和幅度大小等參數(shù)。在弧焊機器人系統(tǒng)中，需要用程序數(shù)據(jù)來控制這些變化因素。ABB焊接機器人編程使用的弧焊指令有ArcL和ArcC，其功能相當(dāng)于運動指令MoveL和MoveC?；『钢噶預(yù)rcL和ArcC可實現(xiàn)焊槍的線性或圓弧運動以及定位?；『钢噶钪羞€包含了Seamdata、Welddata和Weavedata三組弧焊數(shù)據(jù)?；『笝C器人應(yīng)用系統(tǒng)集成ArcL指令1ArcL指令為線性焊接指令，功能類似于MoveL指令。（1）ArcLStart：線性焊接開始指令，表示工具中心點線性運動至目標(biāo)點并開始焊接作業(yè)。該指令用于直線焊縫的焊接開始時刻。（2）ArcLEnd：線性焊接結(jié)束指令，表示工具中心點線性運動至目標(biāo)點并停止焊接作業(yè)。該指令用于直線焊縫的焊接結(jié)束時刻。（3）ArcL：線性焊接指令，表示工具中心點從當(dāng)前位置到目標(biāo)點做線性焊接作業(yè)。該指令用于直線焊縫的焊接過程中?；『笝C器人應(yīng)用系統(tǒng)集成ArcC指令2ArcC指令為圓弧焊接指令，功能類似于MoveC。（1）ArcCStart：圓弧焊接開始指令，表示工具中心點圓弧運動至目標(biāo)點并開始焊接作業(yè)。該指令用于圓弧焊縫的焊接開始時刻。（2）ArcCEnd：圓弧焊接結(jié)束指令，表示工具中心點圓弧運動至目標(biāo)點并停止焊接作業(yè)。該指令用于圓弧焊縫的焊接結(jié)束時刻。（3）ArcC：圓弧焊接指令，表示工具中心點從當(dāng)前位置到目標(biāo)點做圓弧焊接作業(yè)。該指令用于圓弧焊縫的焊接過程中?；『笝C器人應(yīng)用系統(tǒng)集成任何焊接程序都必須以ArcLStart指令或ArcCStart指令開始，通常采用ArcLStart指令作為焊接程序的起始語句。任何焊接程序都必須以ArcLEnd指令或ArcCEnd指令結(jié)束，而焊接中間點則用ArcL或ArcC指令。焊接過程中，不同的焊接指令可以使用不同的焊接參數(shù)。知識角弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成Seamdata3Seamdata用于定義引弧和收弧時的焊接參數(shù)。Seamdata各參數(shù)的含義Welddata4Welddata用于定義焊縫的焊接參數(shù)。Welddata各參數(shù)的含義弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成Weavedata5weavedata用于定義焊縫的擺動參數(shù)。Welddata各參數(shù)的含義弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成典型語句的示例6例如，焊接指令：ArcLStartp10,v200,seam1,weld1,fine,tool0;表示工具tool0的中心點，以200mm/s的速度線性運動至p10點起焊，運動速度數(shù)據(jù)v200在焊接過程中將被數(shù)據(jù)weld1中的參數(shù)weld_speed取代，數(shù)據(jù)seam1中則定義了引弧和收弧時的焊接參數(shù)?；『笝C器人應(yīng)用系統(tǒng)集成思政講堂焊接機器人“加盟”，助力“智造”升級機械臂緊緊“握”住焊槍，依照電腦指令上下調(diào)節(jié)、左右移動，而底座部分則緊緊“咬”住導(dǎo)軌勻速前進，伴隨著一串耀眼的火花，一條狀如魚鱗的焊縫逐漸形成，工件被嚴(yán)絲合縫地焊接在一起，生產(chǎn)效率提高了1.73倍，一次焊接合格率近100%。這是太原重工股份有限公司（簡稱太原重工）焦化分公司“新員工”——焊接機器人工作時的畫面。弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成思政講堂焊接機器人“加盟”，助力“智造”升級2021年9月4日，太原重工焦化分公司焊接機器人應(yīng)用系統(tǒng)安裝完成。該系統(tǒng)在離線編程的基礎(chǔ)上，可實現(xiàn)一次裝夾即可對箱型梁內(nèi)部所有焊縫進行自動焊接，同時還可以實現(xiàn)焊縫的多層多道焊接程序自動生成、電弧跟蹤自動修正間隙偏差參數(shù)、焊接過程中斷續(xù)焊等功能。對于一些高精尖工件的焊接，擁有“智慧大腦”的焊接機器人有著無可比擬的優(yōu)勢，只要給焊接機器人設(shè)定好焊接參數(shù)和運動軌跡，輕輕按動啟動按鈕，它就會自動尋位、焊接、清理焊槍，并且精確重復(fù)焊接動作，可替代24名高級焊工，焊接質(zhì)量十分穩(wěn)定。焊接機器人的“加盟”，不僅提高了生產(chǎn)效率，還顯著降低了職工的勞動強度和職業(yè)病危害風(fēng)險。車間里技術(shù)高超的焊接師傅，看著這個“搶飯碗”的新家伙，不僅毫不反感，反而很是激動，感嘆道：“再也不用佩戴著厚重的防護用品，貓著腰窩在箱型梁里，忍受著火星煙霧，一干就是好幾個小時了！黨和國家支持科技發(fā)展，切實為我們一線焊接工人謀得了福利！”弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)實訓(xùn)IRB1410弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成一、弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計背景（1）焊接工件情況：焊接工件的材料為普通碳鋼，板厚10mm。焊接工件的形狀和焊接部位（2）生產(chǎn)節(jié)拍要求：弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)能在40.5s內(nèi)完成一個工件的焊接作業(yè)。（3）作業(yè)環(huán)境條件：環(huán)境溫度為5～45℃，電源電壓為220V，作業(yè)場地長寬高分別為3200mm、3300mm、2200mm?；『笝C器人應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)實訓(xùn)二、弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)備詳情弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)備清單弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)實訓(xùn)該弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)所用工業(yè)機器人的型號為ABBIRB1410，該工業(yè)機器人具有工作范圍大、工作周期短、運行可靠、能大幅提高生產(chǎn)效率等優(yōu)點。（一）工業(yè)機器人的型號與參數(shù)ABBIRB1410機器人的具體參數(shù)弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)實訓(xùn)該弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)所用焊接電源的型號為福尼斯TPS5000。該焊接電源為全數(shù)字化微處理器監(jiān)控的逆變電源，通訊方式為PROFINET，在MIG/MAG脈沖電弧焊中的焊接電流范圍是3～500A，能夠滿足多種多樣的焊接任務(wù)。該焊接電源具有體積小巧、操作簡單、使用方便、速度較快、焊縫結(jié)實等優(yōu)點，可以瞬間將同種金屬材料永久連接，焊縫經(jīng)熱處理后，與母材強度相同，且密封性好。該焊接電源還可用于壓力容器的焊接作業(yè)。（二）焊接電源的型號與特點福尼斯TPS5000焊接電源弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)實訓(xùn)該弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)所用焊槍的型號為SRCT-308R，該焊槍包括送絲導(dǎo)管、碰撞傳感器、槍身、噴嘴和導(dǎo)電嘴等結(jié)構(gòu)。在焊接過程中，焊槍是執(zhí)行焊接操作的部件，具有使用靈活、方便快捷、工藝簡單等特點。（三）焊槍的型號與結(jié)構(gòu)SRCT-308R焊槍弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)實訓(xùn)該弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)采用YW-35DG高精度數(shù)字送絲機，該送絲機內(nèi)部包括電機、壓緊機構(gòu)、主動輪、矯正輪等結(jié)構(gòu)。送絲機安裝在機器人軸上，為焊槍自動輸送焊絲，該送絲機可安裝1.2mm和1.0mm的焊絲。（四）送絲機的型號與結(jié)構(gòu)YW-35DG高精度數(shù)字送絲機弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)實訓(xùn)該弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)采用弧焊清槍器，主要由TCP標(biāo)定尖、剪絲刀、廢料盒、氣缸、氣管和底座組成。（五）焊槍清理裝置的結(jié)構(gòu)YW-35DG高精度數(shù)字送絲機弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)實訓(xùn)三、弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)的連接布局弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)的連接布局弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)在模擬軟件中的連接在機器人仿真模擬軟件的模型中，弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)主要由弧焊機器人、焊槍、焊接工作臺、送絲機、焊接保護氣瓶、焊接電源裝置和機器人控制器等組成?；『笝C器人應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)實訓(xùn)四、弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)的通信配置該弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)使用888-3PROFINETDevice做從站，將PROFINET網(wǎng)線連接到機器人I/O板的X5接口上。PROFINET網(wǎng)線的連接方式弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)實訓(xùn)弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)的通信配置主要包括安裝GSD文件和配置系統(tǒng)參數(shù)兩部分內(nèi)容，具體步驟如下。（1）在主站端安裝工業(yè)機器人的GSD文件。（2）在虛擬示教器的主頁中單擊“控制面板”選項，然后在“控制面板”界面單擊“配置”選項。（a）（b）配置系統(tǒng)參數(shù)（1）弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)實訓(xùn)（3）設(shè)置I/O系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)，單擊“PROFINETInternalDevice”選項，然后單擊“PN_InternalDevice”選項。（a）（b）配置系統(tǒng)參數(shù)（2）弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)實訓(xùn)（4）對“PN_InternalDevice”選項中的參數(shù)進行修改，示例中配置了32個字節(jié)的輸入，32個字節(jié)的輸出。配置系統(tǒng)參數(shù)（3）弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)實訓(xùn)（5）返回上一級菜單，單擊“IndustrialNetwork”選項，然后單擊“PROFINET”選項，將“PROFINETStationName”參數(shù)設(shè)置為“robot”。（a）（b）（c）配置系統(tǒng)參數(shù)（4）弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)實訓(xùn)（6）返回上一級菜單，選擇主題中的“Communication”選項，然后單擊“StaticVLAN”選項，再單擊“X5”選項，將“Interface”參數(shù)設(shè)置為“LAN3”。（c）（d）配置系統(tǒng)參數(shù)（5）（a）（b）弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)實訓(xùn)（7）返回主題“Communication”的配置頁面，單擊“IP_Setting”選項，然后單擊“PROFINETNetwork”選項，將“Interface”參數(shù)設(shè)置為“LAN3”。（a）（b）（c）配置系統(tǒng)參數(shù)（6）（8）由于采用PROFINET做從站，因此主機IP可以不設(shè)置，也可以設(shè)置為主站中組態(tài)的IP地址程序。主站組態(tài)時從站名稱需要改為“robot”，重新啟動后即可正常通信。弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)實訓(xùn)五、弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)的程序調(diào)試與運行用夾具將工件固定在焊接變位機的操作臺上，如圖（a）所示。在焊接作業(yè)過程中，點A到點B采用圓弧焊接，點B到點C采用直線焊接，點C到點D采用圓弧焊接，點D到點A采用直線焊接，各點位置與焊道如圖（b）所示。（一）弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)的程序調(diào)試（a）弧焊機器人結(jié)構(gòu)示意圖（b）焊接工件焊道

弧焊機器人與焊接工件焊道弧焊機器人的運動軌跡弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)實訓(xùn)在RobotStudio軟件中啟動弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)的程序進行調(diào)試，其主要步驟如下。（1）在RobotStudio軟件中打開弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)的程序文件。（2）如左圖所示，打開虛擬示教器，在虛擬示教器中，進行弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)試的相關(guān)操作，具體調(diào)試步驟與搬運機器人的調(diào)試步驟相同。（3）如右圖所示，單擊圈中的“啟動”按鈕，進行程序調(diào)試。RobotStudio界面進行程序調(diào)試弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)實訓(xùn)（1）確認(rèn)弧焊機器人是否在原點位置，若不在，應(yīng)手動將弧焊機器人移動到原點位置。（二）弧焊機器人實驗平臺整體運行實驗平臺（2）首先在控制器面板上選擇“自動模式”，并在狀態(tài)欄中確認(rèn)弧焊機器人已切換至“自動”狀態(tài)；然后將弧焊機器人運行模式切換到“連續(xù)”，選擇“自動生產(chǎn)窗口”，在彈出的“重置程序指針”窗口中單擊“是”按鈕；最后調(diào)整自動運行速度，首次自動運行建議選擇50%，待系統(tǒng)運行正常后再將速度恢復(fù)為100%。該設(shè)置過程與搬運機器人應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)置步驟相同。弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)實訓(xùn)（3）在電機上電狀態(tài)下，單擊圈中的“運行”按鈕，啟動系統(tǒng)程序，觀察程序啟動后系統(tǒng)的運行情況。啟動程序運行弧焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)模擬運行點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成2點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成任務(wù)引入王師傅在新建的自動化焊接車間負(fù)責(zé)工藝檢測。這天小張完成了對點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)的初步調(diào)試。然而，當(dāng)王師傅拿到調(diào)試后點焊機器人加工的樣品時，卻緊皺眉頭。憑借多年的焊接經(jīng)驗，對工作要求嚴(yán)格的王師傅向小張?zhí)岢隽艘幌盗袉栴}，包括焊接點定位不準(zhǔn)、存在氣孔或弧坑等，由此要求小張重新對系統(tǒng)進行調(diào)試。小張被王師傅精益求精、一絲不茍的專業(yè)精神深深感染，他根據(jù)王師傅提出的問題，重新對硬件設(shè)備進行了配置，并對運行程序和數(shù)據(jù)參數(shù)做了適當(dāng)修正，最后終于使加工工件滿足了王師傅的要求。精益求精，一絲不茍點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成任務(wù)引入本任務(wù)首先對點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)進行任務(wù)分析，然后在此基礎(chǔ)上介紹點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)的硬件選型與軟件配置。精益求精，一絲不茍知識與技能要求點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成一、點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)的任務(wù)分析點焊是電阻焊的一種，它通過焊接設(shè)備的電極加壓使兩個待焊接的工件緊密接觸，然后接通電源，利用電流流經(jīng)工件接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱效應(yīng)，將工件接觸面加熱到熔化狀態(tài)，生成牢固的接合部，斷電后在外力作用下鍛壓完成工件的連接。點焊工藝過程包括預(yù)先施壓，保證工件接觸良好。接通電源，使焊接接觸面處形成熔核及塑性環(huán)。斷電鍛壓，使熔核在壓力持續(xù)作用下冷卻結(jié)晶，形成組織致密、無縮孔裂紋的焊點。點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成點焊廣泛應(yīng)用于汽車、家電和鐵路機車等相關(guān)領(lǐng)域。在實際生產(chǎn)作業(yè)中，點焊常用于薄板焊接，更適合運用點焊機器人進行自動化生產(chǎn)。點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)的主要工作是根據(jù)焊接對象的性質(zhì)與焊接工藝的要求，利用點焊機器人完成點焊過程。點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)在汽車行業(yè)中的典型應(yīng)用右圖所示為點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)在汽車行業(yè)中的典型應(yīng)用。目前，在裝配每臺汽車的車體時，大約有60%的焊點是由點焊機器人完成的。點焊機器人最初只用于增強焊接作業(yè)，后來又用于定位焊接作業(yè)，以保證拼接精度。隨著技術(shù)的發(fā)展，點焊機器人的應(yīng)用日益廣泛。點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)主要具有以下特點。1安裝面積小，工作空間大。2快速完成小節(jié)距的多點定位。例如，每0.3～0.4s移動30～50mm節(jié)距后定位。3定位精度高（±0.25mm），可確保焊接質(zhì)量。4持重大（50～100kg），便于攜帶內(nèi)裝變壓器的焊鉗。5內(nèi)存容量大，示教簡單，節(jié)省工時。6點焊速度與生產(chǎn)線速度相匹配，且安全性和可靠性好。點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成二、點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)的硬件選型點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)主要由點焊機器人、點焊鉗、點焊控制器與其他輔助設(shè)備組成。點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)的整體布置點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（一）點焊機器人點焊機器人的選型依據(jù)：（1）必須使點焊機器人實際可到達的工作空間大于焊接所需的工作空間。其中，焊接所需的工作空間由焊點位置決定。（2）點焊速度與生產(chǎn)線速度必須匹配。首先由生產(chǎn)線速度及待焊點數(shù)確定單點工作時間，機器人的單點焊接時間（含加壓、通電、維持、移位等）必須小于此值，即點焊速度應(yīng)大于或等于生產(chǎn)線的生產(chǎn)速度。（3）應(yīng)選擇內(nèi)存容量大、示教功能全、控制精度高的點焊機器人。點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（4）點焊機器人要有足夠的負(fù)載能力，其負(fù)載能力取決于所用焊鉗的形式。對于采用變壓器分離式焊鉗的機器人，其負(fù)載能力應(yīng)為30～45kg；對于采用一體式焊鉗的機器人，其負(fù)載能力應(yīng)在70kg左右。（5）點焊機器人應(yīng)具有與焊機通信的接口。若是由多臺點焊機器人構(gòu)成的柔性點焊生產(chǎn)系統(tǒng)，點焊機器人還應(yīng)具有網(wǎng)絡(luò)通信接口。（6）若需使用多臺機器人，應(yīng)研究是否采用多種型號機器人或與多點焊機及簡易直角坐標(biāo)機器人并用等問題。當(dāng)機器人空間間隔較小時，應(yīng)注意動作順序的安排，可通過機器人群控或相互間聯(lián)鎖作用來避免相互干涉。點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（二）點焊鉗點焊鉗作為點焊機器人的執(zhí)行工具，對機器人的使用性能具有很大影響。若點焊鉗選型不合理，將直接影響機器人的操作效率，同時還會對機器人的安全運行產(chǎn)生很大威脅。點焊機器人的點焊鉗必須從生產(chǎn)需求和操作特點出發(fā)，結(jié)構(gòu)上應(yīng)滿足生產(chǎn)和操作要求。由于傳統(tǒng)人工點焊操作與機器人點焊操作有很多不同之處，所以人工操作用點焊鉗與機器人用點焊鉗有很大差異。人工操作用點焊鉗與機器人用點焊鉗的特點對比點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成點焊鉗的分類1（1）根據(jù)焊接變壓器與焊鉗結(jié)構(gòu)關(guān)系的不同，點焊鉗可分為分離式、內(nèi)藏式和一體式三種。分離式點焊鉗的焊接變壓器與鉗體相分離，鉗體安裝在機器人手臂上，而焊接變壓器懸掛在機器人上方，二者之間用二次電纜相連，這樣可以減小機器人的負(fù)載，提高機器人的運動速度，但其電能利用率較低；內(nèi)藏式點焊鉗是將焊接變壓器安裝在機器人手臂內(nèi)，使其盡可能接近鉗體，變壓器的二次電纜可以在手臂內(nèi)部移動，二次電纜較短，變壓器的容量可以減小，但會使機器人本體的設(shè)計變得復(fù)雜；一體式點焊鉗是將焊接變壓器與鉗體安裝在一起，然后共同固定在機器人手臂末端的法蘭盤上，這樣可以節(jié)省能量，但會使點焊鉗重量顯著增大。點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（2）根據(jù)結(jié)構(gòu)形式與用途的不同，點焊鉗可分為X型和C型兩種。X型點焊鉗主要用于點焊水平及近于水平的焊縫；C型點焊鉗主要用于點焊垂直及近于垂直的焊縫。（a）X型焊（b）C型焊點焊鉗根據(jù)結(jié)構(gòu)形式與用途的分類（3）根據(jù)焊鉗行程的不同，點焊鉗可分為單行程點焊鉗和雙行程點焊鉗。點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（4）根據(jù)壓力驅(qū)動方式的不同，點焊鉗可分為氣動點焊鉗和伺服點焊鉗。氣動點焊鉗利用氣缸來加壓，能夠使電極完成大開、小開和閉合三個動作，電極壓力一旦調(diào)定便不能隨意變化，目前較為常用；伺服點焊鉗采用伺服電機驅(qū)動完成焊鉗的張開和閉合，焊鉗張開程度可任意選定并預(yù)置，且電極間的壓力可無級調(diào)節(jié)。伺服點焊鉗與氣動點焊鉗相比，在提高工件表面質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率和改善工作環(huán)境等方面具有優(yōu)勢。（5）根據(jù)焊接變壓器種類的不同，點焊鉗可分為工頻點焊鉗和中頻點焊鉗。（6）根據(jù)點焊鉗施加壓力大小的不同，點焊鉗可分為輕型點焊鉗和重型點焊鉗，一般地，電極施加的壓力在450kgf/cm2及以上的點焊鉗為重型點焊鉗，壓力在450kgf/cm2以下的點焊鉗為輕型點焊鉗。點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成點焊鉗的選擇2機器人點焊鉗必須與點焊工件所要求的焊接規(guī)范相適應(yīng)，其選擇的基本原則包括以下幾點。（1）根據(jù)工件的材質(zhì)和板厚，確定點焊鉗電極的最大短路電流和最大施加壓力。（2）根據(jù)工件的形狀和焊點在工件上的位置，確定點焊鉗鉗體的喉深、喉寬、電極握桿長度、最大行程和工作行程等。（3）綜合工件上所有焊點的位置分布情況，確定點焊鉗的類型，通常C型單行程點焊鉗、C型雙行程點焊鉗、X型單行程點焊鉗和X型雙行程點焊鉗四種點焊鉗比較常用。（4）在滿足以上條件的情況下，應(yīng)盡可能地減小點焊鉗的重量。對于機器人而言，減小點焊鉗重量可選擇低負(fù)載的機器人，從而提高生產(chǎn)效率。點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（三）點焊控制器點焊控制器是對時間、電流、壓力三大焊接條件進行合理控制的裝置。點焊控制器的主要功能是完成點焊過程中焊接參數(shù)輸入、點焊程序控制、焊接電流控制及焊接系統(tǒng)故障自診斷，并實現(xiàn)與機器人控制器的通信。點焊控制器點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成點焊控制器的分類1（1）根據(jù)供能方式的不同，點焊控制器可分為交流式工頻控制器、大電容儲能式控制器和逆變式電阻控制器等。目前產(chǎn)量最多、應(yīng)用最廣泛的是交流式工頻控制器，其使用容易且價格便宜，但負(fù)載功率因數(shù)低，輸入功率大，不適合超精密焊接。近年來，逆變式電阻控制器逐漸發(fā)展，它將成為今后應(yīng)用的主流。（2）根據(jù)與機器人控制器通信方式的不同，點焊控制器可分為中央結(jié)構(gòu)型和分散結(jié)構(gòu)型兩種。中央結(jié)構(gòu)型控制器是將點焊控制器作為一個模塊與機器人控制器共同安裝在一個控制柜內(nèi)，由主計算機統(tǒng)一管理并為焊接模塊提供數(shù)據(jù)，焊接過程控制由焊接模塊完成，其優(yōu)點是設(shè)備集成度高，便于統(tǒng)一管理；分散結(jié)構(gòu)型控制器是將點焊控制器與機器人控制器分開，二者通過應(yīng)答通信聯(lián)系，機器人控制柜給出焊接信號后，其焊接過程由點焊控制器自行控制，焊接結(jié)束后給機器人發(fā)出結(jié)束信號，以便機器人進行后續(xù)作業(yè)，其優(yōu)點是調(diào)試靈活、焊接系統(tǒng)可單獨使用，但需要一定距離的通信，集成度不如中央結(jié)構(gòu)型控制器高。點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成點焊控制器的分類2在實際應(yīng)用中，通常根據(jù)焊接材料選擇點焊控制器。（1）黑色金屬工件的焊接一般選擇交流式工頻控制器。因為交流式工頻控制器采用交流電放電焊接，特別適合電阻值較大的材料，同時交流式工頻控制器可通過運用單脈沖信號、多脈沖信號、周波、時間、電壓、電流、程序等各種控制方法，對被焊工件實施單點、雙點連續(xù)、自動控制、人為控制焊接，適用于鎢、鉬、鐵、鎳、不銹鋼等多種金屬的片、棒、絲料的焊接加工。其優(yōu)點是綜合效益較好、性價比較高、焊接條件范圍大、焊接回路小，并且可以廣泛點焊異種金屬。但其受電網(wǎng)電壓波動影響較大，焊接放電時間短，不適合一些特殊合金材料的高標(biāo)準(zhǔn)焊接。點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（3）需要高精度高標(biāo)準(zhǔn)焊接的特殊合金材料可選擇逆變式電阻焊機。（2）有色金屬工件的焊接一般選擇大電容儲能式控制器。因為大電容儲能式控制器是利用儲能電容放電焊接，具有對電網(wǎng)沖擊小、焊接電流集中、釋放速度快、穿透力強、熱影響區(qū)域小等特點，廣泛適用于銀、銅、鋁、不銹鋼等各類金屬的片、棒、絲料的焊接加工。大電容儲能式控制器的優(yōu)點是電流輸出更精確、穩(wěn)定，效率更高，焊接熱影響區(qū)更小，較交流式工頻控制器節(jié)能。但其設(shè)備造價較高，放電時間受儲存能量和焊接變壓器影響，設(shè)備定型后，放電時間不可調(diào)整，而且放電電容長期使用后其性能會自動衰減，衰減至一定程度后則需要更換。點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（1）電源額定電壓、電網(wǎng)頻率、焊接控制器的一次側(cè)電流、焊接電流、短路電流、連續(xù)焊接電流和額定功率。（2）最大、最小及額定電極壓力、頂鍛壓力或夾緊力。（3）最大臂伸、最小臂伸和臂間開度。（4）焊接變壓器短路時的最大功率及最大允許功率，額定級數(shù)下的短路功率因數(shù)。（5）冷卻水或壓縮空氣消耗量。（6）適用的焊件材料、厚度或斷面尺寸。（7）額定負(fù)載持續(xù)率。（8）焊機重量、焊機生產(chǎn)效率、可靠性指標(biāo)、壽命及噪聲等。在有些場合也會根據(jù)技術(shù)參數(shù)選擇點焊控制器，此時主要考慮以下參數(shù)。點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（四）其他輔助設(shè)備其他輔助設(shè)備主要有高速電機修磨機、電極壓力測試儀、點焊控制器專用電流表等。（a）高速電機修磨機（b）電極壓力測試儀（c）點焊控制器專用電流表其他輔助設(shè)備點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（1）高速電機修磨機主要用于對電極進行打磨。當(dāng)連續(xù)進行點焊操作時，電極頂端會被加熱，使其加劇氧化，接觸電阻增大，特別是當(dāng)焊接鋁合金及帶鍍層的鋼板時，容易發(fā)生鍍層物質(zhì)的黏著。即使保持焊接電流不變，隨著頂端面積的增大，電流密度也會隨之降低，造成焊接不良。因此，需要在焊接過程中定期打磨電極頂端，除去電極表面的污垢，同時還需要對頂端進行整形，使頂端的形狀與初始時的形狀保持一致。（2）電極壓力測試儀主要用于焊鉗的壓力校正。在點焊過程中，為了保證焊接質(zhì)量，電極施加壓力是一個重要的因素，需要對其進行定期測量。電極壓力測試儀分為音叉式、油壓式、負(fù)載傳感器式三種。（3）點焊控制器專用電流表主要用于設(shè)備的維護、測試點焊控制器的二次側(cè)短路電流。在點焊過程中，焊接電流的測量對于焊接條件的設(shè)定及焊接質(zhì)量的管理起到重要作用。由于焊接電流是短時間、高電流導(dǎo)通的方式，因此使用普通電流計是無法測量的，需要使用焊機專用電流表。測量電流時，將點焊控制器專用電流表的測試線在焊機的二次側(cè)線路上纏繞成環(huán)形線圈，利用此線圈感應(yīng)磁場的變化測量電流值。點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成三、點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)的軟件配置（一）工作過程分析系統(tǒng)啟動1（1）在啟動前，先打開冷卻水開關(guān)和焊接電源。（2）將機器人控制柜主電源開關(guān)合閘，等待機器人啟動完畢。（3）在“示教模式”下選擇機器人焊接程序，然后將模式開關(guān)轉(zhuǎn)至“遠(yuǎn)程模式”。（4）若系統(tǒng)沒有報警，則表明系統(tǒng)啟動完畢。點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成生產(chǎn)準(zhǔn)備2（1）選擇要焊接的產(chǎn)品。（2）將產(chǎn)品安裝在焊接臺上。開始生產(chǎn)3按下啟動按鈕，機器人開始按照預(yù)先編制的程序與設(shè)置的焊接參數(shù)進行焊接作業(yè)。當(dāng)機器人焊接完畢回到作業(yè)原點后，需手動或自動更換材料，以開始下一個循環(huán)。點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（二）系統(tǒng)參數(shù)配置不同的點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)，其參數(shù)的配置是有差異的，現(xiàn)以ABB點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)的參數(shù)配置為例進行介紹。標(biāo)準(zhǔn)I/O板及I/O信號的配置1ABB點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)I/O板的功能點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成一臺機器人最多可以連接四套點焊設(shè)備。下面以一臺機器人配置一套點焊設(shè)備為例，說明最常用的I/O信號配置情況。I/O板SW_BOARD1的信號分配點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成I/O板SW_BOARD1的信號分配續(xù)表I/O板SW_SIM_BOARD的常用信號分配點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成點焊常用參數(shù)的配置2在點焊的連續(xù)工藝過程中，需要根據(jù)材質(zhì)或工藝的特性來調(diào)整點焊過程中的運行參數(shù)，以達到工藝標(biāo)準(zhǔn)的要求。在點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)中，可用程序數(shù)據(jù)來配置這些參數(shù)，點焊作業(yè)需要設(shè)定“點焊設(shè)備參數(shù)gundata”“點焊工藝參數(shù)spotdata”“點焊鉗壓力參數(shù)forcedata”三個常用參數(shù)。（1）點焊設(shè)備參數(shù)（gundata）用于定義點焊設(shè)備指定的參數(shù)，用在點焊指令中。該參數(shù)在點焊過程中控制點焊鉗達到最佳狀態(tài)，每一個“gundata”對應(yīng)一個點焊設(shè)備。當(dāng)使用伺服點焊鉗時，需要設(shè)定的點焊設(shè)備參數(shù)如右表所示。伺服點焊鉗需要設(shè)定的點焊設(shè)備參數(shù)點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成（2）點焊工藝參數(shù)（spotdata）用于定義點焊過程中的工藝參數(shù)。點焊工藝參數(shù)是與點焊指令SpotL/J和SpotML/MJ配合使用的，當(dāng)使用伺服點焊鉗時，需要設(shè)定的點焊工藝參數(shù)如下表所示。伺服點焊鉗需要設(shè)定的點焊設(shè)備參數(shù)（3）點焊鉗壓力參數(shù)（forcedata）用于定義點焊的關(guān)閉壓力。點焊鉗壓力參數(shù)與點焊指令SetForce配合使用，當(dāng)使用伺服點焊鉗時，需要設(shè)定的點焊鉗壓力參數(shù)如下表所示。伺服點焊鉗需要設(shè)定的點焊鉗壓力參數(shù)點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成思政講堂讓機器人也有“工匠精神”“近年來，我國機器人技術(shù)發(fā)展迅猛，服務(wù)型機器人的技術(shù)水平可以達到世界前三，相信不久的將來我國工業(yè)機器人的技術(shù)水平也可以達到世界前列。很多外國科學(xué)家驚嘆于我國機器人技術(shù)的高速發(fā)展，而這與國家的規(guī)劃和引導(dǎo)是密不可分的?！边@是廣東省智能制造研究所副研究員周雪峰對我國機器人技術(shù)水平在世界上的地位所發(fā)表的見解。多年來他和他的團隊一直在智能制造、工業(yè)機器人領(lǐng)域深耕細(xì)作，努力嘗試通過技術(shù)手段將“工匠精神”灌輸?shù)綑C器人之中去。點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成思政講堂讓機器人也有“工匠精神”周雪峰團隊開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的機器人離線編程系統(tǒng)，通過自主運動規(guī)劃技術(shù)，使得機器人可以在復(fù)雜的運動路徑上實現(xiàn)更精細(xì)化的操作。此外，他們還努力讓機器人學(xué)會控制“力”。因為機器人和人的優(yōu)勢正好相反，人對位置的控制能力上較差，但是對力的感知和控制很好，所以一個工匠可以實現(xiàn)很精細(xì)化的操作，而目前機器人對位置控制能力上很強，但對力的感知和控制能力則比較弱。在進行一些復(fù)雜表面的加工時，得讓機器人學(xué)會走軌跡、控制力，保證所加工的表面每個位置的受力都是可控的，這樣才能保證加工的品質(zhì)。不論是機器人還是人，都要對品質(zhì)有著執(zhí)著的堅持和追求。通過用心研發(fā)和改善工藝，實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新和質(zhì)量精益，就是對“工匠精神”的完美踐行。點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)實訓(xùn)IRB6640點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成一、點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計背景（1）焊接工件情況：焊接工件為汽車門板，板厚2mm，焊點數(shù)量為22個，焊點直徑6mm。焊接工件情況（2）生產(chǎn)節(jié)拍要求：點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)能在50s內(nèi)完成22個焊點的焊接作業(yè)。（3）焊接質(zhì)量要求：要求焊點周圍平滑均勻過渡，無明顯的凸起或由局部擠壓造成的表面鼓起，無毛刺，焊點表面無熔化或黏附的雜質(zhì)及裂紋等缺陷。焊點的位置精度與點焊造成的工件變形應(yīng)確保在允許的范圍內(nèi)。（4）作業(yè)環(huán)境條件：環(huán)境溫度為5～45℃，電源電壓為220V，作業(yè)場地長寬高分別為5700mm、5100mm、2200mm。點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)實訓(xùn)二、點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)備詳情點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)備清單點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)實訓(xùn)該點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)所用工業(yè)機器人的型號為ABBIRB6640-235/2.55，該工業(yè)機器人加長的上臂結(jié)合了多種手腕模塊，顯著增強了對各種工藝的適應(yīng)能力。由于該工業(yè)機器人可向后彎曲到底，大大擴展了其工作范圍，十分適合在密集的生產(chǎn)線上作業(yè)。（一）工業(yè)機器人的型號與參數(shù)ABBIRB6640-235/2.55機器人的具體參數(shù)點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)實訓(xùn)ABBIRB6640-235/2.55機器人的具體參數(shù)續(xù)表點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)實訓(xùn)由于焊接工件的焊點位置都是沿著工件邊沿分布的，所以該點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)選擇X型點焊鉗，并根據(jù)以下幾點確定點焊鉗的相關(guān)參數(shù)。（二）點焊鉗的相關(guān)參數(shù)（1）根據(jù)點焊鉗的工作位置與焊接工件的形狀來選擇點焊鉗的喉深、喉寬。（2）根據(jù)焊接工件的板厚、加壓時間等條件確定電極加壓力，從而選擇氣缸直徑。（3）根據(jù)客戶要求選擇電纜的連接方式。（4）根據(jù)焊接條件來選擇手柄型號。點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)實訓(xùn)由于該點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)采用CC-Link通信方式，所以選用型號為FX3U-32M的三菱PLC。該裝置具有以下特點。（三）PLC的型號與特點（1）可將每個模塊分散到類似的生產(chǎn)線和機械設(shè)備中，能夠節(jié)省整個點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)的配線。（2）通過使用處理類似I/O信號或ON/OFF數(shù)據(jù)的模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)簡單的高速通信。（3）可以和其他廠商的多種設(shè)備進行連接，使系統(tǒng)更具靈活性。三菱FX3U-32MPLC裝置點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)實訓(xùn)在機器人仿真模擬軟件的模型中，點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)主要由點焊機器人、點焊控制器、機器人控制器、點焊鉗、空壓機、工裝夾具、冷水機、防護欄等組成。點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)的連接布局點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)的組成點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)的主要設(shè)備在模擬軟件中的連接三、點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)的連接布局點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)實訓(xùn)該點焊機器人應(yīng)用系統(tǒng)采用X型氣動點焊鉗，它是完成點焊作業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備，因此需要詳細(xì)了解其連接情況。對于雙行程氣動點焊鉗