工业机器人焊接原理与焊接程序探讨

姚雪琼

摘 要：随着我国工业化进程的不断加快，机器人不断地被应用于工业领域。文章基于工业机器人在机械制造和数控设计中的焊接技能，首先对工业机器人和焊接进行了相关的概述，在这个概述的基础上提出了工业机器人的焊接原理和焊接程序，希冀与同行探讨交流。

关键词：工业机器人 焊接原理 焊接程序

中图分类号：TP249 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）07（c）-0077-02

1 工业机器人及焊接概述

1.1 工业机器人概述

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。工业机器人的应用非常广泛，其中汽车与汽车零部件制造业为最主要的应用领域，电子行业是工业机器人应用快的行业。工业机器人行业正成为受各国政府财政扶持的战略新兴产业之一。

1.2 焊接概述

焊接也称作熔接，是兩种或两种以上材质（同种或异种）通过加热、加压，或两者并用，使两工件产生原子间结合的加工工艺和联接方式。目前焊接技术已经成为机械制造及其他产品的现代先进制造技术之一，广泛应用于航空航天、石化、煤炭、冶金、矿山、建筑、桥梁、特种设备、船舶、汽车、海洋工程、部件、轻工纺织以及家用电器在等国民经济的各个领域。

2 工业机器人焊接原理

2.1 工业机器人焊接系统构成

焊接机器人主要包括机器人和焊接设备两部分。机器人由机器人本体和控制柜（硬件及软件）组成。而焊接装备，以弧焊及点焊为例，则由焊接电源（包括其控制系统）、送丝机（弧焊）、焊枪（钳）等部分组成。对于智能机器人还应有传感系统，如激光或摄像传感器及其控制装置等。焊接变位机是专用焊接辅助设备，适用于回转工作的焊接变位以得到理想的焊接位置、姿态和焊接速度。变位机可与机器人、焊机配套使用，组成自动焊接中心，也可用于手工作业时的工件变位。焊接变位机一般由工作台回转机构和翻转机构组成，通过工作台的升降、翻转和回转使固定在工作台上的工件达到所需的焊接角度，工作台回转采用伺服驱动控制，定位精度高，可得到满意的焊接效果。

2.2 工业机器人焊接原理

机器人焊接主要是外部利用数字焊机或模拟焊机与机器人本体组合，内部通过GSK-Link总线通信方式、标准I/O和虚拟I/O，使机器人按照发送的指令控制机械手臂和焊机完成一系列空间轨迹来完成焊接。

（1）焊接指令：ARCON。

（2）焊接功能：向焊机输出引弧条件和引弧指令。

（3）焊接格式。

①ARCON AC电流，AV电压，V速度，T时间；②ARCONASF** 引弧条件文件号；范围（0～29）。

（4）焊接参数。

焊接电流 AC：0.0～999.0A；

焊接电压 AV：0.0～50.0V；

速度 V：0.0～4000.0mm/s；

定时器 T：0.0～99.0s

（5）焊接说明。

①执行该指令后，焊机电源开关打开，按照设定的电流电压起弧。②执行该指令后，焊接速度以该指令指定速度执行，起弧指令到收弧指令间运动指令指定的速度不起作用。③定时器T*为起弧后延时*秒再执行插补动作。

为了安全起见，机器人需要通过【转换】+【应用】键来开启使能应用，使能应用开启后会在示教盒界面左下方显示“应用有效”。在应用有效的情况下，再按[转换]+[应用]键可以禁用应用。另外，无论焊接指令是否已经使能，当机器人处于示教模式时，机器人不接受焊接指令，直接跳过执行。对于点动送丝、检丝、抽丝等焊机控制功能，仅在机器人处于示教模式且焊机指令已经使能的情况下方可执行。

3 工业机器人焊接程序

以下图焊接工件为例，使用弧焊机器人系统带外部轴（双轴变位机）和夹具，进行焊接程序的编辑及工件焊接。

3.1 焊接程序

（1）工件安装与夹紧：使用平板焊接夹具，将工件放在夹具上进行夹紧固定。（2）新建程序：在示教盒打开“程序管理”，新建程序。（3）ARCON指令。（4）修改焊接参数：根据焊接材料进行焊接参数选择和修改。（5）确定熄弧点：示教焊接机器人，使其TCP移动到工件上熄弧点，选择ARCOF指令。（6）焊枪回安全位置或规定位置手动操作焊接机器人，使焊枪回到安全位置或规定位置。（7）示教检查程序：在示教模式下按住【使能开关】键再按【前进】键空载运行所编程序，确认机器人TCP的运动轨迹正确后才能进行自动焊接。（8）再现运行：机器运行到安全位置，调整焊丝干伸长度、保护气流量；光标移到程序第一行，系统切换到“再现模式”并开启伺服使能，按下【转换】+【应用】键来开启应用使能，按下【启动】键开始，自动运行程序。

3.2 焊接程序说明

一个完整的焊接历经了从程序开头到移动到安全位置的10个程序，具体程序和程序说明如下：（1）MAIN：程序开头；（2）MOVJP1，V50，Z0：移动到待机位置；（3）MOVJP2，V50，Z0：移动到焊接开始位置附近；（4）MOVJP3，V50，Z0：移动到焊接点；（5）ARCONAC200，AV24，V50，T1：开始引弧，开始焊接；（6）MOVJP4，V50，Z0：移动到焊接结束位置；（7）ARCOFFAC150，AV22，T1：熄弧，焊接结束；（8）MOVJP5，V50，Z0：移动到焊接结束位置附近；（9）MOVJP6，V50，Z0：移动到安全位置；（10）END：程序结束。

工业机器人在焊接过程中还需要注意焊枪操作基础和焊枪运行角度以及焊接电压电流的操作注意点，只有把这些相关要素都操作好，才能最大限度地降低焊接偏差，如若发生焊接偏差，则应调整角度采用退后法焊接。

参考文献

[1] 廖伟强，赵长明，马文姝，等.工业机器人在五星脚焊接加工中的轨迹规划[J].机械设计与制造，2018（4）：231-234.

[2] 王想实，周薇，高雅.焊接机器人控制设计与仿真研究[J].机床与液压，2017，45（17）：32-35.

[3] 聂云鹏，张培磊，庄乔乔，等.焊接机器人智能化关键技术与研究现状[J].热加工工艺，2017，46（15）：7-10，14.