工业机器人点焊工作站认识
焊接机器人工作站简介
焊接机器人工作站简介首钢莫托曼机器人有限公司（SGM）是专门从事工业机器人及其自动化生产线设计、制造及销售的中日合资公司。
公司成立于1996年8月23日，注册资金700万美元，由首钢总公司（45％）、日本株式会社安川电机（43％）和日本岩谷产业株式会社（12％）共同投资，总部位于北京经济技术开发区。
SGM主营日本安川MOTOMAN系列机器人产品，广泛应用于弧焊、点焊、涂胶、切割、搬运、码垛、喷漆、科研及教学。
安川新推出的洁净机器人和双臂机器人是MOTOMAN机器人的开拓性产品，SGM今后会不断推出更多高性能、高精度、高可靠性的新型MOTOMAN机器人。
SGM的产品遍布汽车、摩托车、家电、烟草、陶瓷、工程机械、矿山机械、物流、铁路机车等诸多行业。
为促进企业发展、提升行业知名度，SGM每年都会参展多个大型行业应用展会，SGM拥有一批优秀的工程设计、项目调试人员，在机器人工作站及各种大中型机器人自动化系统生产线的研发、制造、调试及运行维护等方面具有成熟经验和较高水平，在应用技术上获得了多项国家专利。
SGM在不断发展壮大的过程中不断提高系统设计的精准性，这大大提高了系统设备的使用可靠性。
机器人本体专门为点焊而设计，其上臂内藏点焊用的电缆，气管与水管，它与高性能NX100控制柜及配备6.5”LCD彩色显示触摸屏的示教盒的结合，使MOTOMAN-ES系列机器人极大程度地完善了点焊系统。
NX100可同时协调控制多达36个轴，可以实现机器人6轴+电动点焊钳1轴+行走轴1轴，可四台点焊机器人单元的同时协调动作。
并且，由于控制柜命令的运行数度提高1倍从而缩短了作业周期。
有负载重量为165KG到200KG达到了机械人精度运动的最大承重量。
机器人运用高精度控制算法缩短了命令响应的滞后时间，它是安川独有的“高级机器人动作（ARM）”控制特点之一。
因此，机器人的诡计重复精度可以提高50％。
误差补偿功能（选项）使机器人绝对位置精度提高2到5倍。
焊接机器人工作站 方案设计
实用文档目录一、工件基础资料及工件工艺要求 (2)1.1对被焊工件的要求 (2)二、工作环境 (2)三、机器人工作站简介 (2)3.1焊接工艺 (2)3.2工作站简述 (2)3.3机器人工作站布局: (图中形状，尺寸仅供参考) (2)3.4机器人工作站效果图 (3)3.5机器人工作站动作流程 (3)四、配置清单明细表 (4)五、关键设备的主要参数及配置 (5)六、电气控制系统 (6)七、双方职责及协作服务 (7)7.2需方职责 (7)7.2供方职责 (7)八、工程验收及验收标准 (7)九、质量保证及售后服务 (8)十、技术资料的交付 (9)十一、其它约定................................................... 错误！未定义书签。
附件一 KUKA机器人 (9)1.1 KUKA KR6弧焊机器人： (10)1.2机器人系统： (10)一、工件基础资料及工件工艺要求1.1对被焊工件的要求✧工件误差：精度误差、位置误差、焊缝间隙误差。
✧工件焊缝周围10mm内不能有影响焊接质量的油、水分和氧化皮。
✧工件上不能有影响定位的流挂和毛刺等缺陷。
✧工件的尺寸偏差不能超过 1 mm。
✧不同工件在夹具定位后焊缝位置度重复定位偏差不超过 1 mm。
✧坡口的焊缝间隙小于1mm,大于1mm需人工打底。
二、工作环境2.1电源：3相AC380V ，50Hz±1Hz ，电源的波动小于10%。
2.2工作温度：5℃～ 45℃。
2.3工作湿度：90%以下。
三、机器人工作站简介3.1焊接工艺✧焊接方式;人工定焊组对、人工示教，机器人满焊。
✧焊接方法：MIG/MAG✧保护气体：80%Ar+20%CO2。
✧焊丝直径：1.0/1.2mm。
✧焊丝形式：盘/桶装。
✧焊接的可达率：机器人焊枪可达范围，不可达区域由人工补焊。
✧工件装卸方式：人工装配。
✧物流方式：人工、行吊。
3.2工作站简述✧本案设备采用单工位三班制，每班工作时间8小时，并且设备满足24小时三班连续作业工作能力。
焊接机器人工作站方案
3.劳动强度：焊接机器人工作站降低劳动强度，改善作业环境。
4.经济效益：焊接机器人工作站的投入使用，有助于降低生产成本，提高企业竞争力。
本方案旨在为企业提供一套合法合规、高效可靠的焊接机器人工作站解决方案。在实施过程中，需根据企业实际情况进行适当调整与优化，以确保方案的实施效果。
-焊接：焊ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ机器人按照预设程序进行焊接。
-下料：焊接完成后，人工取下工件。
四、方案实施
1.操作人员培训：对操作人员进行焊接机器人技术培训，使其熟练掌握设备操作、编程及维护。
2.设备安装调试：按照设计方案，完成焊接机器人、焊接设备、工装夹具等设备的安装与调试。
3.焊接工艺试验：通过调整焊接参数，优化焊接工艺，确保焊接质量。
4.生产运行：按照焊接工艺要求，组织生产运行。
五、质量保证与售后服务
1.提供详细的设备操作、维护说明书。
2.设备质保期内，提供免费维修、保养服务。
3.设备质保期外，提供有偿维修、保养服务。
4.建立客户档案，定期回访，了解设备运行情况。
六、效益分析
1.生产效率：焊接机器人工作站可替代多名熟练焊工，显著提高生产效率。
2.提高焊接质量，减少焊接缺陷。
3.降低劳动强度，改善作业环境。
4.实现焊接过程的自动化、智能化。
三、方案设计
1.机器人选型
根据焊接工件的特点及生产需求，选用六轴关节式焊接机器人。该机器人具有以下优点：
（1）灵活性好，适用于各种焊接工艺。
（2）精度高，重复定位精度±0.1mm。
（3）负载能力强，可满足不同焊接工件的搬运需求。
5.作业流程
（1）工件上料：人工将工件放置在工装夹具上。
[工业机器人技术][郝巧梅,刘怀 (6)[36页]
![[工业机器人技术][郝巧梅,刘怀 (6)[36页]](https://img.taocdn.com/s3/m/7fe3fcdc9b6648d7c1c746e9.png)
工业机器人技术
6.2.3 工业机器人弧焊工作站的工作过程
Robotics
11/3/2020
图 6-8 工业机器人弧焊送丝机 1-加压螺母 2-加压轮 3-送丝轮 4-送丝电动机 5-驱动轮 6-绝缘 衬垫
工业机器人技术
5. 焊接变位机
焊接变位机承载工件及 焊接所需工装，如图6-9所 示，主要作用是在焊接过程 中实现将工件进行翻转变位， 以便获得最佳的焊接位置， 可缩短辅助时间，提高劳动 生产率，改善焊接质量，是 机器人焊接作业不可缺少的 周边设备。
Robotics
组成：华数HSR-JR608机器人本体（如图6-4所示）、控制柜（如 图6-5所示）以及示教器。
图 6-4 华数 HSR-JR608 机器人本体及焊枪 1-焊枪 2-机器人本体
11/3/2020
图 6-5 弧焊机器人控制柜
工业机器人技术
2. 弧焊焊接电源
弧焊焊接电源是为电 弧焊提供电源的设备，焊 接电源NBM-500R如图6-6 所示。机器人控制柜通过 焊接指令电缆向焊接电源 发出控制指令，如焊接参 数（焊接电压、焊接电 流）、起弧、息弧等。
11/3/2020
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图 6-6 NBM-500R 焊接 电源
工业机器人技术
Robotics
3. 焊枪
作用： 焊枪将焊接电源的大电流产生的热量聚集在焊枪的终端来熔化焊丝，熔 化的焊丝渗透到需焊接的部位，冷却后，被焊接的物体牢固地连接成一体。
类型：电缆外置式和电缆内藏
a)电缆外置式机器人气保焊枪
（7） 为焊接柔性生产线提供技术基础。
工业机器人技术
6.2.1 工业机器人弧焊工作站的工作任务 工作任务：低压电气柜柜体的焊接生产
工业机器人点焊工作站的系统设计
《工业机器人工作站系统集成》
《工业机器人工作站系统集成》
常州机电
知识准备
二、电阻焊接控制装置IWC5-10136C IWC5-10136C电阻焊接控制装置为逆变式焊接电源，采用微电脑控制，具备高性 能和高稳定性的特点，可以按照指定的直流电流进行定电流控制，具有步增机 能以及各种监控及异常检测机能。 1．IWC5焊接电源的技术参数
《工业机器人工作站系统集成》
常州机电
知识准备
2) 焊接变压器小型化 焊接变压器的铁芯截面积与输入交流频率成反比， 故中频输入可减小变压器铁芯截面积，减小了变压器的体积和重量。尤其适合 点焊机器人的配套需要，焊机轻量化，减小机器人的驱动功率，提高性价比。
3) 电流控制相应速度提高 1kHz左右频率电流控制响应速度为1ms，比工频 电阻焊机响应速度提高20倍，从而可以方便地实现焊接电流实时控制，形成多 种焊接电流波形，适合各种焊接工艺需要，飞溅减少，电极寿命提高，焊点质 量稳定。
表3-10 IWC5-10136C电阻焊接控制装置技术参数
额定电压及周波数
额定电压 焊接电源周波、415V、440V、480V±15% 50Hz/60Hz（自动切换） 在控制器内部从焊接电源引出 约80VA（无动作时） 强制式空气冷却
冷却条件
IGBT 单元
《工业机器人工作站系统集成》
常州机电
知识准备
2) 恒定热量控制 在点焊中，随着焊点数的增加，电极顶端的直径就会增大 ，以及电极的氧化，导致电极间的电压下降。通过恒定热量控制，使焊接电流 随着电极的损耗而逐步加大，保证两者乘积也就是功率的值不变。 恒定热量控制与定电流控制相比，其优点是发生的飞溅比较少。但是恒定热量 控制方式无法像定电流控制方式一样直接设定焊接电流，因此使用比较麻烦。 6．IWC5焊接电源系统连接 (1) IWC5焊接电源的配线 IWC5焊接电源的配线如图3-25所示。
第七章 工业机器人工作站及生产线
它可以形成两个工位。但对由两台两轴变位机组成的工作站来说， 操作者装卸工件时，需在两个变位机之间来回走动，每天要走许多路； 但工件焊接时都能作倾斜变位，又可作旋转(自转)运动，有利于保证焊 接质量。
2. 旋转-倾斜变位机与弧焊机器人组合的工作站 图7.5 一台五轴双L型变位机和弧焊机器人组成的工作站。（P222）
一种由两台6 kg弧焊机器人及一台120 kg搬运机器人组成的工作站。 工件用气动夹具装夹在托盘上。共有两个托盘，一个由搬运机器人抓起 递给两台弧焊机器人同时焊接，而另一个托盘放在托盘支架上由操作者 进行装卸工件。随着机器人售价的降低，这种组合的弧焊机器人工作站 的应用日益增多。
图7.9 弧焊机器人 与搬运机器人组合 的工作站（P226）
推土机台车架弧焊机器人工作站，采用两台翻转变位机形成两个工位。 为了使机器人能达到两个翻转变位机上工件的各个焊接位置，机器人安 放在两个组成十字形的滑轨上，使之能沿工件长度方向和两个翻转变位 机之间的方向移动。因工件又重又长，重心又偏向一侧，而且组装时只 进行简单的定位焊，为了避免工件翻转时受力过大使定位焊点开裂，选 用头座和尾座双主动的翻转变位机，使工件在转动时不传递力矩。翻转 变位机的转盘和机器人的十字滑轨都由交流伺服电动机驱动，编码器反 馈位置信息，可以任意编程定位。采用了带自锁的液压夹具。这种夹具 不仅夹紧力大，而且在突然断电后，即使液压系统完全失压，工件无论 处于何种位置也不会脱落。
第七章 工业机器人工作站及生产 线
7.1 焊接机器人
7.1.1 焊接机器人系统的组成和分类
机器人要完成焊接作业必须依赖控制系统与辅助设备的支持和配合。 完整的焊接机器人系统一般由以下几个部分组成：机器人操作机、变位 机、控制器、焊接系统(专用焊接电源、焊枪或焊钳等)、焊接传感器、 中央控制计算机和相应的安全设备等。
工业机器人典型应用—点焊站—Timer参数设置
序号
步骤示例
按键 操作提示
1
选择“TPD”
2
选择“PEd”
3 设置焊接参数
TPD参数设定
TP内部单元2的参数“瞬时启动”有效
序号
步骤示例
按键 操作提示
3
输入“2”，再回车确定数值
使用移动键，将想要变更的参数移动 4
到最上行，选择“Edit”
3 设置焊接参数
TPD参数设定
TP内部单元2的参数“瞬时启动”有效
工业机器人点焊站系统集成
项目四 焊接编程
Timer参数设置
目录
点焊机控制器
Timer操 作界面
设置焊接参数
第一部分
焊接工艺结构
1 点焊机控制器
点焊机控制器是控制焊接的电流、通电时间及电极压力等参数，本站采用小 原控制器OBARA/STN21，由控制箱和TIMER控制盒组成。在焊接中，根据 焊接材料的工艺参数，通过TIMER控制盒人机交互界面设置焊接工艺参数 （电流、时间和压力），控制焊接过程，输出热量，实现焊接。
在上下翻转，选择“HEAT1”
3
在左右翻转，选择“系列5”
将HEAT1放到最上行，选择“Edit”
4
输入“10”，用回车键确定数值
5
确认替换数值，按“Home”键回复到初始画面
3 设置焊接参数
TMD参数设定
将计时器内部焊接条件的组3的启动5的焊接1电流设定在10.0kA。
序号
步骤示例
按键 操作提示
1
选择“TMD”
2
输入“3”，选择3组后再按回车键确定数值
3 设置焊接参数
TMD参数设定
将计时器内部焊接条件的组3的启动5的焊接1电流设定在10.0kA。
1.1工业机器人工作站系统认识
任务1.1 工业机器人工作站系统 认识
1 任务描述 2 学习目标 3 知识准备 4 任务实施
目录
CONTENTS
01 任 务 描 述
任务描述
任务描述： 通过学习，了解典型工业机器人工作站的概念、定义、结构、组成、及应用场合。
02 学 习 目 标
学习目标
学前准备：
1. 准备FANUC工业机器人说明书 2. 查阅资料，了解工业机器人的工作原理、结构、组成 学习目标：
5
涂胶机器人工作站
用于汽车 挡风玻璃涂胶
6
点焊工作站
用于金属部件 的点焊加工
任务实施
任务实施：
根据下图机器人工作站图片及相关信息，查阅资料，叙述相应工作站的结构组成、工作原理
。 序号
机器人工作站图片
机器人工作站名称
机器人工作站用途
7
搬运机器人工作站
配合货物传送线，用于纸 箱包装的货物搬运
8
视觉检测机器人工作站
知识准备
预备知识： 2.机器人的选型 （6）速度
这个参数与每一个用户息息相关。事实上，它取决于在该作业需要完成的Cycle Time 。规格表列明了该型号机器人最大速度，但我们应该知道，考量从一个点到另一个点的 加减速，实际运行的速度将在0和最大速度之间。
知识准备
预备知识： 2.机器人的选型 （7） 本体重量
04 任 务 实 施
任务实施
任务实施：
根据下图机器人工作站图片及相关信息，查阅资料，叙述相应工作站的结构组成、工作原理
。 序号
机器人工作站图片
机器人工作站名称
机器人工作站用途
1
搬运机器人工作站
用于数控机床上下料
工业机器人典型应用—点焊站—焊接示教流程及工艺程序结构
1 焊接工艺结构
点焊示教流程分析
点焊示教较为简单，除了点焊位置使用点焊指令外，其余全部 由运动指令组成。
序号
轨迹说明
使用指令
1 机器人TCP从HOME到达P1避让点、P2避 PTP指令
最大允许烧损 EG_WEAR_MAX，则将发出一条信息。然后必须更换电极头。
2 焊接状态键
首次/周期性初始化
首次初始化 在调试时； 每次更换电极头之后
周期性初始化 电极头修磨之后必须进行周期性初始化
2 焊接状态键
状态键首次初始化
首要条件 运行方式T1或T2 卡钳已校准 卡钳已调校定径 卡钳安装了新的电极头 在配置里面设置了“首次初始化力值
最大允许烧损EG_WEAR_MAX，则将发出一条信息，然后必须更换电极头。
2 焊接状态键
脱开（解耦）\靠上 （耦合）
当点焊系统配置了多个焊钳，且在焊接过程中需要更换焊钳，则需要脱 开\靠上状态键实现更换焊钳。
状态
功能说明
1. 通过卡钳状态键选卡钳。
2. 通过状态键通过脱开（解耦）来脱开卡钳。
1. 通过卡钳状态键选卡钳。
2. 通过状态键靠上（耦合）来靠上卡钳。
2 焊接状态键
脱开（解耦）\靠上 （耦合）
当点焊系统配置了多个焊钳，且在焊接过程中需要更换焊钳，则需要脱 开\靠上状态键实现更换焊钳。
状态
功能说明
1. 通过卡钳状态键选卡钳。
2. 通过状态键通过脱开（解耦）来脱开卡钳。
1. 通过卡钳状态键选卡钳。
2. 通过状态键靠上（耦合）来靠上卡钳。
焊接机器人的控制原理及应用讲解学习
焊接机器人的控制原理及应用焊接机器人是一种高度自动化的焊接设备，是焊接自动化的革命性进步，它突破了焊接刚性自动化传统方式，开拓了一种柔性自动化新方式。
在大三上学期的认识实习过程中，已经在长力机械厂有所接触。
焊接机器人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。
一、我国焊接机器人技术的发展历史焊接机器人技术的发展我国开发工业机器人晚于美国和日本，起于20世纪70年代，早期是大学和科研院所的自发性的研究。
到80年代中期，全国没有一台工业机器人问世。
而在国外，工业机器人已经是个非常成熟的工业产品，在汽车行业得到了广泛的应用。
鉴于当时的国内外形势，国家“七五”攻关计划将工业机器人的开发列入了计划，对工业机器人进行了攻关，特别是把应用作为考核的重要内容，这样就把机器人技术和用户紧密结合起来，使中国机器人在起步阶段就瞄准了实用化的方向。
与此同时于1986年将发展机器人列入国家"863"高科技计划。
在国家"863"计划实施五周年之际，邓小平同志提出了"发展高科技，实现产业化"的目标。
在国内市场发展的推动下，以及对机器人技术研究的技术储备的基础上，863主题专家组及时对主攻方向进行了调整和延伸，将工业机器人及应用工程作为研究开发重点之一，提出了以应用带动关键技术和基础研究的发展方针，以后又列入国家"八五"和"九五"中。
经过十几年的持续努力，在国家的组织和支持下，我国焊接机器人的研究在基础技术、控制技术、关键元器件等方面取得了重大进展，并已进入使用化阶段，形成了点焊、弧焊机器人系列产品，能够实现小批量生产。
二、焊接机器人的组成常规的弧焊机器人系统由以下5部分组成。
机器人焊接工作站
机器人焊接工作站机器人焊接工作站是一种自动化焊接设备，它通过预先编程的程序，能够完成各种焊接任务。
它具有高效、精准、稳定的特点，广泛应用于汽车制造、航空航天、电子电器等行业。
下面我们将详细介绍机器人焊接工作站的组成、工作原理以及应用领域。
首先，机器人焊接工作站由机器人、焊接设备、控制系统和安全系统组成。
机器人是整个工作站的核心，它能够根据预先设定的程序，进行精准的动作控制。
焊接设备包括焊枪、焊丝等，用于实际的焊接操作。
控制系统则负责指挥机器人和焊接设备的工作，保证整个焊接过程的稳定性和精准度。
安全系统则是为了保障操作人员和设备的安全，包括防护罩、安全传感器等。
其次，机器人焊接工作站的工作原理是通过预先编程的程序，控制机器人和焊接设备的动作，实现焊接操作。
首先，操作人员需要设定焊接工艺参数和焊接路径，并将其输入到控制系统中。
然后，机器人根据这些参数和路径进行动作控制，完成焊接操作。
在整个焊接过程中，控制系统会实时监测焊接质量和设备状态，确保焊接质量和工作安全。
最后，机器人焊接工作站在汽车制造、航空航天、电子电器等行业有着广泛的应用。
在汽车制造领域，机器人焊接工作站能够实现车身焊接、零部件焊接等工艺，提高生产效率和焊接质量。
在航空航天领域，机器人焊接工作站能够完成航空器构件的精密焊接，确保航空器的安全性和可靠性。
在电子电器领域，机器人焊接工作站能够完成电子零部件的精细焊接，提高产品的稳定性和可靠性。
综上所述，机器人焊接工作站是一种高效、精准、稳定的自动化焊接设备，具有广泛的应用前景。
随着工业自动化水平的不断提高，机器人焊接工作站将在更多领域发挥重要作用，推动工业生产的发展。
机器人焊接工作站基本构成
（５）防护 这几年比较强调这一点 ，主要是因为焊接 时焊渣飞溅 ，造成夹具中气缸或其他定位元件 的损伤，从 而加大生产成本。有时由于外购件 采购周期 长，影响生产 周期 ，所以要将易受损伤的元件做好 防护措施。
（６）检测 首先 ，夹具必须经过 三坐标 检测达到 图 样 的基本要求 ；其次 ，有 的散件焊 接时操 作工人容 易缺 放 ，应设置缺件检测 。
需要还配备检具 、专机等其他设备 。本 文着 重说 明机械 部分 的构成及应用 。
１。机器人系统的确定及方案的确立 首先 ，依据夹具焊接 是点焊还 是弧焊 ，来确 定机器 人的基本型号 。 其次 ，先确定产品的焊接工序 ，然后根据产 品需 要 焊接的部分来确定焊接 范围。有 的产 品要求 产量大 ，为 了满足生产节拍需要 双机器人 同时焊接 Байду номын сангаас这样就 可以基 本确定机器人系统的规格 。如果夹具所需要 的信号 多于 机器人本身所带的 Ｉ／Ｏ量 ，在订货时就需要多定一个 Ｉ／ ０板 ，或者用外部 ＰＬＣ。 最后 ，根据客户焊接节拍 的要求 、生产 成本和生产
过程中焊缝始终处于最佳 的焊接姿态 ，由机器人 控制器 控制与机器人协调动作。但 由于变位机设计涉及 到精密
的机械制造和复杂的电气控制 ，并且生产机器人 的公 司
大多是外资企业 ，成本较高 ，所以变位机的价格非 常昂
贵。如今我们国内已经开始 自行设计并生产 变位 机 ，其
１．安 全围栏 （或焊 接房 ） ２．电缆桥架 ３、８．夹具 ４．固定 工作 台 ５．机 器人本 体
规模确定焊接作业流程 ，制作机器人焊接工作站方案。
２。变位机和转台
机器人机构分析与综合课件：6_5 机器人工作站
2. 变位机（专门设计）
运动数：决定于工件位置变化要求 传动类型：电动（普通、伺服）、 Nhomakorabea动、液动
取决于工件精度，作业精度、运动件大小 及与机器人协调要求。 结构形式：与工作站布局，用户要求、物流路线、生产纲领、工件重量、
占地空间等。 外部轴数：控制系统，协调运动有关。
变位机2
变位机1
3.未端执行器（手爪）（专门设计）
各缸均用装在缸筒外表面的磁性开关检位。
多采用软管及快插接头；
导线、管路及元件需保护。
气控原理图
图5-28 机器人工作站气动原理图
5 工作站的电气控制原理
直接控制：用机器人控制柜为主控装置，利用机器人控制程 序 对工作站进行控制。
并行控制：PLC控制与机器人控制协调控制。
一、信号分析
每一运动自身位置的信号（起始点），可形成映象（I） SP：接近开关
选择工作空间因素：
满足作业范围要求 工件置于机器人的最佳作业位置
二、机器人的传动与结构
传动示意：
S 轴：D1→R1
L 轴：D2→R2 U 轴：D3→R3 R 轴：D4→R4 B 轴：D5→R5 T 轴：D6→R6
基点P：
腰旋转 340° 下臂摆 240° 上臂摆 270° 上臂转360° 手腕摆270° 手腕转400°
R、B、T轴中心线之交点P
减速器：
R1，R2，R3－RV摆线针轮减速器
R4，R6－谐波减速器
R5－扁平型谐波减速器
形成机器人工作 空间
传动示意
工作空间
9
图 六 自 由 度 机 器 人 的 传 动 和 外 观 图
图10 机器人P点的工作空间示意图
3 工装夹具与变位机
焊接机器人
点焊机器人一、点焊机器人概述点焊机器人的典型应用领域是汽车工业。
一般装配每台汽车车体大约需要完成 3000 —4000 个焊点，而其中的 60 ％是由机器人完成的。
在有些大批量汽车生产线上，服役的机器人台数甚至高达 150 台。
汽车工业引入机器人已取得了下述明显效益：（1）改善多品种混流生产的柔性；（2）提高焊接质量；（3）提高生产率；把工人从恶劣的作业环境中解放出来。
最初，点焊机器人只用于增强焊点作业 ( 往已拼接好的工件上增加焊点 ) 。
后来，为了保样，点焊机器人逐渐被要求具有更全的作业性能。
具体来说点焊机器人优点：（1）安装面积小，工作空间大。
（2）快速完成小节距的多点定位 ( 例如每 0.3～ 0.4s 移动 30 ～50mm 节距后定位 )。
（3）定位精度高( ±0.25mm),以确保焊接质量。
（4）持重大 (300 ～ 1000N),以便携带内装变压器的焊钳。
（5）示教简单，节省工时；安全可靠性好。
二、点焊机器人系统的基本构成点焊机器人虽然有多种结构形式，但大体上都可以分为 3 大组成部分，即机器人本体、控制系统以及由阻焊变压器、焊钳、点焊控制器和水、电、气路等组成的焊接系统。
点焊机器人本体主要指其机械部分。
机械部分通常由机体、臂、手腕和焊钳（末端执行器）组成。
关节式机器人的前三个自由度，即机体腰轴的回转，肩（大臂和机体连接处）轴的仰俯和肘（大臂和小臂连接处）轴的屈伸可把焊钳送到一定的空间位置；后三个自由度，即售完的三个关节运动使焊钳以一定的角度（姿态）对准焊点。
点焊机器人的控制系统由本体控制部分及焊接控制部分组成。
本体控制部分主要实现示教在线、焊点位置及精度控制。
点焊作业一般可采用点位控制，又称点到点控制（point to point 简写为PTP），它仅考虑原始点和目标点的位置，而不考虑经由何途径到达目标点，即点焊时只要求点击到达焊点位置准确，重复定位精度为正负0.2—0.4mm,而对电极运动轨迹并无严格要求。
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《工业机器人工作站系统集成》
常州机电
知识准备
工业机器人点焊工作站的定义
点焊是电阻焊的一种。电阻焊接是通过焊接设 备的电极施加压力并在接通电源时，在工件接触点 及邻近区域产生电阻热加热工件，在外力作用下完 成工件的联结。
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常州机电
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所以为了尽量减少分流,需要尽量加大电极。而当板厚不同时， 需要将厚板材放在下方。
a)
b)
图3-3 单边多点点焊
c)
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常州机电
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(4) 双点焊（推挽点焊） 双点焊（推挽点焊）如图3-4所示。在上下都配置焊接
变压器，可以同时进行2点焊接的方式。 与图3-3所示的单边多点点焊相比,在相当程度上抑制了
分流电流，具有利于用在厚板材焊接的优点。
图3-4 双点焊（推挽点焊）
《工业机器人工作站系统集成》
常州机电
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点焊的条件
焊接电流、通电时间以及电极加压力被称为电阻 焊接的三大条件。在电阻焊接中，这些条件互相作用 ，具有非常紧密的联系。
(1) 焊接电流 焊接电流是指电焊机中的变压器的二次回路中
流向焊接母材的电流。在普通的单相交流式电焊机中 ，在变压器的一次侧流通的电流，将乘以与变压器线 匝比（是指一次侧的线匝数N1和二次侧的线匝N2的比 ，即N1/ N2）后流向二次侧。在合适的电极加压力下 ，大小合适的电流在合适的时间范围内导通后，接合
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母材间会形成共同的熔合部，在冷却后形成接合部（熔核） 。但是，如果电流过大会导致熔合部飞溅出来（飞溅）以及 电极粘结在母材（熔敷）等故障现象。此外，也会导致熔接 部位变形过大。
(2) 通电时间 通电时间是指焊接电流导通的时间。在电流值固定的情
况下改变通电时间，会导致焊接部位所能够达到的最高温度 不同，从而导致形成的接合部大小不一。一般而言，选择低 的电流值、延长通电时间不仅仅会造成大量的热量损失，而 且也会导致对不需要焊接的地方进行加热。特别是对像铝合 金等热传导率好的材料以及小零件等进行焊接时，必须使用 充分大的电流，在较短的时间内焊接。
形成组织致密、无缩孔裂纹的焊点。 点焊的通电方式按照焊接电流在电极-接合部-电极间按照何种 回路进行流动，而分成4 大类。
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Hale Waihona Puke 常州机电知识准备点焊的分类
点焊是电阻焊的一种。电阻焊(resistance welding) 是将被焊母材压紧于两电极之间，并施以电流，利用 电流流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热效应将 其加热到塑性状态，使得母材表面相互紧密连接，生 成牢固的接合部。主要用于薄板焊接。
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点焊的分类
(1) 直接点焊 直接点焊如图3-1所示。这是最基本的、也是可靠度 最高的焊接方法。
a)
b)
图3-1 直接点焊
c)
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相对的一对电极夹住被焊接物并施压，其中一 个电极通过被焊接物的接合部向另一个电极直接导 通焊接电流。当然也有像c）一样将电极分成2 根进 行焊接的方法,但是由于很难使加压力、接触部位的 电阻完全相同,所以与a）、b）图的方式相比,在工 作效率上是得到了提高，但是焊接部位的可靠性变 差了。
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(3) 电极加压力 电极加压力是指加载在焊接母材上的压力。电极加压力既
起到了决定接合部位位置的夹具的作用，同时电极本身也起到 了保证导通稳定的焊接电流的作用。此外，还具备冷却后的锻 压效果以及防止内部开裂等作用。在设定电极加压力时，有时 也会采用在通电前进行预压、在通电过程中进行减压、然后在 通电末期再次增压等特殊的方式。 加压力具体作用包括：破坏表面氧化污物层、保持良好接触电 阻、提供压力促进焊件熔合、热熔时形成塑性环、防止周围气 体侵入、防止液态熔核金属沿板缝向外喷溅。 此外，还有一个影响到熔核直径大小的条件，那就是电极顶端 直径。电流值固定不便时，电极顶端直径（面积）越大，电流 的密度则越小，在相同时间内可以形成的熔核直径也就越小。 好的焊接条件是指选择合适的焊接电流、通电时间以便能够
单边多点点焊如图3-3所示。当一个焊接电流回路中有2
个接合部时，电流将顺序依次流过这两个焊点部位并进
行点焊，这是一个高效的方式。但是如b）、c）图所示
，在有些方式中，电流将在被焊接物内部进行分流，由
此会产生一些根本无利于接合部发热的无效电流，因此
不仅仅造成了电的效率低下，有时还会对焊接质量造成
坏的影响。
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形成与电极顶端直径相同的熔核。此外，焊接母材的 板材厚度的组合在某种程度上也决定了熔核直径的大 小。因此，只要板材厚度的组合决定了，则将要使用 的电极顶端直径也就决定了，相关的电极加压力、焊 接电流以及通电时间的组合也可以决定了。 如果想 要形成比板材厚度还大的熔核，则需要选择具有更大 顶端面积的电极，当然同时还需要使用较大的焊接电 流以保证所需的电流密度。
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《工业机器人工作站系统集成》 工业机器人点焊工作站的认识
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工作任务描述:
根据焊接对象性质及焊接工艺要求，利用点焊机器人完 成点焊过程。工业机器人点弧焊工作站除了点焊机器人 外，还包括电阻焊控制系统、焊钳等各种焊接附属装置 。
学习目标:
通过本任务学习，应能：
点焊广泛应用于汽车、土木建筑、家电产品、 电子产品、铁路机车等相关领域。点焊比其他焊接 方法，比较擅长于薄板焊接领域，更适合运用于工 业机器人的自动化生产。
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点焊的工艺过程
1) 预压 保证工件接触良好； 2) 通电 使焊接处形成熔核及塑性环； 3) 断电锻压 使熔核在压力持续作用下冷却结晶，
(2) 间接点焊 间接点焊如图3-2所示。被焊接物的接合部位
电流，从一个电极通过被焊接物的一个部位分流通 到另外一个电极的焊接方式。有时候不需要将电极 相向设置，只要在单侧设置就可以进行焊接了，因 此适用与焊接大型物体。
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a)
b)
图3-2 间接点焊
(3) 单边多点点焊