4) 分散结构型控制系统应具有通信联系接口。能识别机器人本体及手控盒的各种信号，并做出相应的反应。 3 ． 3 点焊机器人的选择
在选用或引进点焊机器人时，必须注意以下几点：
1) 必须使点焊机器人实际可达到的工作空间大于焊接所需的工作空间。焊接所需的工作空间由焊点位置及焊点数量确定。
2) 点焊速度与生产线速度必须匹配。首先由生产线速度及待焊点数确定单点工作时间，而机器人的单点焊接时间 ( 含加压、通电、维持、移位等 ) 必须小于此值，即点焊速度应大于或等于生产线的生产速度。
3) 按工件形状、种类、焊缝位置选用焊钳。垂直及近于垂直的焊缝选 C 形焊钳，水平及水平倾斜的焊缝选用 K 形焊钳。
4) 应选内存容量大，示教功能全，控制精度高的点焊机器人。
5) 需采用多台机器人时，应研究是否采用多种型号，并与多点焊机及简易直角坐标机器人并用等问题。当机器人间隔较小时，应注意动作顺序的安排，可通过机器人群控或相互间联锁作用避免干涉。
根据上面的条件，再从经济效益、社会效益方面进行论证方可以决定是否采用机器人及所需的台数、种类等。 4 弧焊机器人
4 ． 1 弧焊机器人概述
1) 弧焊机器人的应用范围 弧焊机器人的应用范围很广，除汽车行业之外，在通用机械、金属结构等许多行业中都有应用；这是因为弧焊工艺早已在诸多行业中得到普及的缘故。弧焊机器人应是包括各种焊接附属装置在内的焊接系统，而不只是一一台以规划的速度和姿态携带焊枪移动的单机。图 20 为焊接系统的基本组成，图 21 为适合机器人应用的弧焊方法。
2) 弧焊机器人的作业性能 在弧焊作业中，要求焊枪跟踪工件的焊道运动，并不断填充金属形成焊缝。因此，运动过程中速度的稳定性和轨迹精度是两项重要的指标。一般情况下，焊接速度约取 5 ～ 50mm／s 、轨迹精度约为 i 0.2 ～ 0.5mm 。由于焊枪的姿态对焊缝质量也有一定影响，因此希望在跟踪焊道的同时，焊枪姿态的可调范围尽量大。作业时，为了得到优质焊缝，往往需要在动作的示教以及焊接条件 ( 电流、电压、速度 ) 的设定上花费大量的劳力和时间，所以除了上述性能方面的要求外，如何使机器人便于操作也是一个重要课题。
图 20 弧焊机器人系统的基本组成
3) 弧焊机器人的分类 从机构形式划分，既有直角坐标型的弧焊机器人，也有关节型的弧焊机器人。对于小型、简单的焊接作业，机器人有 4 、5 轴即可以胜任了，对于复杂工件的焊接，采用 6 轴机器人对调整焊枪的姿态比较方便。对于特大型工件焊接作业，为加大工作空间，有时把关节型机器人悬挂起来，或者安装在运载小车上使用， 4) 规格 举一个典型的弧焊机器人加以说明。图 22 和表 3 分别是主机的简图和规格。
图 21 为适合机器人应用的弧焊方法 表 40-3 典型弧焊机器人的规格
持 重 可控轴数 动作方式 速度控制 焊接功能 存储功能 辅助功能 应用功能 5kg， 承受焊枪所必须的负荷能力' 6轴同时控制，便于焊枪姿态调整
重复位置糟度 ±0．1mm，高精度 各轴单独插补、直线插补、圆弧插补、焊枪端部等速控制(直线、圆弧插补) 进给6～1500m?：，焊接速度1～50mm／s，调速范围广(从极低速到高速均可调) 焊接电流、电压的选定，允许在焊接中途改变焊接条件，断弧、粘丝保护功能，焊 接抖动功能 (软件) IC存储器，128kW 、 定时功能、外部输入输出接口 。 程序编辑、外部条件判断、异常检查、传感器接口
4 ． 2 弧焊机器人系统的构成
弧焊机器人可以被应用在所有电弧焊、切割技术范围及类似的工艺方法中。最常用的应用范围是结构钢和 CT Ni 钢的熔化极活性气体保护焊 (C02 气体保护焊、 MAG 焊 ) ，铝及特殊合金熔化极惰性气体保护焊 (MIG) ，Cr Ni 钢和铝的加冷丝和不加冷丝的钨极惰性气体保护焊 (TIG) 以及埋弧焊。除气割、等离子弧切割及等离子弧喷涂外还实现了在激光切割上的应用。
图 20 是一套完整的弧焊机器人系统，它包括机器人机械手、控制系统、焊接装置、焊件夹持装置。夹持装置上有两组可以轮番进入机器人工作范围的旋转工作台。
(1) 弧焊机器人基本结构 弧焊用的工业机器人通常有 5 个自由度以上，具有 6 个自由度的机器人可以保证焊枪
的任意空间轨迹和姿态。图 22 为典型的弧焊机器人的主机简图。点至点方式移动速度可达 60m ／min 以上，其轨迹重复精度可达到 +0.2mm ，它们可以通过示教和再现方式或通过编程方式工作。
这种焊接机器人应具有直线的及环形内插法摆动的功能。如图 23 的 6 种摆动方式，以满足焊接工艺要求，机器人的负荷为 5kg 。
图 22 典型弧焊机器人的主机简图
图 23 弧焊机器人的 6 种摆动方式
a) 直线单摆 b) L形 c) 三角形 d) U形 e) 台形 f) 高速圆弧摆动
弧焊机器人的控制系统不仅要保证机器人的精确运动，而且要具有可扩充性，以控制周边设备确保焊接工艺的实
施。图 24 是一台典型的弧焊机器人控制系统的计算机硬件框图。控制计算机由 8086CPU 做管理用中央处理机单元， 8087 协处理器进行运动轨迹计算，每 4 个电动机由 1 个 8086CPU 进行伺服控制。通过串行 I／O 接口与上一级管理计算机通信；采用数字量 I／O 和模拟量 I／O 控制焊接电源和周边设备。
该计算机系统具有传感器信息处理的专用 CPU(8085) ，微计算机具有 384K 的 ROM 和 64K 的 RAM ，以及 512K 磁泡的内存，示教盒与总线采用 DMA 方式 ( 直接存储器访问方式 ) 交换信息，并有公用内存 64K 。 (2) 弧焊机器人周边设备 弧焊机器人只是焊接机器人系统的一部分，还应有行走机构及
小型和大型移动机架。通过这些机构来扩大工业机器人的工作范围 ( 见图 25) ，同时还具有各种用于接受、固定及定位工件的转胎 ( 见图 26) 、定位装置及夹具。
在最常见的结构中，工业机器人固定于基座上 ( 见图 20) ，工件转胎则安装于其工作范围内。为了更经济地使用工业机器人，至少应有两个工位轮番进行焊接。
所有这些周边设备其技术指标均应适应弧焊机器人的要求。即确保工件上的焊缝的到位精度达到 +0．2mm 。以往的周边设备都达不到机器人的要求。为了适应弧焊机器人的发展，新型的周边设备由专门的工厂进行生产。
图 24 弧焊机器人控制系统计算机硬件框图
鉴于工业机器人本身及转胎的基本构件已经实现标准化，所以，用于每种工件装夹、夹紧、定位、及固定的工具必须重新设计。这种工具既有简单的，用手动夹紧杠杆操作的设备；也有极复杂的全自动液压或气动夹紧系统。必须特别注意工件上焊缝的可接近性。
根据转胎及工具的复杂性，机器人控制与外围设备之间的信号交换是相当不同的，这一信号交换对于工作的安全性有很大意义。
(3) 焊接设备 用于工业机器人的焊接电源及送丝设备， 由于参数选择，必须由机器人控制器直接控制。为此，一般至少通过 2 个给定电压达到上述目的。对于复杂过程，例如脉冲电弧焊或填丝钨极惰性气体保护焊时，可能需要 2 ～ 5 个给定电压，电源在其功率和接通持续时间上必须与自动过程相符合，必须安全地引燃，并无故障地工作，使用最多的焊接电源是晶闸管整流电源。近年的晶体管脉冲电源对于工业机器人电弧焊具有特殊的意义。这种晶体管脉冲电源无论是模拟的或脉冲式的，通过其脉冲频率的无级调节，在结构钢、 Cr-Ni 钢及铝焊接时都能保证实现接近无飞溅的焊接。与采用普通电源相比，可以使用更大直径的焊丝，其熔敷效率更高。有很多焊接设备制造厂为工业机器
人设计了专用焊接电源，采用微处理机控制，渗以便与工业机器人控制系统交换信号。
送丝系统必须保证恒定送丝，送丝系统应设计成具有足够的功率，并能调节送丝速度。为了机器人的自由移动，必须采用软管，但软管应尽量短。在工业机器人电弧焊时，由于焊接持续时间长，经常采用水冷式焊枪，焊枪与机器人末端的连接处应便于更换，并需有柔性的环节或制动保护环节，防止示教和焊接时与工件或周围物件碰撞影响机器人的寿命。图 27 为焊枪与机器人连接的一个例子。在装卡焊枪时，应注意焊枪伸出的焊丝端部的位置应符合机器人使用说明书中所规定的位置，否则示教再现后焊枪的位置和姿态将产生偏差。
图 25 机器人倒置在移动门架上
图 26 各种机器人专用补胎
焊接机器人(精)
