弧焊机器人简介

1、 燕山大学职业技术学院 XXXX机器人系统有限公司实习报告题 目 弧焊机器人简介、应用实例 专 业 焊接技术及自动化 班 级 09级1班姓 名 X X XQQ 号 358698916完成日期：2012年5月27日目次第一章 引 言1第二章 我国机器人1发展现状及发展方向1第三章 神钢机器人组成及功能特点23.1 神钢机器人的分类23.2 神钢机器人的组成43.3 神钢机器人的功能特点53.3.1 接触传感3功能51.1三方向传感3功能:61.2圆弧传感3功能:61.3间隙检测3功能：73.3.2 电弧跟踪3功能73.3.3 数据库3功能83.3.4 坡口宽度3跟踪83.3.5双丝焊接功能83.

2、3.6高熔敷效率29第四章 神钢机器人应用举例94.1水平角焊394.2船型焊311参考文献13摘 要随着我国工业化的发展，我国焊接机器行业整体技术水平和综合实力已有显著提高，国家大型工程项目的相继启动，将促使行业向研发高技术含量、高附加值的大型焊接设备、焊接辅机具、专用成套焊接设备方向发展。但相对于发达国家而言，我国的工业机器人技术及其工程应用的水平还有一定的距离，如：可靠性低于国外产品；机器人应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距；应用规模小，没有形成机器人产业。针对以上情况，我们应如何引进、消化、吸收世界先进焊接技术，以及在焊接过程中对焊接缺陷问题的分析，已成为焊接工

3、作者不得不面对的问题，这次实习报告主要针对日本神户制钢焊接机器人功能及应用进行介绍，并举例实习期间机器人焊接的工艺参数。从X月X号开始在XXXX机器人系统有限公司实习的过程中，不仅对手工操作CO2气体保护焊有很大提高，同时掌握了焊接机器人基本知识，能独立进行操作。并进行了水平角焊和船型焊的实际焊接，多次调整参数使自己的焊接知识、焊接分析能力有很大提高。关键词：神户制钢 机器人 焊接 功能特点 焊接分析第一章 引 言随着我国工业化的发展，我国焊接机器行业整体技术水平和综合实力已有显著提高，国家大型工程项目的相继启动，将促使行业向研发高技术含量、高附加值的大型焊接设备、焊接辅机具、专用成套焊接设备

4、方向发展。我所实习的单位XXXX机器人系统有限公司正是一家以生产焊接机器人的专业公司。该公司通过引进、消化、吸收日本神户制钢焊接机器人技术，逐渐形成了自己独有的特色产业链。从X月X号开始在XXXX机器人系统有限公司实习的过程中，不仅对手工操作CO2气体保护焊有很大提高，同时掌握了焊接机器人基本知识，能独立进行操作。并进行了水平角焊和船型焊的实际焊接，多次调整参数使自己的焊接知识、焊接分析能力有很大提高。第二章 我国机器人1发展现状及发展方向随着科技与生产力的发展，人力劳动已经逐渐被机械所取代，而这种变革为人类社会创造出巨大的财富，极大地推动了人类社会的进步。在发达国家中，工业机器人自动化生产线

5、成套设备已成为自动化装备的主流及未来的发展方向。国外汽车行业、电子电器行业、工程机械等行业已经大量使用工业机器人自动化生产线，以保证产品质量，提高生产效率，同时避免了大量的工伤事故。据美国电气和电子工程师协会（IEEE）统计，全世界在役的工业机器人中大约有将近一半的工业机器人用于各种形式的焊接加工领域，至2008年底，世界各地已经部署了100万台各种工业机器人。其中，日本机器人数量据世界首位。我国的工业机器人从80年代“七五”科技攻关开始起步，目前已基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、

6、搬运等机器人；弧焊机器人已应用在汽车制造厂的焊装线上。但总的来看，我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，如：可靠性低于国外产品；机器人应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距；应用规模小，没有形成机器人产业。 当前我国的机器人生产都是应用户的要求，单户单次重新设计，品种规格多、批量小、零部件通用化程度低、供货周期长、成本也不低，而且质量、可靠性不稳定。因此迫切需要解决产业化前期的关键技术，对产品进行全面规划，搞好系列化、通用化、模块化设计，积极推进产业化进程。 根据国内外机器人发展的经验、现状及近几年的动态，结合当前国内经济发展的具体情况，“十一五”期

7、间机器人技术应重点开展智能机器人、机器人化机械及其相关技术的开发及应用；开展以机器人为基础的重组装配系统及其相关技术的开发研究及加强多传感器融合及决策、控制一体化技术及应用的研究。重点解决我国已研制应用多年的示教再现型工业机器人的产业化前期关键技术，大力推进其产业化进程，同时机器人研究又不断向智能化、模块化、多功能化以及高性能、自诊断、自修复趋势发展，以适应市场对“敏捷制造”、多样化、个性化的需求，适应多变的机器人作业环境，向更大更宽广的制造与非制造业进军。力争在“十一五”末期实现焊接机器人的产业化。我国的工业机器人研制虽然起步晚，但是有着广大的市场潜力，有着众多的人才和资源基础。在十一五规划

8、纲要等国家政策的鼓励支持下，在市场经济和国际竞争愈演愈烈的未来，我们一定能够完全自主制造出自己的工业机器人，并且将工业机器人推广应用到制作与非制造等广大的行业中，提高我国劳动力成本，提高我国企业的生产效率和国际竞争力，从整体上提高我国社会生产的安全高效，为实现伟大祖国的复兴贡献力量。第三章 神钢机器人组成及功能特点日本神户制钢所是一家综合性的焊接公司,也是国际焊接领域三强企业之一,其专门针对中厚板焊接领域的焊接机器人以其丰富的软件功能及高适应性、高可靠性赢得用户的广泛好评。2007年XXXX与神户制钢在中厚板焊接机器人领域展开技术合作,充分发挥了XXXX的非标焊接设备领域多年积累的优势及神钢焊

9、接机器人的技术优势,共同致力于中国焊接自动化事业。目前既能为用户提供优良的机器人焊接系统,又能为用户提供全面的技术支持,为用户实现焊接自动化、提高产品质量及生产效率从而提高企业综合竞争力做出最大贡献3.1 神钢机器人的分类神钢机器人按照机器人本体大小，可分为XL超大型（图1）、MP中型（图2）、SR小型（图3）三种型号。如下图所示。按腕部加持能力，可分为NL规格（普通型,加持能力为10Kg）、HL规格（腕部加强型，加持能力为14Kg）。按机器人本体位置可分为水平式、天吊式、悬壁式。图1 XL（超大型） 图2 MP（中型） 图3 SR（小型）神钢机器人本体有6个轴（即6个自由度），其各轴所在位置

10、如图4所示，各轴的旋转角度如表1所示。神钢机器人系统最多可控制13个轴，即机器人本体6个轴，移动装置3各轴，双工位变位机2×2个轴。具有6个关节的机器人基本上能满足焊枪的位置和空间姿态的控制要求，其中3个自由度用于控制焊枪端部的空间位置，另外3个自由度用于控制焊枪的空间姿态。对于有些焊接场合，工件由于过大或空间几何形状过于复杂，使焊接机器人的焊枪无法到达指定的焊缝位置或焊枪姿态，这时必须通过增加17个外部轴的办法增加机器人的自由度。通常有两种做法：一是把机器人装于可以移动的轨道小车或龙门架上（即移动装置），扩大机器人本身的作业空间；二是让工件移动或转动（即变位机），使工件上的焊接部位

11、进入机器人的作业空间。也有的同时采用上述两种办法，让工件的焊接部位和机器人都处于最佳焊接位置。图4机器人本体各部位名称 表1机器人本体各轴动作角度S1(旋回)±165°S2（下支臂）+140°-125°S3（上支臂）+80°-70°S4（腕部 回转）±180°S5（腕部 弯曲）±135°S6（腕部 扭转）±200°3.2 神钢机器人的组成神钢机器人由机器人本体、控制箱、示教器、电弧焊机、移动装置、变位机以及其他辅助装置（冷却装置、变压器、送气装置、送丝装置、清枪箭丝装置）等部

12、分组成，如下图所示。图5 机器人本体 图6 控制箱 图7 示教器图8 电弧焊机 图9 移动装置 图10 变位机图11清枪箭丝装置 图12 冷却水箱 图13 变压器机器人本体，又称作机械手臂，是弧焊机器人的操作部分，是机器人为完成焊接任务而传递力或力矩并执行各种动作和操作的机械结构。它主要包括机器人的机身、臂、腕、手（焊枪）等。示教器是遥控操作机器人的工具，进行命令设定、编辑以及移动轨迹中点的位置记忆。控制箱是机器人的控制系统，是负责控制机械结构按所规定的程序和所要求的轨迹，在规定的位置（点）之间完成焊接作业的电子、电气元件和计算机系统。另外，控制系统还必须能与焊接电源通信，设定焊接参数，对引弧

13、、通气、断气及焊丝用完等状态进行检测，对焊缝进行跟踪，并不断填充金属形成焊缝。神钢机器人重复定位精度可高达±0.1mm。电弧焊机，即焊接电源，采用UC500型号，由于神钢机器人一级电压为200V，故需要用变压器将380V电压转变为200V后，才能正常使用。移动装置和变位机，一是把机器人装于可以移动的轨道小车或龙门架上（即移动装置），扩大机器人本身的作业空间；二是让工件移动或转动（即变位机），使工件上的焊接部位进入机器人的作业空间。也有的同时采用上述两种办法，让工件的焊接部位和机器人都处于最佳焊接位置。3.3 神钢机器人的功能特点焊接机器人功能介绍:1、丰富的专家数据库功能及传感、焊接

14、条件自动生成功能使操作变得更加简单、易学;2、高性能的电弧传感功能、多层多道焊接功能及坡口宽度跟踪功能,提高焊接质量,提高产品适应性。3、供选择的双丝焊接及高速焊接可大大缩短生产节拍;4、传感重试功能、再引弧功能、引弧点转移、喷嘴接触回避及粘丝自动解除功能为设备的连续运转提供保障。现对神钢机器人常用的接触传感功能、电弧跟踪功能、数据库功能作简要介绍。3.3.1 接触传感3功能接触传感功能，是通过焊丝接触检测位置，由此计算出工件的偏移纠正量，边纠正示教位置边进行动作的机能，其原理如下图所示。接触传感的电压可高达250V，对于工件表面有油污、铁锈的情况下也能准确的检测出工件偏移位置。接触传感功能主

15、要包括三方向传感、圆弧传感、间隙传感、焊接长传感、开始点传感、多点传感和接触探测等7项内容。预先在焊丝端部加上一个检测电压值，在与母材接触时会产生电压降，由此可检测出接触位置。图 14 接触传感原理图下面就对常用的三方向传感功能、圆弧传感功能、间隙传感功能进行介绍：1.1三方向传感3功能: 三方向传感机能是检测工件全体的平行偏移，纠正示教位置的机能。 示意如图15。利用焊丝接触工件，检测工件X、Y、Z三个方向的参考点位置，计算出检测点位置的偏移量，加算到程序中，准确定位焊缝位置。 图151.2圆弧传感3功能:示教时的位置圆弧传感功能，是检测具有一定弯曲率的圆弧形状工件的基准面（省略设定中水平面

16、（平面）圆弧中心内的平行偏移，纠正示教位置的机能。示意如图16。是三方向传感的扩展功能，通过检测圆周上的三个点，确定圆弧中心的位置。 图161.3间隙检测3功能： 所谓的间隙传感功能，是在焊接坡口底部间隙连续变化的工件时，预先测量好底部间隙，在实际焊接时根据测量的结果对焊接条件（焊接速度、摆动条件）进行补偿的功能。示意如图17。方法简介： 将焊丝伸入坡口内部，检测坡口宽度的变化，并在实际焊接时根据测量的结果，对焊接条件（焊接速度，摆动宽度、频率）进行补偿的功能。 图173.3.2 电弧跟踪3功能电弧跟踪功能，是在焊接过程中自动检测焊接线的位置追踪位置偏移的功能。在电弧追踪中有焊接线追踪（左右方

17、向追踪和上下方向追踪）和坡口宽度追踪。其原理如图18所示，在焊接过程中，由于焊接线的变化，导致焊丝伸出长度变化，从而导致焊接电流的变化，通过电流变化反馈，补偿摆宽，达到电弧追踪的目的。长度为500mm的焊缝，电弧追踪直线插入范围为±3°，圆弧插入为±1.5°。图18 电弧跟踪原理图， 3.3.3 数据库3功能数据库功能是事先设定·登陆焊接条件，通过数据库命令呼出设定的焊接条件的功能。此外，在数据库中可以设定每层的焊接条件，通过设定必要层次的焊接条件可以进行多层焊接。示意如图19。 图19 3.3.4 坡口宽度3跟踪所谓坡口宽度的跟踪功能，是在焊

18、接的过程中使用电弧传感器检测出坡口的宽度，在根据检测到的坡口宽度自动补偿摆动条件、焊接速度的功能。利用该功能，即使焊接坡口宽度发生变化的工件时，也能将堆高焊接的比较均匀。 图 203.3.5双丝焊接功能 双丝焊接最大焊接速度可以达到传统焊接技术的4倍 新型控制电源与新型脉冲焊接电源，使操作和生产效率大幅度提高厚板焊接所必须的电弧传感功能在双丝焊接中也可以正常使用实现带跟踪的高速焊接 图 213.3.6高熔敷效率2高熔敷效率对应400A以上的高电流区间的新电弧传感，不需要特殊的焊枪，焊接电流最大可比以前提高2倍以上的速度 图22第四章 神钢机器人应用举例神钢焊接机器人是专门针对中厚板焊接领域的焊

19、接机器人，工程机械、煤炭机械、铁路车辆、风电、机床、钢结构、桥梁及其他中厚板行业。以其丰富的软件功能及高适应性、高可靠性赢得用户的广泛好评。4.1水平角焊3在焊接前，要对个层（道）的大小有初步的概念，并绘制出个层次焊角的大小，再根据绘制的图形，对数据库中焊接线进行平移（数据库中的焊接线平移均是以第一层为基准，即焊枪尖端示教时所走的轨迹），以达到多层多道焊的目的。表 2 表3焊接数据库DBK 3206参数1焊接电流（0-500）A250焊接电压(80%-120%)100焊接速度(cm/min)40基准面(0-2)0摆动宽度(0-30mm)4摆动次数(1-300)180停止时间(0-30)0.1s

20、0焊接线左右(±150mm)0焊接线上下(±150mm)0起弧左右(±150mm)0起弧上下(±150mm)0收弧时间（0-999）0.1s20收弧电流0-500A200收弧电压(80%-120%)100焊枪倾斜角(±90)0电弧状态（0.OFF/1.ON）1焊接数据库DBK 208参数1焊接电流（0-500）A250焊接电压(80%-120%)100焊接速度(cm/min)26基准面(0-2)0摆动宽度(0-30mm)4摆动次数(1-300)180停止时间(0-30)0.1s0焊接线左右(±150mm)0焊接线上下(±15

21、0mm)0起弧左右(±150mm)0起弧上下(±150mm)0收弧时间（0-999）0.1s20收弧电流0-500A200收弧电压(80%-120%)100焊枪倾斜角(±90)0电弧状态（0.OFF/1.ON）1 焊接后效果图： 图23 K=6 图24 K=8 表4 表5焊接数据库DBK 212参数123焊接电流（0-500）A250250250焊接电压(80%-120%)100100100焊接速度(cm/min)383838基准面(0-2)000摆动宽度(0-30mm)300摆动次数(1-300)180180180停止时间(0-30)0.1s02020焊接线左右

22、(±150mm)06.51.0焊接线上下(±150mm)01.06起弧左右(±150mm)06.51起弧上下(±150mm)006收弧时间（0-999）0.1s202525收弧电流0-500A200200200收弧电压(80%-120%)100100100焊枪倾斜角(±90)000电弧状态（0.OFF/1.ON）111焊接数据库DBK 210参数12焊接电流（0-500）A250250焊接电压(80%-120%)100100焊接速度(cm/min)3535基准面(0-2)00摆动宽度(0-30mm)36摆动次数(1-300)180120停止时间(0-30)0.1s00焊接线左右(±150mm)04.0焊接线上下(±150mm)04.0起弧左右(±150mm)04.0起弧上下(±150mm)04.0收弧时间（0-999）0.1s2025收弧电流0-500A200200收弧电压(80%-120%)100100焊枪倾斜角(±90)0-10电弧状态（0.OFF/1.ON）11焊接后效果图： 图25 K=10 图26 K=124.2船型焊3船型焊各层次间的控制以及起弧、收弧时的处理，与水平角焊大致相同，不同的是，在进行船型焊的第二道、第三道时，