焊接机器人系统专题培训课件
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气压驱动机器人适用于易燃、易爆和灰尘大的场合。
⑵ 液压驱动
液压驱动系统的功率质量比大，驱动平稳，且系统的 固有效率高、快速性好，同时液压驱动调速比较简单， 能在很大范围实现无级调速；其主要缺点是易露油， 影响工作稳定性和定位精度，污染环境，另外需要配 备复杂的管路系统，成本较高。
液压驱动多用于要求输出力大、运动速度较低的场合。
2、电源种类
普通焊接电源（晶闸管） 具有减少短路过渡飞溅的气体保护焊接电源
（波形控制，表面张力过渡）
颗粒过渡或者射流过渡用大电流电源
（晶闸管，FS 100%，射流过渡MAG焊、粗丝大电流CO2保护潜弧焊或双丝焊）
特殊功能焊接电源
（方波交流电源、带专家系统的协调控制电源和模糊控制电源等）
2、点焊装置
装备组成
焊钳； 变压器； 定时器。
结构形式
变压器与机器人分离； 变压器装在机器人的上臂上； 变压器与焊钳组合成一体式。
一体式焊钳
① 气动焊钳
其电极的张开和闭合由压缩空 气通过气缸驱动。一般有两个局限： 一是电极的张开度一般只有两级， 大的张开度（大冲程）主要是为了 方便把焊钳深入工件较深的部位， 不会发生焊钳和工件的干涉或者碰 撞；小的张开度（小冲程）是在连 续点焊时，为了减小焊钳开合的时 间，提高工作效率。焊钳的电极开 合度在编程时根据工件情况进行设 定。二是电极的压紧力一旦设定， 在焊接过程中不能变动。
6焊接机器人系统
第一节 焊接机器人概论
一、焊接机器人的定义
工业机器人是一种多用途的、可重复编程的自
动控制操作机，具有三个或更多可编程的轴，用于 工业自动化领域。
焊接机器人是从事焊接作业（包括切割与喷涂）
的工业机器人。
二、焊接机器人的分类
1、按用途来分
弧焊机器人
点焊机器人
2、按构形来分
侧置式（摆式）结构
送丝装置
1、送丝机
（安装方式，送丝轮，控制方式，送丝方式）
2、送丝软管
（结构，送丝导管）
3、焊枪
（鹅颈弯曲角，TCP的调整，拉丝焊枪）
防撞传感器
影响送丝稳定性的因素
送丝机的送丝速度控制精度不高； 送丝轮的压紧力不适合； 送丝导管和焊丝的直径不匹配； 焊丝表面铜镀层脱落； 导丝管过长或者弯曲角度过大； 焊枪鹅颈角度不合适；
Unimate机器人
第二节 焊接机器人系统的基本配置
内容
焊接机器人操作机 机器人焊接系统 外围设备
一、焊接机器人操作机的选择
1、自由度：
焊接机器人基本都属于6轴关节式，其 中1、2、3轴的运动是把焊枪（焊钳） 送到焊接位置，而4、5、6轴的运动是 解决焊枪（焊钳）的姿态问题。
2、驱动方式：
点位控制型机器人主要用于点焊作业。
（2） 连续轨迹控制（CP）型
机器人各关节同时作受控运动，使机器人终端按预期的 轨迹和速度运动，为此各关节控制系统需要实时获取驱 动机的角位移和角速度信号。
连续轨迹控制只要用于弧焊机器人。
5、按驱动方式来分
⑴ 气压驱动
气压驱动的主要优点是气源方便，驱动系统具有缓冲作 用，结构简单，成本低，易于保养；主要缺点是功率质 量比小，装置体积大，定位精度不高。
六、机器人焊接的发展阶段
1、示教再现 2、离线编程 3、自主编程
七、机器人焊接发展概况
自1962年美国推出实际上第一台Unimate型和Versatran 型工业机器人以来，机器人已经广泛应用于各行各业， 主要进行焊接、装配、搬运、加工、喷涂、码垛等复杂 作业，其中半数以上为焊接机器人。
Versatran机器人
平行四边形结构
3、按结构坐标系特点来分
直角坐标型 球坐标型
圆柱坐标型 全关节型
4、按受控运动方式来分
（1）点位控制（PTP）型
机器人受控方式为自一个点位目标移向另一个点位目标， 只在目标点上完成操作。要求机器人在目标点上有足够的 定位精度。相邻目标点间的运动方式有两种：一是各关节 驱动机以最快速度趋近终点，各关节视其转角大小不同而 到达终点有先有后；一是各关节同时趋近终点，由于各关 节运动时间相同，所以角位移大的运动速度较高。
ii 焊钳的张开度可以根据工件情况任意调节，只要不发生干涉或者碰撞，可以 尽可能减小张开度，以减少焊钳开合时间，提高焊接效率。
无刷电动机原理
三、焊接机器人系统组成
机器人操作机 变位机 控制器 焊接系统 焊接传感器 中央控制计算机 安全设备
焊接机器人控制系统结构原理
四、机器人的应用方式
1、机器人工作单元 2、带机器人的生产线
五、机器人焊接的主要优点
1、焊接质量高，稳定性好； 2、可提高劳动生产率； 3、改善劳动条件； 4、降低工人技术操作水平； 5、缩短产品更新换代周期； 6、降低生产成本； 7、柔性化程度高，可实现小批量产品的焊接自动化； 8、在各种极限条件下完成焊接作业。
各关节（轴）的运动基本采用交流伺 服电机驱动。由于交流伺服电机没有 碳刷，动特性好，负载能力强，机械 臂运动速度快，故障率低，免维护时 间长。
3、机构形式：
二、机器人焊接系统的选择 1、弧焊装置
焊接电源 1、负载持续率
FS负载 负持 载续 持运 续止 行 运时 时 行 1间 间 0时 ％ 0＋ 间 ＝ Tt 休 10% 0 I2 f F SIe2FeS If F FeS S Ie
⑶ 电百度文库驱动
易于控制，运动精度高，使用方便，成本低廉，驱动效率 高，不污染环境，是最普遍、应用最多的驱动方式。
电气驱动可细分为步进电机驱动、直流电机驱动、无刷直 流电机驱动、交流伺服电机驱动等多种方式。无刷电机驱 动有着最大的转矩质量比，由于没有电刷，其可靠性极高， 几乎不需任何维护。
直流伺服电动机原理
② 电动焊钳
其电极的张开和闭合是由伺服电机驱动及码盘反馈闭环控制，张开度可以根据 需要在编程时任意设定，而且电极间的压紧力（由电机电流控制）也能实现无级 调节。这种具有以下优点：
i 大幅度降低每一个焊点的焊接周期。由于焊钳张合的整个过程都由计算机精 确监控，所以机器人在焊点间移动过程中，焊钳就可以闭合；焊完一点后，焊钳 一边打开，机器人就可以一边移动，而不必象气动焊钳那样必须等焊钳完全张开 后才能移动，也不必等机器人到位后才开始闭合。
⑵ 液压驱动
液压驱动系统的功率质量比大，驱动平稳，且系统的 固有效率高、快速性好，同时液压驱动调速比较简单， 能在很大范围实现无级调速；其主要缺点是易露油， 影响工作稳定性和定位精度，污染环境，另外需要配 备复杂的管路系统，成本较高。
液压驱动多用于要求输出力大、运动速度较低的场合。
2、电源种类
普通焊接电源（晶闸管） 具有减少短路过渡飞溅的气体保护焊接电源
（波形控制，表面张力过渡）
颗粒过渡或者射流过渡用大电流电源
（晶闸管，FS 100%，射流过渡MAG焊、粗丝大电流CO2保护潜弧焊或双丝焊）
特殊功能焊接电源
（方波交流电源、带专家系统的协调控制电源和模糊控制电源等）
2、点焊装置
装备组成
焊钳； 变压器； 定时器。
结构形式
变压器与机器人分离； 变压器装在机器人的上臂上； 变压器与焊钳组合成一体式。
一体式焊钳
① 气动焊钳
其电极的张开和闭合由压缩空 气通过气缸驱动。一般有两个局限： 一是电极的张开度一般只有两级， 大的张开度（大冲程）主要是为了 方便把焊钳深入工件较深的部位， 不会发生焊钳和工件的干涉或者碰 撞；小的张开度（小冲程）是在连 续点焊时，为了减小焊钳开合的时 间，提高工作效率。焊钳的电极开 合度在编程时根据工件情况进行设 定。二是电极的压紧力一旦设定， 在焊接过程中不能变动。
6焊接机器人系统
第一节 焊接机器人概论
一、焊接机器人的定义
工业机器人是一种多用途的、可重复编程的自
动控制操作机，具有三个或更多可编程的轴，用于 工业自动化领域。
焊接机器人是从事焊接作业（包括切割与喷涂）
的工业机器人。
二、焊接机器人的分类
1、按用途来分
弧焊机器人
点焊机器人
2、按构形来分
侧置式（摆式）结构
送丝装置
1、送丝机
（安装方式，送丝轮，控制方式，送丝方式）
2、送丝软管
（结构，送丝导管）
3、焊枪
（鹅颈弯曲角，TCP的调整，拉丝焊枪）
防撞传感器
影响送丝稳定性的因素
送丝机的送丝速度控制精度不高； 送丝轮的压紧力不适合； 送丝导管和焊丝的直径不匹配； 焊丝表面铜镀层脱落； 导丝管过长或者弯曲角度过大； 焊枪鹅颈角度不合适；
Unimate机器人
第二节 焊接机器人系统的基本配置
内容
焊接机器人操作机 机器人焊接系统 外围设备
一、焊接机器人操作机的选择
1、自由度：
焊接机器人基本都属于6轴关节式，其 中1、2、3轴的运动是把焊枪（焊钳） 送到焊接位置，而4、5、6轴的运动是 解决焊枪（焊钳）的姿态问题。
2、驱动方式：
点位控制型机器人主要用于点焊作业。
（2） 连续轨迹控制（CP）型
机器人各关节同时作受控运动，使机器人终端按预期的 轨迹和速度运动，为此各关节控制系统需要实时获取驱 动机的角位移和角速度信号。
连续轨迹控制只要用于弧焊机器人。
5、按驱动方式来分
⑴ 气压驱动
气压驱动的主要优点是气源方便，驱动系统具有缓冲作 用，结构简单，成本低，易于保养；主要缺点是功率质 量比小，装置体积大，定位精度不高。
六、机器人焊接的发展阶段
1、示教再现 2、离线编程 3、自主编程
七、机器人焊接发展概况
自1962年美国推出实际上第一台Unimate型和Versatran 型工业机器人以来，机器人已经广泛应用于各行各业， 主要进行焊接、装配、搬运、加工、喷涂、码垛等复杂 作业，其中半数以上为焊接机器人。
Versatran机器人
平行四边形结构
3、按结构坐标系特点来分
直角坐标型 球坐标型
圆柱坐标型 全关节型
4、按受控运动方式来分
（1）点位控制（PTP）型
机器人受控方式为自一个点位目标移向另一个点位目标， 只在目标点上完成操作。要求机器人在目标点上有足够的 定位精度。相邻目标点间的运动方式有两种：一是各关节 驱动机以最快速度趋近终点，各关节视其转角大小不同而 到达终点有先有后；一是各关节同时趋近终点，由于各关 节运动时间相同，所以角位移大的运动速度较高。
ii 焊钳的张开度可以根据工件情况任意调节，只要不发生干涉或者碰撞，可以 尽可能减小张开度，以减少焊钳开合时间，提高焊接效率。
无刷电动机原理
三、焊接机器人系统组成
机器人操作机 变位机 控制器 焊接系统 焊接传感器 中央控制计算机 安全设备
焊接机器人控制系统结构原理
四、机器人的应用方式
1、机器人工作单元 2、带机器人的生产线
五、机器人焊接的主要优点
1、焊接质量高，稳定性好； 2、可提高劳动生产率； 3、改善劳动条件； 4、降低工人技术操作水平； 5、缩短产品更新换代周期； 6、降低生产成本； 7、柔性化程度高，可实现小批量产品的焊接自动化； 8、在各种极限条件下完成焊接作业。
各关节（轴）的运动基本采用交流伺 服电机驱动。由于交流伺服电机没有 碳刷，动特性好，负载能力强，机械 臂运动速度快，故障率低，免维护时 间长。
3、机构形式：
二、机器人焊接系统的选择 1、弧焊装置
焊接电源 1、负载持续率
FS负载 负持 载续 持运 续止 行 运时 时 行 1间 间 0时 ％ 0＋ 间 ＝ Tt 休 10% 0 I2 f F SIe2FeS If F FeS S Ie
⑶ 电百度文库驱动
易于控制，运动精度高，使用方便，成本低廉，驱动效率 高，不污染环境，是最普遍、应用最多的驱动方式。
电气驱动可细分为步进电机驱动、直流电机驱动、无刷直 流电机驱动、交流伺服电机驱动等多种方式。无刷电机驱 动有着最大的转矩质量比，由于没有电刷，其可靠性极高， 几乎不需任何维护。
直流伺服电动机原理
② 电动焊钳
其电极的张开和闭合是由伺服电机驱动及码盘反馈闭环控制，张开度可以根据 需要在编程时任意设定，而且电极间的压紧力（由电机电流控制）也能实现无级 调节。这种具有以下优点：
i 大幅度降低每一个焊点的焊接周期。由于焊钳张合的整个过程都由计算机精 确监控，所以机器人在焊点间移动过程中，焊钳就可以闭合；焊完一点后，焊钳 一边打开，机器人就可以一边移动，而不必象气动焊钳那样必须等焊钳完全张开 后才能移动，也不必等机器人到位后才开始闭合。