2.1　认识机器人弧焊应用

2.1.1　焊接类型及原理

生活中，我们经过门窗店、工厂、工地施工现场，有时会看到工人在进行焊接作业，工人一个手持焊枪、一个手持防护面罩，现场发出刺眼的白光、冒着白烟。人工焊接要求焊接工人有熟练的操作技能、丰富的实践经验和稳定的焊接水平，同时又要能忍受恶劣的作业条件，如长时间连续作业、长时间弯曲身体、光污染严重、热辐射大、烟尘多。人工焊接作业场景如图2-1所示。

随着自动化生产的发展，特别是工业机器人应用的普及，大规模、批量化的工件焊接作业，越来越多地使用工业机器人来代替人工焊接。目前国内外的汽车主机厂，基本实现焊接全自动化，弧焊、点焊、激光焊全部由机器人完成。如图2-2所示为焊接机器人在汽车生产中的应用场景之一。

工业机器人焊接相比人工焊接，更能保证焊接的质量、产品的一致性，机器人可以快速到达作业空间上位置进行焊接、可以24小时连续作业，效率也大大提高。机器人焊接和人工焊接特点对比如表2-1所示。

焊接是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属，或其他热塑性材料的制造工艺及技术。焊接方法主要分为熔焊、压焊和钎焊三大类。其中熔焊在工业生产中占的比例最大，约占 60%，压焊约占 30%，钎焊约占 10%。这三种焊接类型的原理和常见焊接方法如表2-2所示。

三种焊接类型中，最常见的焊接方法分别是弧焊、点焊、火焰钎焊，如图2-3所示。在本章中，我们要学习的机器人弧焊类型就属于熔焊。

2.1.2　机器人弧焊工作站的组成

一个机器人焊接系统包括机器人、焊接软件、焊机、送丝机、焊枪、保护气体、周边设备。周边设备根据实际需要配备，常见的有专用夹具、变位机、翻转台、焊烟净化器、焊缝跟踪系统、清枪站等。一个基本的工业机器人弧焊系统如图2-4 所示。焊接系统各部分的作用和要求如表2-3所示。

机器人弧焊工作站如图2-5所示。工作站包含弧焊机器人、焊机、焊丝、焊枪、保护气体、翻转台、专用夹具、工件台、快速夹具。工作站各部分作用和主要参数如表2-4所示。

（1）焊机

焊机是机器人弧焊工作站的核心部件，焊机输入电压为三相交流380V，输出直流电进行焊接。焊机输出电源的正极接到送丝机的正极端（与焊丝接通），输出电源的负极端接到工件台上。焊接起弧时，带正极电的焊丝和带负极电的工件短路，短路产生的热量使焊丝和工件熔化。焊接过程中，焊机和机器人能够进行通信，焊机为送丝机提供电源，同时控制送丝机。焊机输出的接口如图2-6所示。

（2）送丝机

送丝机是机器人弧焊过程中的关键部件，焊丝和保护气体都经过送丝机输送，才能到达焊枪。焊机输出电源的正极，接到送丝机，与焊丝接通。保护气体也是接到送丝机的气体接口上。送丝机有一条控制线与焊机连接，送丝机的电源由焊机提供，焊丝的输送由焊机控制，保护气体的开关也是由焊机控制。送丝机上的接口如图2-7所示。

焊机、焊丝、送丝机、机器人、工件台和保护气体，它们之间的连接如图2-8所示，它们相互连接起来，组成了机器人弧焊工作站。

任务测评：

（1）焊接方法分为熔焊、压焊和钎焊三大类，机器人弧焊是属于____。

（2）焊机输出电源的正极接到___上，焊机输出电源的负极接到___上。

（3）焊接机器人区别于其他机器人的关键之处，是焊接机器人的系统中安装了___软件。

（4）焊接机器人的精度要求达到_____。

（5）请简要画出你使用的机器人弧焊工作站的连接框图。