工業機器人焊接原理與焊接程序探討

姚雪瓊

摘 要：隨著我國工業化進程的不斷加快，機器人不斷地被應用于工業領域。文章基于工業機器人在機械制造和數控設計中的焊接技能，首先對工業機器人和焊接進行了相關的概述，在這個概述的基礎上提出了工業機器人的焊接原理和焊接程序，希冀與同行探討交流。

關鍵詞：工業機器人 焊接原理 焊接程序

中圖分類號：TP249 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）07（c）-0077-02

1 工業機器人及焊接概述

1.1 工業機器人概述

工業機器人是面向工業領域的多關節機械手或多自由度的機器裝置，它能自動執行工作，是靠自身動力和控制能力來實現各種功能的一種機器。它可以接受人類指揮，也可以按照預先編排的程序運行，現代的工業機器人還可以根據人工智能技術制定的原則綱領行動。工業機器人的應用非常廣泛，其中汽車與汽車零部件制造業為最主要的應用領域，電子行業是工業機器人應用快的行業。工業機器人行業正成為受各國政府財政扶持的戰略新興產業之一。

1.2 焊接概述

焊接也稱作熔接，是兩種或兩種以上材質（同種或異種）通過加熱、加壓，或兩者并用，使兩工件產生原子間結合的加工工藝和聯接方式。目前焊接技術已經成為機械制造及其他產品的現代先進制造技術之一，廣泛應用于航空航天、石化、煤炭、冶金、礦山、建筑、橋梁、特種設備、船舶、汽車、海洋工程、部件、輕工紡織以及家用電器在等國民經濟的各個領域。

2 工業機器人焊接原理

2.1 工業機器人焊接系統構成

焊接機器人主要包括機器人和焊接設備兩部分。機器人由機器人本體和控制柜（硬件及軟件）組成。而焊接裝備，以弧焊及點焊為例，則由焊接電源（包括其控制系統）、送絲機（弧焊）、焊槍（鉗）等部分組成。對于智能機器人還應有傳感系統，如激光或攝像傳感器及其控制裝置等。焊接變位機是專用焊接輔助設備，適用于回轉工作的焊接變位以得到理想的焊接位置、姿態和焊接速度。變位機可與機器人、焊機配套使用，組成自動焊接中心，也可用于手工作業時的工件變位。焊接變位機一般由工作臺回轉機構和翻轉機構組成，通過工作臺的升降、翻轉和回轉使固定在工作臺上的工件達到所需的焊接角度，工作臺回轉采用伺服驅動控制，定位精度高，可得到滿意的焊接效果。

2.2 工業機器人焊接原理

機器人焊接主要是外部利用數字焊機或模擬焊機與機器人本體組合，內部通過GSK-Link總線通信方式、標準I/O和虛擬I/O，使機器人按照發送的指令控制機械手臂和焊機完成一系列空間軌跡來完成焊接。

（1）焊接指令：ARCON。

（2）焊接功能：向焊機輸出引弧條件和引弧指令。

（3）焊接格式。

①ARCON AC電流，AV電壓，V速度，T時間；②ARCONASF** 引弧條件文件號；范圍（0～29）。

（4）焊接參數。

焊接電流 AC：0.0～999.0A；

焊接電壓 AV：0.0～50.0V；

速度 V：0.0～4000.0mm/s；

定時器 T：0.0～99.0s

（5）焊接說明。

①執行該指令后，焊機電源開關打開，按照設定的電流電壓起弧。②執行該指令后，焊接速度以該指令指定速度執行，起弧指令到收弧指令間運動指令指定的速度不起作用。③定時器T*為起弧后延時*秒再執行插補動作。

為了安全起見，機器人需要通過【轉換】+【應用】鍵來開啟使能應用，使能應用開啟后會在示教盒界面左下方顯示“應用有效”。在應用有效的情況下，再按[轉換]+[應用]鍵可以禁用應用。另外，無論焊接指令是否已經使能，當機器人處于示教模式時，機器人不接受焊接指令，直接跳過執行。對于點動送絲、檢絲、抽絲等焊機控制功能，僅在機器人處于示教模式且焊機指令已經使能的情況下方可執行。

3 工業機器人焊接程序

以下圖焊接工件為例，使用弧焊機器人系統帶外部軸（雙軸變位機）和夾具，進行焊接程序的編輯及工件焊接。

3.1 焊接程序

（1）工件安裝與夾緊：使用平板焊接夾具，將工件放在夾具上進行夾緊固定。（2）新建程序：在示教盒打開“程序管理”，新建程序。（3）ARCON指令。（4）修改焊接參數：根據焊接材料進行焊接參數選擇和修改。（5）確定熄弧點：示教焊接機器人，使其TCP移動到工件上熄弧點，選擇ARCOF指令。（6）焊槍回安全位置或規定位置手動操作焊接機器人，使焊槍回到安全位置或規定位置。（7）示教檢查程序：在示教模式下按住【使能開關】鍵再按【前進】鍵空載運行所編程序，確認機器人TCP的運動軌跡正確后才能進行自動焊接。（8）再現運行：機器運行到安全位置，調整焊絲干伸長度、保護氣流量；光標移到程序第一行，系統切換到“再現模式”并開啟伺服使能，按下【轉換】+【應用】鍵來開啟應用使能，按下【啟動】鍵開始，自動運行程序。

3.2 焊接程序說明

一個完整的焊接歷經了從程序開頭到移動到安全位置的10個程序，具體程序和程序說明如下：（1）MAIN：程序開頭；（2）MOVJP1，V50，Z0：移動到待機位置；（3）MOVJP2，V50，Z0：移動到焊接開始位置附近；（4）MOVJP3，V50，Z0：移動到焊接點；（5）ARCONAC200，AV24，V50，T1：開始引弧，開始焊接；（6）MOVJP4，V50，Z0：移動到焊接結束位置；（7）ARCOFFAC150，AV22，T1：熄弧，焊接結束；（8）MOVJP5，V50，Z0：移動到焊接結束位置附近；（9）MOVJP6，V50，Z0：移動到安全位置；（10）END：程序結束。

工業機器人在焊接過程中還需要注意焊槍操作基礎和焊槍運行角度以及焊接電壓電流的操作注意點，只有把這些相關要素都操作好，才能最大限度地降低焊接偏差，如若發生焊接偏差，則應調整角度采用退后法焊接。

參考文獻

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