焊接機器人論文

❶ 焊接機器人的設計

焊接機器人是在標准工業機器人基礎上，根據焊接的特殊需求進行工藝化配置的機器人焊接系統。根據焊接方法不同，可分為點焊機器人、弧焊機器人、激光焊接機器人等。一般焊接機器人由機器人和焊接設備兩大部分組成，機器人主要應設計有三個或三個以上可自由移動的軸，通過編程式控制制，將焊接工具按要求送到預定空間位置，並按要求軌跡及速度移動焊接工具；焊接設備則由焊接電源（包括控制系統）、送絲機（弧焊）、焊槍（鉗）等部分組成；對於智能機器人還應設計感測系統，如激光或攝像感測器及其控制裝置。

❷ 焊接機器人必會知識點，你知道多少

焊接機器人的機械本體主要由三個部分組成的，分別是環向行走機構、軸向擺動機構和徑向伸縮機構。
環向行走機構
環向行走機構是機器人實現周向運動的關鍵，是機器人實現全位置焊接的保證，它直接影響到機器人周向運動的平穩性、靈活性和可控制性。因此，合理設計出與機械本體相適應的環向行走機構是該課題研究的一個重要方面。本論文所設計的大直徑管對接焊接機器人的環向行走機構主要組成有以下幾個部分:
(1)軌道
目前國內管對接焊接機器人多採用卡具將機器人安裝在鐵箍形成的軌道上，如圖2-4所示，這種軌道的安裝和拆卸困難繁瑣，限制了大管徑的管道焊接，從而不利於大直徑管對接焊接技術發展。為了方便焊接機器人能現場完成大直徑管對接焊接任務，使焊接管徑的范圍不受限制，本論文選擇柔性導軌(特製鋼帶)捆綁方式形成爬行軌道，使焊接小車在軌道上完成環向行走運動，如圖2-5所示，從而實現全位置焊接。
(2)行走機構
行走機構用以實現整個焊接本體環繞著管道做周向旋轉運動，從而完成全位置焊接。本論文採用齒輪鏈條傳動機構帶動焊接小車繞管爬行。在這里得注意機械本體的質量，如果機械本體的質量過大，就會有小車與管道的摩擦度大於鏈條與鋼帶的摩擦度，這會出現鏈條在軌道上打滑，小車不移動的現象，後面對其著重分析。
(3)移動方式選取
機器人移動方式主要有輪式、步行式和履帶式三種
通過三種移動方式特點的比較，以及考慮到本論文所設計的管道焊接機器人要沿著軌道連續完成圓形管道焊接，這就要求移動機構簡單、靈活、便於控制等。因此，這里選擇輪式移動方式。
(4)車輪選取
輪式移動機器人中的輪子主要有標准輪、小腳輪、瑞典輪和球形輪四種

❸ 焊接機器人在汽車工業的應用論文

你在開玩笑嗎？
這個問題也太大了，誰能給你弄論文啊！！
自己上中國機械網里找找，肯定有相適的論文

❹ 焊接自動化在汽車生產中的應用論文5000字

搬運機械手PLC控制系統設計摘要隨著工業自動化的普及和發展，控制器的需求量逐年增大，搬運機械手的應用也逐漸普及，主要在汽車，電子，機械加工、食品、醫葯等領域的生產流水線或貨物裝卸調運,可以更好地節約能源和提高運輸設備或產品的效率，以降低其他搬運方式的限制和不足，滿足現代經濟發展的要求。本機械手的機械結構主要包括由兩個電磁閥控制的液壓鋼來實現機械手的上升下降運動及夾緊工件的動作，兩個轉速不同的電動機分別通過兩線圈控制電動機的正反轉，從而實現小車的快進、慢進、快退、慢退的運動運動；其動作轉換靠設置在各個不同部位的行程開關(SQ1---SQ9)產生的通斷信號傳輸到PLC控制器，通過PLC內部程序輸出不同的信號，從而驅動外部線圈來控制電動機或電磁閥產生不同的動作，可實現機械手的精確定位；其動作過程包括：下降、夾緊、上升、慢進、快進、慢進、延時、下降、放鬆、上升、慢退、快退、慢退；其操作方式包括：回原位、手動、單步、單周期、連續；來滿足生產中的各種操作要求。關鍵詞：搬運機械手，可編程式控制制器（PLC），液壓，電磁閥,thedemandforyear-on-yearincreaseofcontroller,,mainlyintheautomotive,electronic,mechanicalprocessing,food,,orprocts,.ececlampingaction,toachievecarofthefast-forward,slowforward,fastrewind,slowmovementbackmovement;(SQ1---SQ9)generatedon-,,entaction,;theircourseofactioninclude:declineinclampingincreased,slowforward,fastforward,slowprogress,theextensionof,thedropin,relax,rise,slowback,rewind,slowback;itsoperation,including:Backinsitu,manual,single-step,singlecycle,continuous;.Keywords:handlingmechanicalhands,ProgrammableLogicController(PLC),hydraulic,solenoidvalve目錄前言………………………………………………………………………………….1第一章機械手的概況1.1搬運機械手的應用簡況…………………………………………………21.2機械手的應用意義………………………………………………………31.3機械手的發展概況………………………………………………………3第三章搬運機械手PLC控制系統設計3.1搬運機械手結構及其動作………………………………………………3.2搬運機械手系統硬體設計………………………………………………3.3搬運機械手控製程序設計………………………………………………1操作面板及動作說明……………………………………………………2I/O分配…………………………………………………………………3梯形圖的設計……………………………………………………………1）梯形圖的總體設計……………………………………………………2）各部分梯形圖的設計…………………………………………………3）繪制搬運機械手PLC控制梯形圖……………………………………結論………………………………………………………………………………謝辭………………………………………………………………………………參考文獻………………………………………………………………………………….附：語句表梯形圖I/O接線圖前言機械手：mechanicalhand，也被稱為自動手，autohand能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。它可代替人的繁重勞動以實現生產的機械化和自動化，能在有害環境下操作以保護人身安全，因而廣泛應用於機械製造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。機械手主要由手部、運動機構和控制系統三大部分組成。手部是用來抓持工件（或工具）的部件，根據被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業要求而有多種結構形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運動機構，使手部完成各種轉動（擺動）、移動或復合運動來實現規定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢。運動機構的升降、伸縮、旋轉等獨立運動方式，稱為機械手的自由度。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個自由度。自由度是機械手設計的關鍵參數。自由度越多，機械手的靈活性越大，通用性越廣，其結構也越復雜。一般專用機械手有2～3個自由度。機械手的種類，按驅動方式可分為液壓式、氣動式、電動式、機械式機械手；按適用范圍可分為專用機械手和通用機械手兩種；按運動軌跡控制方式可分為點位控制和連續軌跡控制機械手等。機械手通常用作機床或其他機器的附加裝置，如在自動機床或自動生產線上裝卸和傳遞工件，在加工中心中更換刀具等，一般沒有獨立的控制裝置。有些操作裝置需要由人直接操縱，如用於原子能部門操持危險物品的主從式操作手也常稱為機械手。機械手在鍛造工業中的應用能進一步發展鍛造設備的生產能力，改善熱、累等勞動條件。機械手首先是從美國開始研製的。1958年美國聯合控制公司研製出第一台機械手。第一章機械手概況1.1搬運機械手的應用簡況在現代工業中，生產過程的機械化、自動化已成為突出的主題。在機械工業中，加工、裝配等生產是不連續的。專用機床是大批量生產自動化的有效法，程式控制機床、數控機床、加工中心等自動化機械是有效解決多品種小批量生產自動化的重要法。但除切削加工本身外，還有大量的裝卸、搬運、裝配等作業，有待於進一步實現機械化。據資料介紹，美國生產的全部工業零件中，有75％是小批量生產；金屬加工生產批量中有四分之三在50件以下，零件真正在機床上加工的時間僅佔零件生產時間的5％。從這里可看出，裝卸、搬運等工序機械化的迫切性，工業機械手就是為實現這些工序的自動化而產生的。機械手可在空間抓放物體，動作靈活多樣，適用於可變換生產品種的中、小批量自動化生產，廣泛應用於柔性自動線。國內外機械工業、鐵路部門中機搬運械手主要應用於以下幾方面：1.熱加工方面的應用熱加工是高溫、危險的笨重體力勞動，很久以來就要求實現自動化。為了提高工作效率，和確保工人的人身安全，尤其對於大件、少量、低速和人力所不能勝任的作業就更需要採用機械手操作。2.冷加工方面的應用冷加工方面機械手主要用於柴油機配件以及軸類、盤類和箱體類等零件單機加工時的上下料和刀具安裝等。進而在程序控制、數字控制等機床上應用，成為設備的一個組成部分。最近更在加工生產線、自動線上應用，成為機床、設備上下工序聯接的重要於段。3.拆修裝方面拆修裝是鐵路工業系統繁重體力勞動較多的部門之一，促進了機械手的發展。目前國內鐵路工廠、機務段等部門，已採用機械手拆裝三通閥、鉤舌、分解制動缸、裝卸軸箱、組裝輪對、清除石棉等，減輕了勞動強度，提高了拆修裝的效率。近年還研製了一種客車車內噴漆通用機械手，可用以對客車內部進行連續噴漆，以改善勞動條件，提高噴漆的質量和效率。近些年，隨著計算機技術、電子技術以及感測技術等在機械手中越來越多的應用，工業機械手已經成為工業生產中提高勞動生產率的重要因素。1.2機械手的應用意義在機械工業中，機械手的應用意義可以概括如下：1.可以提高生產過程的自動化程度應用機械手，有利於提高材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機器的裝配等的自動化程度，從而可以提高勞動生產率，降低生產成本，加快實現工業生產機械化和自動化的步伐。2.可以改善勞動條件、避免人身事故在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、雜訊、臭味、有放射性或有其它毒性污染以及工作空間狹窄等場合中，用人手直接操作是有危險或根本不可能的。而應用機械手即可部分或全部代替人安全地完成作業，大大地改善了工人的勞動條件。在一些動作簡單但又重復作業的操作中，以機械手代替人手進行工作，可以避免由於操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。3.可以減少人力，便於有節奏地生產應用機械手代替人手進行工作，這是直接減少人力的一個側面，同時由於應用機械手可以連續地工作，這是減少人力的另一個側面。因此，在自動化機床和綜合加工自動生產線上，目前幾乎都設有機械手，以減少人力和更准確地控制生產的節拍，便於有節奏地進行生產。綜上所述，有效地應用機械手是發展機械工業的必然趨勢。1.3.3機械手的發展概況與發展趨勢1.3機械手的發展概況專用機械手經過幾十年的發展，如今已進入以通用機械手為標志的時代。由於通用機械手的應用和發展，進而促進了智能機器人的研製。智能機器人涉及的知識內容，不僅包括一般的機械、液壓、氣動等基礎知識，而且還應用一些電子技術、電視技術、通訊技術、計算技術、無線電控制、仿生學和假肢工藝等，因此它是一項綜合性較強的新技術。目前國內外對發展這一新技術都很重視，幾十年來，這項技術的研究和發展一直比較活躍，設計在不斷地修改，品種在不斷地增加，應用領域也在不斷地擴大。早在40年代，隨著原子能工業的發展，已出現了模擬關節式的第一代機械手。50～60年代即製成了傳送和裝卸工件的通用機械手和數控示教再現型機械手。這種機械手也稱第二代機械手。如尤尼曼特(Unimate)機械手即屬於這種類型。60～70年代，又相繼把通用機械手用於汽車車身的點焊和沖壓生產自動線上，亦即是第二代機械手這一新技術進入了應用階段。80-90年代，裝配機械手處於鼎盛時期，尤其是日本。90年代機械手在特殊用途上有較大的發展，除了在工業上廣泛應用外，農、林、礦業、航天、海洋、文娛、體育、醫療、服務業、軍事領域上有較大的應用。90年代以後，隨著計算機技術、微電子技術、網路技術等的快速發展，機械手技術也得到飛速的多元化發展。總之，目前機械手的主要經歷分為三代：第一代機械手主要是靠人工進行控制，控制方式為開環式，沒有識別能力；改進的方向主要是將低成本和提高精度；第二代機械手設有電子計算機控制系統，具有視覺、觸覺能力，甚至聽、想的能力。研究安裝各種感測器，把接收到的信息反饋，使機械手具有感覺機能；第三代機械手能獨立完成工作過程中的任務。它與電子計算機和電視設備保持聯系，並逐步發展成為柔性系統FMS(FlexibleManufacturingSystem)和柔性製造單元FMC(FlexibleManufacturingCell)中重要一環。1.4機械手的發展趨勢目前國內工業機械於主要用於機床加工、鑄鍛、熱處理等方面，數量、品種、性能方面都不能滿足工業生產發展的需要。因此，國內主要是逐步擴大機械手應用范圍，重點發展鑄鍛、熱處理方面的機械手，以減輕勞動強度，改善作業條件。在應用專用機械手的同時，相應地發展通用機械手，有條件的還要研製示教式機械手、計算機控制機械手和組合式機械手等。將機械手各運動構件，如伸縮、擺動、升降、橫移、俯仰等機構，以及適於不同類型的夾緊機構，設計成典型的通用機構，以便根據不同的作業要求，選用不用的典型部件，即可組成各種不同用途的機械手。既便於設計製造，又便於改換工作，擴大了應用的范圍。同時要提高精度，減少沖擊，定位精確，以更好地發揮機械手的作用。此外還應大力研究伺服型、記憶再現型，以及具有觸覺、視覺等性能地機械手，並考慮於計算機聯用，逐步成為整個機械製造系統中的一個基本單元。在國外機械製造業中，工業機械手應用較多，發展較快。目前主要用於機床、模鍛壓力機的上下料，以及點焊、噴漆等作業中，它可按照事先制定的作業程序完成規定的操作，但是還不具備任何感測反饋能力，不能應付外界的變化。如發生某些偏離時，就將引起零部件甚至機械手本身的損壞。為此，國外機械手的發展趨勢是大力研製具有某些智能的機械手，使其擁有一定的感測能力，能反饋外界條件的變化，做出相應的變更。如位置發生稍些偏差時，即能更正，並自行檢測，重點是研究視覺功能和觸覺功能。視覺功能即在機械手上安裝有電視照相機和光學測距儀（即距離感測器）以及衛星計算機。工作時，電視照相機將物體形象變成視頻信號，然後傳送給計算機，以便分析物體的種類、大小、顏色和方位，並發出指令控制機械手進行工作。觸覺功能即在機械手上安裝有觸覺反饋控制裝置。工作時機械手先伸出手指尋找工件，通過裝在手指內的壓力敏感元件產生觸感作用，然後伸向前方，抓住工件。手的抓力大小可通過裝在手指內側的壓力敏感元件來控制，達到自動調整握力的大小。總之，隨著感測技術的發展，機械手的裝配作業的能力將進一步提高。到1995年，全世界約有50%的汽車由機械手裝配。現今機械手的發展更主要的是將機械手和柔性製造系統以及柔性製造單元相結合，從而根本改變目前機械製造系統的人工操作狀態。1.5PLC概況及在機械手中的應用1.可編程序控制器的應用和發展概況可編程序控制器（programmablecontroller），現在一般簡稱為PLC（programmablelogiccontroller），它是以微處理器為基礎，綜合了計算機技術、半導體集成技術、自動控制技術、數字技術、通信網路技發展起來的一種通用的工業自動控制裝置。以其顯著的優點在冶金、化工、交通、電力等領域獲得了廣泛的應用，成為了現代工業控制三大支柱之一。在可編程序控制器問世以前，工業控制領域中是繼電器控制佔主導地位。傳統的繼電器控制具有結構簡單、易於掌握、價格便宜等優點，在工業生產中應用甚廣。但是控制裝置體積大、動作速度較慢、耗電較多、功能少，特別是由於它靠硬體連線構成系統，接線繁雜，當生產工藝或控制對象改變時，原有的接線刻控制盤（櫃）就必須隨之改變或更換，通用性和靈活性較差2.PLC的應用概況PLC的應用領域非常廣，並在迅速擴大，對於而今的PLC幾乎可以說凡是需要控制系統存在的地方就需要PLC，尤其近幾年來PLC的性價比不斷提高已被廣泛應用在冶金、機械、石油、化工、輕功、電力等各行業。按PLC的控制類型，其應用大致可分為以下幾個方面。1）.用於邏輯控制這是PLC最基本，也是最廣泛的應用方面。用PLC取代繼電器控制和順序控制器控制。例如機床的電氣控制、包裝機械的控制、自動電梯控制等。2）.用於模擬量控制PLC通過模擬量I/O模塊，可實現模擬量和數字量之間轉換，並對模擬量控制。3）.用於機械加工中的數字控制現代PLC具有很強的數據處理功能，它可以與機械加工中的數字控制（NC）及計算機控制（CNC）緊密結合，實現數字控制。4）.用於工業機器人控制5）.用於多層分布式控制系統高功能的PLC具有較強的通信聯通能力，可實現PLC與PLC之間、PLC與遠程I/O之間、PLC與上位機之間的通信。從而形成多層分布式控制系統或工廠自動化網路。3.PLC的特點1）.可靠性高、抗干擾能力強PLC能在惡劣的環境如電磁干擾、電源電壓波動、機械振動、溫度變化等中可靠地工作，PLC的平均無故障間隔時間高，日本三菱公司的F1系列PLC平均無故障時間間隔長達30萬h，這是一般微機所不能比擬的。2）.控制系統構成簡單、通用性強由於PLC是採用軟體編程來實現控制功能，對同一控制對象，當控制要求改變需改變控制系統的功能時，不必改變PLC的硬體設備，只需相應改變軟體程序。3自上世紀六十年代，機械手被實現為一種產品後，對它的開發應用也在不斷發展，利用機械手搬運物體、裝配、切割、噴染等等，應用非常廣泛。現在已經應用在了機械製造、冶金、化工、電力、采礦、建材、輕工、食品、環保等各行各業之中。比如：最典型的發展是生產者將此產品大量應用於衛生行業（全自動生化分析儀），從而實現了衛生檢驗中急需短時間、大量樣品數據的要求，但在衛生領域的機械手因採用樣品加單一酶試劑顯色法，且採用濾光片結構設計，造成試劑價格昂貴，限制了產品市場的發展。隨著技術的進步，機械手的設計已經實破了單一試劑、加熱及濾光片的束縛。隨著社會的快速發展，工業現場機械手的要求將越來越高，其技術也越來越成熟。機械手是工業自動控制領域中經常遇到的一種控制對象。機械手可以完成許多工作，如搬物、裝配、切割、噴染等等，應用非常廣泛。應用PLC控制機械手實現各種規定的工序動作，可以簡化控制線路，節省成本，提高勞動生產率。圖1是機械手搬運物品示意圖。圖1機械手搬物示意圖圖中機械手的任務是將傳送帶A上的物品搬運到傳送帶B。為使機械手動作準確，在機械手的極限位置安裝了限位開關SQ1、SQ2、SQ3、SQ4、SQ5，對機械手分別進行抓緊、左轉、右轉、上升、下降動作的限位，並發出動作到位的輸入信號。傳送帶A上裝有光電開關SP，用於檢測傳送帶A上物品是否到位。機械手的起、停由圖中的起動按鈕SB1、停止按鈕SB2控制。傳送帶A、B由電動機拖動。機械手的上、下、左、右、抓緊、放鬆等動作由液壓驅動，並分別由六個電磁閥來控制。2機械手的動作流程傳送帶B處於連續運行狀態，故不需要用PLC控制。機械手及傳送帶C順序動作的要求是：1)按下起動按鈕SB1時，機械手系統工作。首先上升電磁閥通電，手臂上升，至上升限位開關動作；2)左轉電磁閥通電，手臂左轉，至左轉限位開關動作；3)下降電磁閥通電，手臂下降，至下降限位開關動作；4)啟動傳送帶A運行，由光電開關SP檢測傳送帶A上有無物品送來，若檢測到物品，則抓緊電磁閥通電，機械手抓緊，至抓緊限位開關動作；5)手臂再次上升，至上升限位開關再次動作；6)右轉電磁閥通電，手臂右轉，至右轉限位開關動作；7)手臂再次下降，至下降限位開關再次動作；8)放鬆電磁閥通電，機械手鬆開手爪，經延時2秒後，完成一次搬運任務，然後重復循環以上過程。9)按下停止按鈕SB2或斷電時，機械手停止在現行工步上，重新起動時，機械手按停止前的動作繼續工作。根據對機械手的順序動作要求，可以畫出時序圖如圖2所示。由時序圖可作出圖3所示的機械手動作流程圖。圖2機械手佛那故作布序圖圖3機械手動作流程圖3PLC選型及其I/O點編號分配3.1PLC的選型由於機械手系統的輸入/輸出接點少，要求電氣控制部分體積小，成本低，並能夠用計算機對PLC進行監控和管理，故選用日本OMRON（立石）公司生產的多功能小型C20P主機。該機輸入點為12，輸出點為8。內部主要有：136個輔助繼電器、16個特殊功能繼電器、160個保持繼電器、8個暫存繼電器、48個定時/計數器、64個16位數據存貯器。3.2I/O點編號分配根據圖3所示的機械手動作流程圖，可以確定電氣控制系統的I/O點分配，如表1所示。表1機械手控制I/O分配表根據圖3流程圖和表1的I/O分配表，可以編制出狀態轉移圖如圖4所示。圖4機械手狀態轉移圖4編程及程序運行4.1用步進指令編程根據圖4狀態轉移圖，編制的步進梯形圖程序如圖5所示。圖5中，「全部輸出禁止」部分的作用是在停止時禁止全部輸出，使機械手停止在現行的工步上；重新起動時又能從停止前的工步繼續動作。在狀態由HR010轉移至HR000的條件中，增加了保持繼電器的常閉觸點，其作用是：當機械手工作在某一中間工步時，若PLC斷電或停止運行，機械手停止在中間工步上。PLC復電或重新投入運行後，由於保持繼電器HR具有狀態斷電保護的功能，因此在重新起動時，中有某一個是斷開的，使得HR000不能置位，機械手只能從停止前被置位的保持繼電器的後續工步繼續動作。4.2程序運行按下起動按鈕SB1，輸入點0000為ON,則作為互鎖條件的輔助繼電器1000為ON，互鎖指令IL接通，IL與ILC之間的線圈正常工作，「全部輸出禁止」解除。若(抓圖1)常閉觸點都為ON，保持繼電器HR000接通，輸出點0503使上升電磁閥得電，手臂上升。當手臂上升到位時，上升限位開關使輸入點0005閉合，保持繼電器HR001接通，HR000復位，輸出點0501使左轉電磁閥得電，手臂左轉。以後每當一步動作到位，限位條件滿足時，狀態轉移，進行下一工步動作。當狀態轉移到HR008為ON時，輸出點0506使放鬆電磁閥得電，機械手放鬆，同時定時器TIM00計時。當計時2秒到，狀態又轉移到HR000，程序又重新從第一工步開始循環。停止時，按下停止按鈕SB2，0001斷開，輔助繼電器1000為OFF，互鎖指令斷開，全部輸出被禁止，但各保持繼電器的狀態是斷電保護的，機械手停在現行的工步上。當重新按起動按鈕時，互鎖指令接通，停止前的輸出被恢復，機械手繼續在停止前某保持繼電器為ON的工步動作。5結束語本文介紹了日本OMRON公司生產的C系列P型小型多功能PLC在機械手步進控制中的設計應用。說明了機械手的動作原理，設計要求，程序設計方法。本文介紹的程序已在實際生產中獲得了成功的應用。

❺ 焊接專業畢業論文

焊接機器人是從事焊接（包括切割與噴塗）的工業機器人。根據國際標准化組織（ISO）工業機器人術語標準的定義，工業機器人是一種多用途的、可重復編程的自動控制操作機（Manipulator），具有三個或更多可編程的軸，用於工業自動化領域。為了適應不同的用途，機器人最後一個軸的機械介面，通常是一個連接法蘭，可接裝不同工具或稱末端執行器。焊接機器人就是在工業機器人的末軸法蘭裝接焊鉗或焊（割）槍的，使之能進行焊接，切割或熱噴塗。
隨著電子技術、計算機技術、數控及機器人技術的發展，自動弧焊機器人工作站, 從60年代開始用於生產以來，其技術已日益成熟，主要有以下優點：
1）穩定和提高焊接質量；
2）提高勞動生產率；
3）改善工人勞動強度，可在有害環境下工作；
4）降低了對工人操作技術的要求；
5）縮短了產品改型換代的准備周期，減少相應的設備投資。
因此，在各行各業已得到了廣泛的應用。
[編輯本段]焊接機器人的組成
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櫃（硬體及軟體）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。對於智能機器人還應有感測系統，如激光或攝像感測器及其控制裝置等。圖1a、b表示弧焊機器人和點焊機器人的基本組成。
焊接機器人的主要結構形式及性能
世界各國生產的焊接用機器人基本上都屬關節機器人，絕大部分有6個軸。其中，1、2、3軸可將末端工具送到不同的空間位置，而4、5、6軸解決工具姿態的不同要求。焊接機器人本體的機械結構主要有兩種形式：一種為平行四邊形結構，一種為側置式（擺式）結構，如圖2a、b所示。側置式（擺式）結構的主要優點是上、下臂的活動范圍大，使機器人的工作空間幾乎能達一個球體。因此，這種機器人可倒掛在機架上工作，以節省佔地面積，方便地面物件的流動。但是這種側置式機器人，2、3軸為懸臂結構，降低機器人的剛度，一般適用於負載較小的機器人，用於電弧焊、切割或噴塗。平行四邊形機器人其上臂是通過一根拉桿驅動的。拉桿與下臂組成一個平行四邊形的兩條邊。故而得名。早期開發的平行四邊形機器人工作空間比較小（局限於機器人的前部），難以倒掛工作。但80年代後期以來開發的新型平行四邊形機器人（平行機器人），已能把工作空間擴大到機器人的頂部、背部及底部，又沒有測置式機器人的剛度問題，從而得到普遍的重視。這種結構不僅適合於輕型也適合於重型機器人。近年來點焊用機器人（負載100～150kg）大多選用平行四邊形結構形式的機器人。
上述兩種機器人各個軸都是作回轉運動，故採用伺取電機通過擺線針輪（RV）減速器（1～3軸）及諧波減速器（1～6軸）驅動。在80年代中期以前，對於電驅動的機器人都是用直流伺服電機，而80年代後期以來，各國先後改用交流伺服電機。由於交流電機沒有碳刷，動特性好，使新型機器人不僅事故率低，而且免維修時間大為增長，加（減）速度也快。一些負載16kg以下的新的輕型機器人其工具中心點（TCP）的最高運動速度可達3m/s以上，定位準確，振動小。同時，機器人的控制櫃也改用32位的微機和新的演算法，使之具有自行優化路徑的功能，運行軌跡更加貼近示教的軌跡。
點焊機器人的特點
（1）點焊機器人的基本功能 點焊對所用的機器人的要求是不很高的。因為點焊只需點位控制，至於焊鉗在點與點之間的移動軌跡沒有嚴格要求。這也是機器人最早只能用於點焊的原因。點焊用機器人不僅要有足夠的負載能力，而且在點與點之間移位時速度要快捷，動作要平穩，定位要准確，以減少移位的時間，提高工作效率。點焊機器人需要有多大的負載能力，取決於所用的焊鉗形式。對於用與變壓器分離的焊鉗，30～45kg負載的機器人就足夠了。但是，這種焊鉗一方面由於二次電纜線長，電能損耗大，也不利於機器人將焊鉗伸入工件內部焊接；另一方面電纜線隨機器人運動而不停擺動，電纜的損壞較快。因此，目前逐漸增多採用一體式焊鉗。這種焊鉗連同變壓器質量在70kg左右。考慮到機器人要有足夠的負載能力，能以較大的加速度將焊鉗送到空間位置進行焊接，一般都選用100～150kg負載的重型機器人。為了適應連續點焊時焊鉗短距離快速移位的要求。新的重型機器人增加了可在0.3s內完成50mm位移的功能。這對電機的性能，微機的運算速度和演算法都提出更高的要求。
（2）點焊機器人的焊接裝備 點焊機器人的焊接裝備，由於採用了一體化焊鉗，焊接變壓器裝在焊鉗後面，所以變壓器必須盡量小型化。對於容量較小的變壓器可以用50Hz工頻交流，而對於容量較大的變壓器，已經開始採用逆變技術把50Hz工頻交流變為600～700Hz交流，使變壓器的體積減少、減輕。變壓後可以直接用600～700Hz交流電焊接，也可以再進行二次整流，用直流電焊接。焊接參數由定時器調節，參見圖1b。新型定時器已經微機化，因此機器人控制櫃可以直接控制定時器，無需另配介面。點焊機器人的焊鉗，通常用氣動的焊鉗，氣動焊鉗兩個電極之間的開口度一般只有兩級沖程。而且電極壓力一旦調定後是不能隨意變化的。近年來出現一種新的電伺服點焊鉗，如圖4所示。焊鉗的張開和閉合由伺服電機驅動，碼盤反饋，使這種焊鉗的張開度可以根據實際需要任意選定並預置。而且電極間的壓緊力也可以無級調節。這種新的電伺服點焊鉗具有如下優點：
1）每個焊點的焊接周期可大幅度降低，因為焊鉗的張開程度是由機器人精確控制的，機器人在點與點之間的移動過程、焊鉗就可以開始閉合；而焊完一點後，焊鉗一邊張開，機器人就可以一邊位移，不必等機器人到位後焊鉗才閉會或焊鉗完全張開後機器人再移動；
2）焊鉗張開度可以根據工件的情況任意調整，只要不發生碰撞或干涉盡可能減少張開度，以節省焊鉗開度，以節省焊鉗開合所佔的時間。
3）焊鉗閉合加壓時，不僅壓力大小可以調節，而且在閉合時兩電極是輕輕閉合，減少撞擊變形和雜訊。
弧焊機器人的特點
（1）弧焊機器人的基本功能 弧焊過程比點焊過程要復雜得多，工具中心點（TCP），也就是焊絲端頭的運動軌跡、焊槍姿態、焊接參數都要求精確控制。所以，弧焊用機器人除了前面所述的一般功能外，還必須具備一些適合弧焊要求的功能。
雖然從理論上講，有5個軸的機器人就可以用於電弧焊，但是對復雜形狀的焊縫，用5個軸的機器人會有困難。因此，除非焊縫比較簡單，否則應盡量選用6軸機器人。
弧焊機器人除前面圖2提及的在作「之」字形拐角焊或小直徑圓焊縫焊接時，其軌跡應能貼近示教的軌跡之外，還應具備不同擺動樣式的軟體功能，供編程時選用，以便作擺動焊，而且擺動在每一周期中的停頓點處，機器人也應自動停止向前運動，以滿足工藝要求。此外，還應有接觸尋位、自動尋找焊縫起點位置、電弧跟蹤及自動再引弧功能等。
（2）弧焊機器人用的焊接設備 弧焊機器人多採用氣體保護焊方法（MAG、MIG、TIG），通常的晶閘管式、逆變式、波形控制式、脈沖或非脈沖式等的焊接電源都可以裝到機器人上作電弧焊。由於機器人控制櫃採用數字控制，而焊接電源多為模擬控制，所以需要在焊接電源與控制櫃之間加一個介面。近年來，國外機器人生產廠都有自己特定的配套焊接設備，這些焊接設備內已經播人相應的介面板、所以在圖1a中的弧焊機器人系統中並沒有附加介面箱。應該指出，在弧焊機器人工作周期中電弧時間所佔的比例較大，因此在選擇焊接電源時，一般應按持續率100％來確定電源的容量。
送絲機構可以裝在機器人的上臂上，也可以放在機器人之外，前者焊槍到送絲機之間的軟管較短，有利於保持送絲的穩定性，而後者軟管校長，當機器人把焊槍送到某些位置，使軟管處於多彎曲狀態，會嚴重影響送絲的質量。所以送絲機的安裝方式一定要考慮保證送絲穩定性的問題。
焊接機器人的應用
1. 焊接機器人工作站（單元）
如果工件在整個焊接過程中無需變位，就可以用夾具把工件定位在工作檯面上，這種系統既是最簡單不過的了。但在實際生產中，更多的工件在焊接時需要變位，使焊縫處在較好的位置（姿態）下焊接。對於這種情況，變位機與機器人可以是分別運動，即變位機變位後機器人再焊接；也可以是同時運動，即變位機一邊變位，機器人一邊焊接，也就是常說的變位機與機器人協調運動。這時變位機的運動及機器人的運動復合，使焊槍相對於工件的運動既能滿足焊縫軌跡又能滿足焊接速度及焊槍姿態的要求。實際上這時變位機的軸已成為機器人的組成部分，這種焊接機器人系統可以多達7-20個軸，或更多。最新的機器人控制櫃可以是兩台機器人的組合作12個軸協調運動。其中一台是焊接機器人、另一台是搬運機器人作變位機用。
對焊接機器人工作站進一步細分，可得以下四種：
1.1 箱體焊接機器人工作站是專門針對箱櫃行業中，生產量大，焊接質量及尺寸要求高的箱體焊接開發的機器人工作站專用裝備。
箱體焊接機器人工作站由弧焊機器人、焊接電源、焊槍送絲機構、回轉雙工位變位機、工裝夾具和控制系統組成。該工作站適用於各式箱體類工件的焊接，在同一工作站內通過使用不停的夾具可實現多品種的箱體自動焊接，焊接的相對位置高。由於採用雙工位變位機，焊接的同時，其他工位可拆裝工件，極大的提高了焊接效率。由於採用了MIG脈沖過渡或CMT冷金屬過渡焊接工藝方式進行焊接，使焊接過程中熱輸入量大大減少，保證產品焊接後不變形，通過調整焊接規范和機器人焊接姿態，保證產品焊縫質量好，焊縫美觀，特別對於密封性要求高的不銹鋼氣室，焊接後保證氣室氣體不泄露。通過設置控制系統中的品種選擇參數並更換工作夾具，可實現多個品種箱體的自動焊接。
用不同工作范圍的弧焊機器人和相應尺寸的變位機，工作站可以滿足焊縫長度在2000mm左右的各類箱體的焊接要求。焊接速度3－10mm/s，根據箱體基本材料，焊接工藝採用不同類型的氣體保護焊。該工作站還廣泛用於電力、電氣、機械、汽車等行業。
1.2 不銹鋼氣室機器人柔性激光焊接加工設備是針對不銹鋼焊接變形量比較大，密封性要求高的箱體類工件焊接開發的的柔性機器人激光焊接加工設備。 該加工設備是由機器人、激光發生器機組、水冷卻機組、激光掃描跟蹤系統、柔性變位機、工裝夾具、安全護欄、吸塵裝置和控制系統等組成，通過設置控制系統中的品種選擇參數並更換工裝夾具，可實現多個品種的不銹鋼氣室類工件的自動焊接。
1.3 軸類焊接機器人工作站是專門針對低壓電器行業中萬能式斷路器中的轉軸焊接開發的專用設備，推出了一套專用的轉軸焊接機器人工作站。
軸類焊接機器人工作站由弧焊機器人、焊接電源、焊槍送絲機構、回轉雙工位變位機、工裝夾具和控制系統組成。該工作站用於以轉軸為基體（上置若干懸臂）的各類工件的焊接，在同一工作站內通過使用不同的夾具可實現多品種的轉軸自動焊接。焊接的現對位置精度很高。由於採用雙工位變位機，焊接的同時，其他工位可拆裝工件，極大的提高了效率。
技術指標：轉軸直徑：Ф10－50mm，長度300－900mm，焊接速度3－5mm/s，焊接工藝採用MAG混合氣體保護焊，變位機回轉，變位精度達0.05mm。
廣泛應用於高質量、高精度的以轉軸的各類工件焊接，適用於電力、電氣、機械、汽車等行業。如果採用手工電弧焊進行轉軸焊接，工人勞動強度極大，產品的一致性差，生產效率低，僅為2－3件/小時。採用自動焊接工作站後，產量可達到15－20件/小時，焊接質量和產品的一致性也大幅度的提高。
軸類焊接機器人工作站 低壓電器轉軸
1.4 機器人焊接螺柱工作站
機器人焊接螺柱工作站針對復雜零件上具有不同規格螺柱採用機器人將螺柱焊接到工件上。該工作站主要由機器人、螺柱焊接電源、自動送釘機、機器人自動螺柱焊槍、變位機、工裝夾具、自動換槍裝置、自動檢測軟體、控制系統和安全護欄等組成，通過自動送釘機將螺柱送到機器人自動焊槍裡面，通過編程將機器人在工件上示教的路徑，將不同規格的螺柱焊接到工件上。可以採用儲能焊接或拉弧焊接將螺柱牢牢的焊接到工件上，保證焊接精度和焊接強度。焊接效率大約3-10個/分鍾，螺柱規格：直徑3-8mm，長度：5-40mm。
2. 焊接機器人生產線
焊接機器人生產線比較簡單的是把多台工作站（單元）用工件輸送線連接起來組成一條生產線。這種生產線仍然保持單站的特點，即每個站只能用選定的工件夾具及焊接機器人的程序來焊接預定的工件，在更改夾具及程序之前的一段時間內，這條線是不能焊其他工件的。
另一種是焊接柔性生產線（FMS-W）。柔性線也是由多個站組成，不同的是被焊工件都裝卡在統一形式的托盤上，而托盤可以與線上任何一個站的變位機相配合並被自動卡緊。焊接機器人系統首先對托盤的編號或工件進行識別，自動調出焊接這種工件的程序進行焊接。這樣每一個站無需作任何調整就可以焊接不同的工件。焊接柔性線一般有一個軌道子母車，子母車可以自動將點固好的工件從存放工位取出，再送到有空位的焊接機器人工作站的變位機上。也可以從工作站上把焊好的工件取下，送到成品件流出位置。整個柔性焊接生產線由一台調度計算機控制。因此，只要白天裝配好足夠多的工件，並放到存放工位上，夜間就可以實現無人或少人生產了。
工廠選用哪種自動化焊接生產形式，必須根據工廠的實際情況及素要而定。焊接專機適合批量大，改型慢的產品，而且工件的焊縫數量較少、較長，形狀規矩（直線、圓形）的情況；焊接機器人系統一般適合中、小批量生產，被焊工件的焊縫可以短而多，形狀較復雜。柔性焊接線特別適合產品品種多，每批數量又很少的情況，目前國外企業正在大力推廣無（少）庫存，按訂單生產（JIT）的管理方式，在這種情況下採用柔性焊接線是比較合適的。
焊接機器人在汽車生產中應用
焊接機器人目前已廣泛應用在汽車製造業，汽車底盤、座椅骨架、導軌、消聲器以及液力變矩器等焊接，尤其在汽車底盤焊接生產中得到了廣泛的應用。豐田公司已決定將點焊作為標准來裝備其日本國內和海外的所有點焊機器人。用這種技術可以提高焊接質量，因而甚至試圖用它來代替某些弧焊作業。在短距離內的運動時間也大為縮短。該公司最近推出一種高度低的點焊機器人，用它來焊接車體下部零件。這種矮小的點焊機器人還可以與較高的機器人組裝在一起，共同對車體上部進行加工，從而縮短了整個焊接生產線長度。國內生產的桑塔納、帕薩特、別克、賽歐、波羅等後橋、副車架、搖臂、懸架、減振器等轎車底盤零件大都是以MIG焊接工藝為主的受力安全零件，主要構件採用沖壓焊接，板厚平均為1.5～4mm，焊接主要以搭接、角接接頭形式為主，焊接質量要求相當高，其質量的好壞直接影響到轎車的安全性能。應用機器人焊接後，大大提高了焊接件的外觀和內在質量，並保證了質量的穩定性和降低勞動強度，改善了勞動環境。

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Abstract

With the social development needs, the robot has infiltrated our lives, work and economic aspects, and has played a significant role. Robotics research and development of our economic development have a lot of impact. This piece of paper mainly expounds the welding robot in the construction machinery instry, the importance of robots in various countries on the development of some of the overview for readers to understand the future development of robots the importance of social development, the article I also wrote to the China Machine were a number of investigations and understanding of the status quo views of the robot in the Development of a number of factors, there are a number of field of use of robots outlook.

Keywords(關鍵詞）: Robot; welding robot; construction machinery; Prospect