焊接机器人编程及应用

焊接机器人编程及应用前言目前，中国正处于产业转型升级的关键时期，而工业机器人作为先进制造业中不可替代的重要装备和手段，已经成为衡量一个国家制造水平和科技水平的重要标志。“十二五”期间将是中国工业机器人产业发展的关键转折点，根据国际机器人联合会（IFR）的统计，2011 年中国工业机器人装机量 74317台，增速达 51%，位居全球第一。预计 2013-2015年，机器人装机量年增长率将达到 10%，中国将成为世界上最大的工业机器人市场。焊接机器人是工业机器人家族中的重要一员，也是技术上...

前言目前，中国正处于产业转型升级的关键时期，而工业机器人作为先进制造业中不可替代的重要装备和手段，已经成为衡量一个国家制造水平和科技水平的重要标志。“十二五”期间将是中国工业机器人产业发展的关键转折点，根据国际机器人联合会（IFR）的统计，2011 年中国工业机器人装机量 74317台，增速达 51%，位居全球第一。预计 2013-2015年，机器人装机量年增长率将达到 10%，中国将成为世界上最大的工业机器人市场。焊接机器人是工业机器人家族中的重要一员，也是技术上发展最成熟、应用最多的一类机器人。随着产业界对高效、高品质焊接的需求不断增长，机器人焊接的应用日益广泛。面对如此快速成长的焊接机器人市场，能安全和熟练地使用机器人焊接的人员的培养已刻不容缓。焊接机器人是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种焊接作业的自动化生产设备，具有动作范围大、运动速度快等特点，这使得焊接机器人的示教编程、程序编辑、维护保养等操作必须由经过培训的专业人员来实施，并严格遵守机器人的安全操作规程和行业安全作业操作规程。然而，目前企业中能够进行焊接机器人操作与编程的技术人员主要依靠各机器人生产商的培训，缺乏相关的专业学习与技术指导，且一旦操作人员离职或换岗，将给企业生产造成很大影响，这已成为大多数企业在购买或使用焊接机器人所面临的最大难题。本书正是针对这种需求，严格按照行业与职业要求，遵循技术技能人才成长规律，以实操能力培养为重点，以岗位工作过程为导向，以典型工作任务为依托，通过将机器人技术、焊接技术与自动化技术有机融合，真正体现焊接作业的自动化理念，为培养“用得上、下得去、干得好”的高素质机器人操作人才提供服务。同时，本书的编写得到企业和一线专家的大力支持，兼顾开展机器人焊接操作人员的培训和资格认证用书，贴合实际，突出技能。本书编写的初衷侧重焊接机器人的操作实践及应用，以销量世界排名前茅的 Panasonic 机器人为例，采用基于工作过程的项目教学，介绍其基本操作、在线示教与离线编程等内容，以期达到触类旁通的目的。全书共分 8各项目，每个项目包含 1~2个工作任务，并给出教学中易于实施的实践练习，使学生通过实际任务训练掌握焊接机器人的基本知识和操作技能，真正实现“教、学、做”的一体化。为方便教学，本书配备多媒体课件，可免费提供给任课教师使用。凡选用本书作教材的教师均可登录机械工业出版社教材服务网 www.cmpedu.com注册后下载。本书由哈尔滨理工大学兰虎主编，唐山松下产业机器有限公司李守红担任主审。参加编写的有哈尔滨理工大学兰虎（绪论、项目 1、项目 4至项目 7）、陶祖伟（项目 2）、鲁德才（项目 3），唐山开元机器人系统有限公司隋鑫（项目 8）。在编写过程中，作者参阅了有关同类教材、书籍和网络资料，并得到了唐山松下产业机器有限公司的大力支持，在此一并表示衷心感谢！由于编者水平有限，书中难免有错漏之处，恳请广大读者批评指正，并将意见和建议反馈至 E-mail：lanhucx@163.com。编者目录前言绪论……………………………………………………………………………………………………1 项目 1 揭开焊接机器人的神秘面纱…………………………………………………………11 任务认识焊接机器人…………………………………………………………………………12 项目 2 初识焊接机器人的示教编程…………………………………………………………28 任务 1 新建和加载程序………………………………………………………………………29 任务 2 机器人平板堆焊的示教………………………………………………………………48 项目 3 手动操纵焊接机器人…………………………………………………………………68 任务 1 点动和连续移动机器人………………………………………………………………69 任务 2 手动操作机器人沿 T形接头焊缝移动………………………………………………82 项目 4 焊接机器人的直线轨迹示教…………………………………………………………96 任务 1 板-板对接接头的机器人焊接示教……………………………………………………97 任务 2 直线轨迹焊缝程序的编辑……………………………………………………………115 项目 5 焊接机器人的圆弧轨迹示教…………………………………………………………129 任务 1 管-板角接接头的机器人焊接示教……………………………………………………129 任务 2 圆弧轨迹焊缝程序的编辑……………………………………………………………145 项目 6 焊接机器人的摆动功能示教…………………………………………………………152 任务 1 板-板对接接头的机器人单面焊双面成形示教………………………………………153 任务 2 附加摆动功能的机器人程序编辑……………………………………………………170 项目 7 焊接机器人的周边设备与控制………………………………………………………178 任务 1 焊接机器人外部轴及其控制…………………………………………………………179 任务 2 焊枪清理装置及其控制………………………………………………………………189 项目 8 焊接机器人的离线编程………………………………………………………………198 任务简易弧焊机器人工作站的离线编程……………………………………………………199 参考文献……………………………………………………………………………………………226 项目 6 焊接机器人的摆动功能示教 165 项目 6 焊接机器人的摆动功能示教在弧焊机器人作业过程中，要求焊枪跟踪工件的焊道运动，并不断填充金属形成焊缝。为能有效控制电弧热源对熔敷金属的作用和焊接熔池温度场的分布，机器人运动过程中应具有直线和环形内插摆动功能。与前面项目类似，本项目将完成焊接机器人的直线、圆弧摆动功能的示教。以 Panasonic 机器人为例，运用在线示教方式，实现板对接平焊的机器人单面焊双面成形作业。在此基础上，完成附加摆动程序的修改与编辑，旨在加深学生对机器人摆动运动示教的理解，并强化对焊接机器人示教编程要领的掌握。【学习目标】知识目标（1）强化机器人示教的主要内容与基本流程；（2）掌握直线摆动、圆弧摆动示教的基本要领；（3）掌握摆动程序的机器人跟踪动作。技能目标（1）能够熟练进行直线摆动、圆弧摆动焊缝的示教、跟踪与再现；（2）能够熟练设定机器人的摆动作业条件；（3）能够使用示教器熟练编辑机器人直线摆动作业程序。情感目标（1）严谨认真、规范操作；（2）合作学习、团结协作。【任务描述】任务 1 板-板对接接头的机器人单面焊双面成形示教任务 2 附加摆动功能的机器人程序编辑任务 1 板-板对接接头的机器人单面焊双面成形示教本任务要求用 CO2作保护气体，使用直径 1.2 mm 的 H08Mn2SiA 焊丝，通过手动操作机器人完成两块 Q235 钢板（200 mm×50 mm×10 mm）的平对接单面焊双面成形作业，如图 6-1 所示。【任务分析】单面焊双面成形工艺一般用于无法进行双面施焊但又要求焊透的焊接接头情况。此种技术适用于 V 形或 U 形坡口多层焊（打底、填充和盖面）的焊件上，要求焊缝正、背面均匀整齐，成形良好，符合焊接质量的要求。广泛应用于锅炉、压力容器、管道以及其他一些重要的焊接结构中。用机器人完成图 6-1 所示焊缝的单面焊双面成形共需 13 个示教点（见图项目 6 焊接机器人的摆动功能示教 166 6-2），每个示教点焊枪姿态如表 6-1 所示。实际示教时按图 6-3 所示流程开展。任务完成后，填写项目任务完成报告。 200 100 1 0 1~1.5 30º 图 6-1 板对接平焊的机器人单面焊双面成形接头图示 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ Z YX (a) 打底层 ⑬ ⑧ ⑨ ⑩ ⑪ ⑫ Z YX (b) 盖面层图 6-2 机器人运动轨迹（板对接平焊单面焊双面成形）项目 6 焊接机器人的摆动功能示教 167 表 6-1 示教点说明（板对接平焊单面焊双面成形）示教点焊枪姿态用途 U /° V /° W /° ① 180 45 180 机器人原点 ② 0 15 -0 作业临近点 ③ 0 15 -0 直线摆动/焊接开始点 ④ 0 15 -0 摆动振幅点 1 ⑤ 0 15 -0 摆动振幅点 2 ⑥ 0 15 -0 直线摆动//焊接结束点 ⑦ 0 15 -0 焊枪规避点 ⑧ 0 15 -0 直线摆动/焊接开始点 ⑨ 0 15 -0 摆动振幅点 1 ⑩ 0 15 -0 摆动振幅点 2 ⑪ 0 15 -0 直线摆动//焊接结束点 ⑫ 0 15 -0 焊枪规避点 ⑬ 180 45 180 机器人原点 *以上焊枪姿态仅为参考，因机器人配置、工作台及工件放置位置不同而不同。具体示教时，焊枪角度应板厚而异，本任务中建议焊枪与板平面法线成 10°~20°。新建一个程序示教前的准备登录示教点① 登录示教点② 登录示教点⑪ 登录示教点⑫ 设定作业条件登录示教点⑦ 登录示教点⑧ 登录振幅点⑨ 登录振幅点⑩ 登录示教点⑬ 确认与施焊登录示教点③ 登录示教点⑥ 登录振幅点④ 登录振幅点⑤ 缺陷调整图 6-3 机器人示教流程（骑坐式管-板垂直俯位焊）项目 6 焊接机器人的摆动功能示教 168 【知识准备】一、直线摆动的示教机器人完成．．．．．直线．．焊缝的．．．摆动．．焊接通常需示教．．．．．．．4．个以上特征点．．．．．．（1．个摆动开始点．．．．．．、2．个摆．．动振幅点和．．．．．1．个摆动结束点．．．．．．），插补方式选．．．．．“MOVE．．．．LW．．”，振幅点．．．设置用．．．“WEAVEP．．．．．．”指令．．。对图 6-4 所示轨迹进行直线摆动示教，具体示教方法见表 6-2，完成的机器人作业程序如图 6-5 所示。 MOVELW ARC-SET ARC-ON MOVELW CRATER ARC-OFF P3/P003 开始点 P6/P006 结束点 P4/P004 振幅点1 WEAVEP 焊接区间主路径自动直线移到开始点 P2/P002 接近点 MOVEP/ MOVEL WEAVEP P5/P005 振幅点2 — — 焊接点 — — 空走点 — — 振幅点图 6-4 直线摆动轨迹示意图表 6-2 直线摆动示教说明序号示教点示教方法 1 P2/P002 摆动/焊接接近点 将机器人移动到直线摆动接近点。 将示教点属性设定为（空走点），插补方式选（MOVEP）或（MOVEL）。 按保存示教点 P2/P002为直线摆动/焊接接近点。 2 P3/P003 摆动/焊接开始点 将机器人移动到直线摆动开始点。 将示教点属性设定为（焊接点），插补方式选（MOVELW）。 按保存示教点 P3/P003为直线摆动/焊接开始点。 3 振幅点登录确认 接着，弹出“将下一示教点作为振幅点登录吗？”的对话框。 按或单击界面上的【YES】按钮将后面紧跟着的 2 点或 4 点（取决于摆动类型）的插补形态自动变成“WEAVEP”。项目 6 焊接机器人的摆动功能示教 169 4 P4/P004 振幅点 1 将机器人移动到至设定摆动宽度的第 1 个振幅点（振幅点 1）。 按保存示教点 P4/P004为第一个摆动振幅点。（WEAVEP 命令被登录） 5 振幅点登录确认 接着，弹出“将下一示教点作为振幅点登录吗？”的对话框。 按或单击界面上的【YES】按钮即可。 6 P5/P005 振幅点 2 将机器人移动到至设定摆动宽度的第 2 个振幅点（振幅点 2）。 按保存示教点 P5/P005为第二个摆动振幅点。（WEAVEP 命令被登录） 7 P6/P006 摆动/焊接结束点 将机器人移动到直线摆动结束点。 将示教点属性设定为（空走点），插补方式选（MOVELW）。 按保存示教点 P6/P006为直线摆动/焊接结束点。 8 振幅点登录确认 接着，弹出“将下一示教点作为振幅点登录吗？”的对话框。 按或单击界面上的【NO】按钮，插补形态将自动发生变化。 *当摆动类型为 4 或 5 时，需要再按照同样的方法，继续登录 2 个振幅点( 振幅点 3、振幅点 4)。 (a) GII机器人 (b) GIII 机器人图 6-5 直线摆动示教程序  在摆动结束点后继续追加“MOVELW”示教点时，摆动动作将继续被执行，摆动宽度不变。若想更改摆动幅度，需再次进行“WEAVEP”示教。  使用直线摆动插补方式，但未完成 4点或 6点（取决于摆动类型）的示教，示教点虽用摆动命令登录，但跟踪和运行操作时仍作直线插补动作。  焊接机器人的 6种基本摆动类型如表 6-3所示。如果机器人和外部轴同步运行时（例如，圆周焊接时，外部轴转动工件，机器人进行摆动焊接），在 6 种基本摆动类型编号后“+10”。项目 6 焊接机器人的摆动功能示教 170 表 6-3 焊接机器人的基本摆动类型类型图示类型图示类型 1 （低速单摆） 1 2 E S 类型 4 （U形） 2 3 E 1 S 4 类型 2 （L形） 1 2 E S 类型 5 （梯形） 2 3 E 1 4 S 类型 3 （三角形） 1 2 E S 类型 6 （高速单摆） S 1 2 E 二、圆弧摆动的示教机器人完成．．．．．环形．．焊缝的．．．摆动．．焊接通常需示教．．．．．．．5．个以上特征点．．．．．．（1．个摆动开始点．．．．．．、2．个摆．．动振幅点．．．．、1．个摆动．．．中间．．点和．．1．个摆动结束点．．．．．．），插补方式选．．．．．“MOVE．．．．CW．．”，振幅点设置用．．．．．． “WEAVEP．．．．．．”指令．．。对图 6-6 所示轨迹进行圆弧摆动示教，具体示教方法见表 6-4，完成的机器人用户程序如图 6-7 所示。 — — 焊接点 — — 空走点 — — 振幅点焊接区间 MOVECW ARC-SET ARC-ON MOVECW CRATER ARC-OFF MOVEP/ MOVEL P5/P005 振幅点2 P6/P006 中间点 P7/P007 结束点自动直线移到开始点 P2/P002 接近点 MOVECW WEAVEP P3/P003 焊接点 P4/P004 振幅点1 主路径图 6-6 圆弧摆动轨迹示意图项目 6 焊接机器人的摆动功能示教 171 表 6-4 圆弧摆动示教说明序号示教点示教方法 1 P2/P002 摆动/焊接接近点 将机器人移动到圆弧摆动接近点。 将示教点属性设定为（空走点），插补方式选（MOVEP）或（MOVEL）。 按保存示教点 P2/P002为圆弧摆动/焊接接近点。 2 P3/P003 摆动/焊接开始点 将机器人移动到圆弧摆动开始点。 将示教点属性设定为（焊接点），插补方式选（MOVECW）。 按保存示教点 P3/P003为圆弧摆动 3/焊接开始点。 3 振幅点登录确认 接着，弹出“将下一示教点作为振幅点登录吗？”的对话框。 按或单击界面上的【YES】按钮将后面紧跟着的 2 点或 4 点（取决于摆动类型）的插补形态自动变成“WEAVEP3”。 4 P4/P004 振幅点 1 将机器人移动到至设定摆动宽度的第 1 个振幅点（振幅点 1）。 按保存示教点 P4/P004为第一个摆动振幅点。（WEAVEP 命令被登录） 5 振幅点登录确认 接着，弹出“将下一示教点作为振幅点登录吗？”的对话框。 按或单击界面上的【YES】按钮即可。 6 P5/P005 振幅点 2 将机器人移动到至设定摆动宽度的第 2 个振幅点（振幅点 2）。 按保存示教点 P5/P005为第二个摆动振幅点。（WEAVEP 命令被登录） 7 P6/P006 摆动/焊接中间点 将机器人移动到圆弧摆动中间点。 将示教点属性设定为（焊接点），插补方式选（MOVECW）。 按保存示教点 P4/P004为圆弧/焊接中间点。 8 振幅点登录确认 接着，弹出“将下一示教点作为振幅点登录吗？”的对话框。 按或单击界面上的【NO】按钮即可。 9 P7/P007 摆动/焊接结束点 将机器人移动到圆弧摆动结束点。 将示教点属性设定为（空走点），插补方式选（MOVECW）。 按保存示教点 P5/P005为圆弧/焊接结束点。 10 振幅点登录确认 接着，弹出“将下一示教点作为振幅点登录吗？”的对话框。 按或单击界面上的【NO】按钮，插补形态将自动发生变化。 *当摆动类型为 4 或 5 时，还需以同样的方法继续登录 2 个振幅点( 振幅点 3、振幅点 4)。项目 6 焊接机器人的摆动功能示教 172 (a) GII机器人 (b) GIII 机器人图 6-7 圆弧摆动示教程序  圆弧摆动类型和直线摆动一样，共有 6种可选择。  使用圆弧摆动插补方式，但未完成 5点或 7点（取决于摆动类型）的示教，示教点虽用摆动命令登录，但跟踪和运行操作时仍作直线插补动作。三、摆动参数的设置  在摆动开始点仅设定摆动类型．．．．．．．．．．．．．通过示教点属性画面上的“模式编号”选项指定，如图 6-8 所示。摆动类型设定 (a) GII机器人项目 6 焊接机器人的摆动功能示教 173 摆动类型设定 (b) GIII机器人图 6-8 摆动类型的设置  在摆动结束点仅设定摆动频率．．．．．．．．．．．．．通过示教点属性画面上的“频率”选项输入数值。  在摆动振幅点设定摆动幅度和振幅点停留时间．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．通过示教点属性画面上的“振幅” 和“时间”选项输入数值。  主路径运动速度在焊接次序指令．．．．．．．．．．．．．．ARC．．．-．SET．．．中设定．．．。  摆动频率的设定应满足：最快 5 Hz（摆动类型 1~5）或最快 9.9 Hz（摆动类型 6）。  振幅×频率应满足：最大 60 mm·Hz（摆动类型 1~5）。  摆角×频率应满足：最大 125 °·Hz（摆动类型 6）。  振幅点停留时间应满足：1/F-(T0+T1+T2+T3+T4) > A，其中 F 为摆动频率；T0 为摆动开始点指定的时间值；T1~T4 为振幅点 1~4 指定的时间值；A=0.1（摆动类型 1, 2, 5）或 A=0.075（摆动类型 3）或 A=0.15（摆动类型 4）或 A=0.05（摆动类型 6）。【实践操作】一、示教前的准备开始示教前，请做如下准备：  工件表面清理。核对试板尺寸无误后，将钢板表面清理干净，不能有铁锈、油污等杂质。  工件装配与点固。选择合理工艺参数，使用手弧焊设备对待焊试板进行定位焊。项目 6 焊接机器人的摆动功能示教 174  工件装夹。利用夹具将试板固定在机器人工作台上。  机器人原点确认。可通过运行控制器内已有的原点程序，让机器人回到待机位置。  新建程序。新建一个作业程序，输入程序名“Weaving_weld”。二、运动轨迹的示教下面，试着以图 6-2 所示的运动轨迹为例，给机器人输入一段直线焊缝附加摆动的作业程序，此程序由编号①至⑬的 13 个示教点组成。处于待机位置的示教点①、⑬，要处于与工件、夹具不干涉的位置。另外，示教点⑦在向示教点⑧移动以及示教点⑫在向示教点⑬移动时，也要处于与工件、夹具不干涉的位置。 1．示教点①——机器人原点  轻握【安全开关】，接通伺服电源，按动作功能图标（绿灯灭）→ （绿灯亮），打开机器人动作功能。  按（GII 示教器）或【右切换键】（GIII 示教器），将示教点属性设定为，插补方式选。  按记录机器人原点，如图 6-9 所示。 ① Z YX 图 6-9 机器人待机位置 2．示教点②——作业临近点  切换机器人坐标系至（直角坐标系）。  手动操作机器人移向摆动/焊接开始位置附近，并改变末端焊枪至作业姿态（见表 6-1），如图 6-10 所示。  将示教点属性设定为，插补方式选。  按记录示教点②。项目 6 焊接机器人的摆动功能示教 175 ① ② Z YX 图 6-10 移动机器人到作业临近点②位置 3．示教点③——摆动/焊接开始点  保持焊枪姿态不变，在直角坐标系下，把机器人移到直线摆动开始位置，如图 6-11 所示。  将示教点属性设定为，插补方式选。  按记录示教点③。 ② ③ Z YX 图 6-11 移动机器人到摆动/焊接作业开始点③位置 4．示教点④——摆动振幅点 1  在弹出“将下一示教点作为振幅点登录吗？”的对话框时，单击界面上的【YES】按钮或按将后面紧跟着的 2 点的插补形态自动变成“WEAVEP”。  保持焊枪姿态不变，在直角坐标系下，把机器人移到摆动振幅点 1 位置，如图 6-12 所示。  按记录示教点④。项目 6 焊接机器人的摆动功能示教 176 Z YX ③ ④ 图 6-12 移动机器人到摆动振幅点 1（示教点④）位置 5．示教点⑤——摆动振幅点 2  同示教点④的操作相仿，在弹出“将下一示教点作为振幅点登录吗？”的对话框时，单击界面上的【YES】按钮或按即可。  保持焊枪姿态不变，在直角坐标系下，把机器人移到摆动振幅点 2 位置，如图 6-13 所示。  按记录示教点⑤。 ④ ⑤ Z YX 图 6-13 移动机器人到摆动振幅点 2（示教点⑤）位置 6．示教点⑥——摆动/焊接结束点  同示教点③的操作相仿，在直角坐标系下，把机器人移到直线摆动结束位置，如图 6-14 所示。  将示教点属性设定为，插补方式选。  按记录示教点⑥。项目 6 焊接机器人的摆动功能示教 177 ⑤ ⑥ Z YX 图 6-14 移动机器人到摆动/焊接结束点⑥位置 7．示教点⑦——焊枪规避点  在工具坐标系下，沿（X 轴）把机器人移到不碰触夹具位置，如图 6-15 所示。  将示教点属性设定为，插补方式选。  按记录示教点⑦。 Z YX ⑦ ⑥ 图 6-15 移动机器人到圆弧/焊接结束点⑦位置 8．示教点⑧~⑫ 重复步骤 3~7，即可完成示教点⑧~⑫的登录。 9．示教点⑬——机器人原点  关闭机器人动作功能，进入编辑状态，移动光标至示教点①所在命令行。  按用户功能图标（复制），并侧击【拨动按钮】完成复制操作。  移动光标至示教点⑫所在命令行，按用户功能图标（粘贴），完成命令粘贴操项目 6 焊接机器人的摆动功能示教 178 作。至此，运动轨迹示教完毕，作业程序的主体部分如表 6-5 所示。表 6-5 作业程序主体部分（板对接平焊单面焊双面成形）行标命令说明 Begin Of Program TOOL = 1 : TOOL01 MOVEP P1/P001 , 10.00m/min MOVEP P2/P002 , 10.00m/min MOVELW P3/P003 , 5.00m/min , Ptn = 1 , F = 0.5 ARC-SET AMP = 120 VOLT = 19.2 S = 0.50 ARC-ON ArcStart1„„ WEAVEP P4/P004 , 5.00m/min WEAVEP P5/P005 , 5.00m/min MOVELW P6/P006 , 5.00m/min , Ptn = 1 , F = 0.5 CRATER AMP = 100 VOLT = 18.2 T = 0.00 ARC-OFF ArcEnd1„„ MOVEL P7/P007 , 5.00m/min MOVELW P8/P008 , 5.00m/min , Ptn = 1 , F = 0.5 ARC-SET AMP = 120 VOLT = 19.2 S = 0.50 ARC-ON ArcStart1„„ WEAVEP P9/P009 , 5.00m/min WEAVEP P10/P010 , 5.00m/min MOVELW P11/P011 , 5.00m/min , Ptn = 1 , F = 0.5 CRATER AMP = 100 VOLT = 18.2 T = 0.00 ARC-OFF ArcEnd1„„ MOVEL P12/P012 , 5.00m/min MOVEP P13/P013 , 10.00m/min End Of Program 程序开始末端工具选择机器人原点位置（示教点①）移到作业开始位置附近（示教点②）移到摆动/焊接开始位置（示教点③）设定焊接开始规范开始焊接摆动振幅点 1 （示教点④）摆动振幅点 2 （示教点⑤）移到摆动/焊接结束位置（示教点⑥）设定焊接结束规范结束焊接移到焊枪规避位置（示教点⑦）移到摆动/焊接开始位置（示教点⑧）设定焊接开始规范开始焊接摆动振幅点 1 （示教点⑨）摆动振幅点 2 （示教点⑩）移到摆动/焊接结束位置（示教点⑪）设定焊接结束规范结束焊接移到焊枪规避位置（示教点⑫）回到机器人原点位置（示教点⑬）程序结束三、焊接条件的设定根据表 6-6 所给工艺参数，完成板对接平焊机器人单面焊双面成形作业条件的输入。表 6-6 板对接平焊机器人单面焊双面成形工艺参数参数项目焊接电流（A）焊接电压（V）焊接速度（m/min）保护气流量（L/min）摆动振幅（mm）摆动频率（Hz）摆动类型打底层 160~180 20.6~21.8 0.20~0.30 12~15 2.25 2.5 类型 1 （低速摆动）盖面层 220~240 23.8~25.2 0.20~0.30 15~20 3.43 3.0 项目 6 焊接机器人的摆动功能示教 179 下面以打底层参数配置为例，盖面层操作相仿，不再赘述。 1．在 ARC-SET命令中设定焊接开始规范  移动光标至 ARC-SET 命令语句上，侧击【拨动按钮】，在弹出窗口中输入电流、电压和速度参数。  按或单击界面上的【OK】按钮保存设定。 2．在 CRATER命令中设定焊接结束规范  移动光标至 CRATER 命令语句上，侧击【拨动按钮】，在弹出窗口中输入电流、电压和填坑时间。  按或单击界面上的【OK】按钮保存设定。 3．在摆动开始点设定摆动类型  移动光标至第一条“MOVELW”命令语句上，侧击【拨动按钮】，在弹出窗口中指定模式编号。  按或单击界面上的【OK】按钮保存设定。 4．在摆动结束点设定摆动频率  移动光标至第二条“MOVELW”命令语句上，，侧击【拨动按钮】，在弹出窗口中输入频率数值。  按或单击界面上的【OK】按钮保存设定。 5．在摆动振幅点设定摆动宽度  移动光标至前两条 WEAVE 命令语句上，侧击【拨动按钮】，在弹出窗口中输入振幅数值。  按或单击界面上的【OK】按钮保存设定。 6．手动调节保护气体流量  按用户功能图标（绿灯灭）→ （绿灯亮），打开送丝•检气功能。  按动作功能图标（绿灯灭）→ （绿灯亮），打开检气功能。然后手动调节压力至合适范围。项目 6 焊接机器人的摆动功能示教 180 四、轨迹确认与施焊为确认示教后的轨迹，需试运行测试程序。如果轨迹合适，便可进行实际焊接。 1．检查运行  移动光标到程序开始。  选中菜单图标 → ，打开程序测试界面。  一边按住，一边持续按住【拨动按钮】或【+键】，机器人将①→②→③→④ →⑤→⑥→⑦→⑧→⑨→⑩→⑪→⑫→⑬路径运动。  正向跟踪时的机器人动作为在摆动区间内一边摆动一边向前移动，如图 6-16（a）所示。  反向跟踪时的机器人动作为在摆动区间内不进行摆动，只是按照示教路径的反方向移动，如图 6-16（b）所示。该操作在修改或者删除振幅时使用。 MOVELW MOVELW WEAVEP 摆动区间 S 1 2 WEAVEP E MOVELW MOVELW WEAVEP 摆动区间 S 1 2 WEAVEP E (a) 正向跟踪 (b) 反向跟踪图 6-16 摆动区间机器人跟踪动作 2．再现施焊  确认光标在程序开始位置。  将【模式选择开关】对准“AUTO”位置，并关闭电弧锁定（绿灯灭）。  按【伺服接通按钮】，接通伺服电源。  按【启动按钮】，机器人将开始运行。 3．缺陷调整通过肉眼观察机器人施焊结果，结合项目 4 中表 4-13 所列的调整措施，进行工艺参数的微调，直到效果满意为止。项目 6 焊接机器人的摆动功能示教 181 【任务实施】项目任务书 1 任务名称板-板对接接头的机器人单面焊双面成形示教小组成员指导教师计划用时实施时间实施地点任务内容与目标用 CO2作保护气体，使用直径 1.2 mm 的 H08Mn2SiA 焊丝完成两块 Q235 钢板（200 mm× 50 mm×10 mm）的平对接单面焊双面成形作业。考核项目机器人示教的主要内容与基本流程直线摆动的示教作业条件的设定轨迹的确认与跟踪任务准备主要设备辅助工具学习资料 Panasonic 弧焊机器人焊接护具焊接机器人操作指导书 YD-350 GR3 数字弧焊电源常用工具机器人安全操作规程备注项目 6 焊接机器人的摆动功能示教 182 项目任务完成报告 1 完成时间：年月日任务名称板-板对接接头的机器人单面焊双面成形示教小组成员具体分工计划用时实际用时备注 1. 简述机器人摆动功能示教的基本流程。 2. 以下图所示运动轨迹为例，简述摆动功能示教的要领。项目 6 焊接机器人的摆动功能示教 183 3. 用 Panasonic 机器人在钢板表面堆焊下图所示图案，要求附加摆动，简述其操作过程。项目 6 焊接机器人的摆动功能示教 184 【扩展与提高】直线、圆弧及附加摆动的综合示教作为对前述内容的一个综合应用，尝试对图 6-17 所示轨迹进行示教。完成该轨迹的示教大约共需 14 个示教点，可分为 4 个区间：P1/P001 至 P2/P002 为直线、P2/P002 至 P4/P004 为圆弧、P5/P005 至 P8/P008 为直线摆动、P9/P009 至 P13/P013 为圆弧摆动。各示教点插补方式如表 6-7 所示。 — — 焊接点 — — 空走点 — — 振幅点P1/P001 P2/P002 P3/P003 P4/P004 P5/P005 P6/P006 P7/P007 P11/P011 P10/P010 P12/P012 P13/P013 P14/P014 P8/P008 P9/P009 图 6-17 直线、圆弧及附加摆动轨迹示意图表 6-7 各示教点插补形式说明序号示教点插补形式序号示教点插补形式 1 P1/P001 直线起始点（MOVEL） 8 P8/P008 直线摆动结束点（MOVELW） 2 P2/P002 直线结束点和圆弧开始点（MOVEC） 9 P9/P009 圆弧摆动开始点（MOVECW） 3 P3/P003 圆弧点中间点（MOVEC） 10 P10/P010 振幅点 1 WEAVEP 4 P4/P004 圆弧结束点（MOVEC） 11 P11/P011 振幅点 2 WEAVEP 5 P5/P005 直线摆动开始点（MOVELW） 12 P12/P012 圆弧摆动中间点（MOVECW） 6 P6/P006 振幅点 1 WEAVEP 13 P13/P013 圆弧摆动结束点（MOVECW） 7 P7/P007 振幅点 2 WEAVEP 14 P14/P014 直线结束点（MOVEL）项目 6 焊接机器人的摆动功能示教 185 任务 2 附加摆动功能的机器人程序编辑与直线、圆弧轨迹焊缝程序的编辑类似，本任务将结合在任务 1 中已输入的机器人直线摆动程序，尝试进行直线焊缝附加摆动程序的修改与编辑。【实践操作】一、操作前的准备开始操作前，请做如下准备：  工件表面清理。  工件装配与点固。  工件装夹。  示教模式确认。  打开在任务一中新建的“Weaving_weld”程序文件。二、开始程序编辑操作 1．示教点的删除试着删除打底层摆动振幅点④和⑤，如图 6-18 所示。步骤如下： ① ② ③ ⑥ ⑦ Z YX 图 6-18 示教点④、⑤、⑥的位置删除 1）机器人跟踪图标 ON （绿灯亮）时  按【用户功能键 F3】切换程序编辑为模式。  跟踪机器人到目标示教点④上。  按即可删除示教点④。  重复步骤、，删除振幅点⑤。项目 6 焊接机器人的摆动功能示教 186 2）机器人跟踪图标 OFF （绿灯灭）时  按【用户功能键 F3】切换程序编辑为模式。  移动光标到示教点④所在命令行。  按即可删除示教点④。  重复步骤、，删除振幅点⑤。  删除示教点④后，机器人打底层正向跟踪轨迹变成①→②→③→⑥→⑦，并且③ →⑥按“直线”方式运动，无摆动功能；反向跟踪轨迹变成⑦→⑥→⑤→③→② →①。  删除示教点④和⑤后，机器人运动轨迹变成①→②→③→⑥→⑦，并且③→⑥按 “直线”方式运动，无摆动功能；反向跟踪轨迹变成⑦→⑥→③→②→①。 2．示教点的变更试着将盖面层摆动振幅点⑨、⑩的位置进行适当的调整。步骤如下：  按【用户功能键 F3】切换程序编辑为模式。  在机器人动作图标（绿灯灭）状态下，移动光标到示教点⑨所在命令行；或者在机器人跟踪图标（绿灯亮）状态下，跟踪机器人到目标示教点⑨上。  在机器人动作图标（绿灯亮）状态下，把机器人移动到新的示教点位置。  按登录更改后的示教点位置数据。  重复步骤、、，即可变更振幅点⑩的位置。 3．次序指令的编辑有关次序指令的追加、修改和删除操作，与直线、圆弧轨迹程序中次序指令的编辑类似，不再赘述。项目 6 焊接机器人的摆动功能示教 187 【任务实施】项目任务书 2 任务名称附加摆动功能的机器人程序编辑小组成员指导教师计划用时实施时间实施地点任务内容与目标使用示教器对任务 1 输入的机器人直线摆动程序进行编辑，包括示教点的删除、变更，摆动参数的修改及次序指令的编辑等。考核项目示教点的删除示教点的变更摆动参数的修改次序指令的编辑任务准备主要设备辅助工具学习资料 Panasonic 弧焊机器人焊接护具焊接机器人操作指导书 YD-350 GR3 数字弧焊电源常用工具机器人安全操作规程备注项目 6 焊接机器人的摆动功能示教 188 项目任务完成报告 2 完成时间：年月日任务名称附加摆动功能的机器人程序编辑小组成员具体分工计划用时实际用时备注 1. 如何使用示教器完成图 6-2 中示教点⑤的删除？ 2. 如何使用示教器完成图 6-2 中示教点⑩的位置变更？ 3. 如何使用示教器完成本项目中直线摆动类型和频率的修改？项目 6 焊接机器人的摆动功能示教 189 【扩展与提高】焊接机器人的示教设定焊接机器人在示教过程中，经常会碰到一些界面，如程序内容画面、示教设定画面、示教点登录画面等，下面着重介绍示教设定画面。选择菜单图标【扩展功能】下的【示教设定】，即可弹出图 6-19 所示的界面。在示教设定窗口中，预先设定好焊接开始・结束程序、焊接条件、收弧处理条件的话，当登录焊接开始点、焊接结束点时可同时将设定好的焊接条件一起登录。 ① ④ ⑤ ② ③ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩ (a) GII机器人 ① ④ ⑤ ② ③ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩ (b) GIII机器人图 6-19 示教设定画面项目 6 焊接机器人的摆动功能示教 190 ①用户坐标系用户坐标系是用户自定义的坐标系。在使用用户坐标系前，需先定义用户坐标系，并指定用户坐标系的编号。“0”为机器人坐标系。 ②示教速度机器人示教时，决定示教点间的移动速度称为示教速度。在此可设定高、中、低三个档次的机器人移动速度。 ③手腕插补方式指定机器人末端工具变换位姿时腕部轴的插补算法，以编号形式设定。CL 编号共有 5 个，通常设定为“0”（自动计算）。 ④摆动类型摆动是指机器人在振幅点之间一边摆动一边向前移动的作业动作，以编号形式设定。默认设定为“1”（低速单摆）。 ⑤焊接开始规范用于配置焊接开始操作的工艺参数（焊接电流、电弧电压和焊接速度），以编号形式设定（设定范围 0~5）。 ⑥焊接开始条件设定机器人开始焊接的动作次序，以文件形式设定（ArcStart1~ ArcStart5）。 ⑦电弧搭接功能也称再启动功能。在弧焊开始时，一旦未能起弧的话，机器人将自动移动一段距离，再重新起弧的功能（见图 6-20）。以编号形式设定（设定范围 0~5）。焊接开始点未能起弧焊丝回抽的同时向旁边移动再次未能起弧焊丝回抽的同时向旁边移动起弧成功自动返回焊接开始点继续焊接图 6-20 焊接机器人的电弧搭接功能 ⑧焊接收弧规范用于配置焊接结束操作的工艺参数（收弧电流、收弧电压和填坑时间），以编号形式设定（设定范围 0~5）。 ⑨焊接收弧条件设定机器人焊接结束时的动作次序，以文件形式设定（ArcEnd1~ ArcEnd5）。 ⑩粘丝解除功能为防止熄弧时焊丝与工件粘在一起，在焊接结束时，焊机会输出瞬间相对高电压以进行防粘丝处理。但有时仍旧会粘丝，此时可利用自动粘丝解除功能，如图 6-21 所示。该功能在粘丝发生并被检出的瞬间，并不马上输出“已粘丝”信号，而是将电压升高，以进行自动解除粘丝，在设定的次数还不能解除粘丝时，才输出“已粘丝”信号，机器人停止运行。以编号形式设定（设定范围 0~5）。焊接结束点粘丝检测发生粘丝再次粘丝检测走向下一点自动通电解除粘丝图 6-21 焊接机器人的粘丝解除功能项目 6 焊接机器人的摆动功能示教 191 【检测与评价】项目任务综合评价表任务名称：焊接机器人的摆动功能示教测评时间：年月日考核明细标准分实得分小组成员小组自评小组互评教师评价小组自评小组互评教师评价小组自评小组互评教师评价团队（60 分）小组是否能在总体上把握学习目标与进度 10 小组是否成员分工明确 10 小组是否具有合作意识 10 小组是否具有创新想（做）法 10 小组是否如实填写任务完成报告 10 小组是否存在问题和具有解决问题的方案 10 个人（40 分）个人是否服从团队安排 10 个人是否完成团队分配任务 10 个人是否能与团队成员及时沟通和交流 10 个人是否能够认真描述困难、错误和修改内容 10 合计 100 测评人签名：项目 6 焊接机器人的摆动功能示教 192 【思考与练习】 1. Panasonic 机器人完成直线焊缝的摆动焊接通常需示教__________个以上特征点（1 个__________、__________个摆动振幅点和 1 个__________），插补方式选__________，振幅点设置用

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