焊接机器人系统操作、编程与维护(孙慧平)

《焊接机器人系统操作、编程与维护》以“做中学”的项目化教学理念，按照焊接机器人系统的操作、编程与维护的工作过程，以及焊接工业机器人系统的不同组成方式进行编写，由操作基础篇、实例应用篇和提高篇三部分组成。《焊接机器人系统操作、编程与维护》主要内容包括：焊接工业机器人系统的组成及日常维护、工业机器人的结构组成及基本操作、焊机及焊接工艺参数的设置、ABB焊接机器人系统编程与操作、FANUC焊接机器人系统编程与操作、KUKA焊接机器人系统编程与操作、空间位置机器人焊接入门操作等。《焊接机器人系统操作、编程与维护》采用案例教学的形式，详细介绍了焊接工业机器人的结构特点、控制方式、分类和应用领域；焊接基础知识、常见焊接设备和焊接工艺规程；讲解了从TCP标定、坐标系选择、焊接编程、示教运行和焊接实操的完整过程，以及较为复杂的空间焊接构件的工业机器人焊接过程和示教编程。《焊接机器人系统操作、编程与维护》可作为应用型本科、职业院校工业机器人、焊接等相关专业课程的教材，也可以供企业工程技术人员学习参考。 

《焊接机器人系统操作、编程与维护》以“做中学”的项目化教学理念，按照焊接机器人系统的操作、编程与维护的工作过程，以及焊接工业机器人系统的不同组成方式进行编写，由操作基础篇、实例应用篇和提高篇三部分组成。《焊接机器人系统操作、编程与维护》主要内容包括：焊接工业机器人系统的组成及日常维护、工业机器人的结构组成及基本操作、焊机及焊接工艺参数的设置、ABB焊接机器人系统编程与操作、FANUC焊接机器人系统编程与操作、KUKA焊接机器人系统编程与操作、空间位置机器人焊接入门操作等。《焊接机器人系统操作、编程与维护》采用案例教学的形式，详细介绍了焊接工业机器人的结构特点、控制方式、分类和应用领域；焊接基础知识、常见焊接设备和焊接工艺规程；讲解了从TCP标定、坐标系选择、焊接编程、示教运行和焊接实操的完整过程，以及较为复杂的空间焊接构件的工业机器人焊接过程和示教编程。《焊接机器人系统操作、编程与维护》可作为应用型本科、职业院校工业机器人、焊接等相关专业课程的教材，也可以供企业工程技术人员学习参考。

孙慧平，宁波工程学院杭州湾汽车学院，教授、所长，孙慧平教授从事数控技术领域（CAD/CAM、数控机床和工业机器人）的教学20多年，获得国家教学成果一等奖一项，浙江省教学成果一、二等奖3项，浙江省教学名师。孙慧平教授曾经是宁波职业技术学院副院长，现在宁波工程学院杭州湾汽车学院工作，主要从事工业机器人和服务型机器人的教学与科研工作，同时还在杭州湾技师学院从事教学研究工作（该校拥有KUKA机器人4台、OTC机器人4台和FANUC机器人一台，所有教学项目均在日常教学中实施过）。主编经历：2001年 浙江省重点规划教材《工程CAD应用基础》 ；2004年 人民邮电出版社《UG NX基础教程》 ；2011年 机械工业出版社《数控机床装配、调试与故障诊断》。

导读1

操作基础篇

第1章焊接机器人系统的组成及日常维护4

1.1焊接机器人系统的一般组成4

1.1.1焊接机器人系统的分类4

1.1.2焊接机器人系统的一般组成7

1.1.3主要设备的基本功能8

1.2焊接机器人系统的常规保养10

1.2.1常规保养制度10

1.2.2工业机器人系统的保养11

1.2.3焊接设备的保养12

1.3焊接机器人系统的主要配套设备与保养12

1.3.1变位机的种类13

1.3.2变位机的维护与保养15

1.3.3外围设备的保养16

思考与练习题18

第2章焊接工业机器人的结构组成及基本操作19

2.1焊接机器人本体结构的基本形式20

2.1.1焊接机器人的组成与分类20

2.1.2机械本体的组成及功能23

2.2焊接机器人控制系统的硬件组成27

2.2.1工业机器人控制系统基本功能28

2.2.2工业机器人控制系统分类30

2.2.3工业机器人控制系统结构31

2.2.4控制系统的硬件组成32

2.3FANUC机器人基本操作及编程33

2.3.1FANUC机器人示教器33

2.3.2FANUC机器人坐标系设置39

2.3.3FANUC程序编写入门45

2.3.4FANUC机器人使用注意事项49

2.4KUKA机器人基本操作及编程50

2.4.1示教器界面介绍与操作50

2.4.2焊接坐标系的设定操作54

2.4.3机器人手动移动操作56

2.4.4KUKA机器人的工具标定58

2.5OTC机器人基本操作及编程62

2.5.1操作盒的功能说明62

2.5.2示教器界面与操作62

2.5.3焊接坐标系的设定操作68

2.6ABB机器人基本操作与编程70

2.6.1示教器界面介绍与操作70

2.6.2焊接坐标系的设定操作77

2.6.3机器人手动移动操作和示教83

思考与练习题88

第3章焊机及焊接工艺参数的设置89

3.1弧焊基本类型及应用89

3.1.1焊接基本概念89

3.1.2常见焊接类型与应用89

3.2焊接工艺与质量评定93

3.2.1焊接材料93

3.2.2焊接工艺方法93

3.2.3焊接工艺评定96

3.3林肯焊机的焊接工艺参数设置及日常保养97

3.3.1林肯机器人焊机的参数设置99

3.3.2Invertec CV350-R林肯焊机的日常保养99

3.3.3AutoDriveTM 4R90送丝机的使用与保养102

3.3.4TBi焊枪的日常保养102

3.4福尼斯焊机的焊接工艺参数设置及日常保养103

3.4.1TPS2700焊接电源的基本组成104

3.4.2控制面板结构与功能106

3.4.3MIG/MAG 一元化焊110

3.4.4TPS 2700基本调试111

3.4.5福尼斯机器人焊接模式111

3.4.6Fornius焊机维护保养114

3.5麦格米特焊机的焊接工艺参数设置及日常保养114

3.5.1焊机控制面板115

3.5.2主要按钮的操作118

3.5.3麦格米特焊机的维护保养122

思考与练习题123

实例应用篇

第4章ABB焊接机器人系统的编程与操作126

4.1ABB-IRB机器人编程基础126

4.1.1基本运动指令126

4.1.2基本运动编程实例127

4.2ABB-IRB1400系统的直线焊接编程与操作132

4.2.1ABB机器人直线焊接常用指令132

4.2.2直线焊接编程示例133

4.3ABB-1400系统的圆弧焊接示教、程序编辑与实操144

4.3.1圆弧焊接指令144

4.3.2圆弧焊接编程144

思考与练习题148

第5章FANUC焊接机器人系统的编程与操作149

5.1FANUC机器人编程基础149

5.1.1动作指令类型和格式149

5.1.2焊接指令152

5.1.3程序文件操作154

5.1.4基本编程操作156

5.1.5手动测试158

5.1.6执行程序158

5.2FANUC机器人直线轨迹焊接编程与操作159

5.2.1直线焊接编程示例160

5.2.2输入焊接参数162

5.2.3调试运行程序164

5.3FANUC机器人圆弧轨迹焊接编程与操作164

5.3.1圆弧焊接编程164

5.3.2焊接参数的输入167

5.3.3调试运行程序169

思考与练习题169

第6章KUKA焊接机器人系统的编程与操作170

6.1KUKA焊接机器人的编程基础170

6.1.1运动类型和指令格式170

6.1.2逼近运动172

6.1.3焊接指令174

6.2KUKA机器人示教编程178

6.2.1程序文件（模块）的创建178

6.2.2KUKA机器人的示教编程180

6.2.3KUKA机器人程序的运行186

6.3KUKA机器人的直线焊接编程193

6.3.1直线焊接程序的完善193

6.3.2直线轨迹焊接程序解析196

6.4KUKA机器人圆弧焊接编程197

6.4.1圆弧焊接程序的完善197

6.4.2焊接与摆动参数的设置198

6.4.3圆弧轨迹焊接程序解析199

思考与练习题202

提高篇

第7章空间位置机器人焊接的编程与操作204

7.1角焊缝的焊接工艺规程与示教编程206

7.1.1角焊缝的工艺规程206

7.1.2角焊缝的示教编程206

7.1.3角焊缝焊接程序解析218

7.2管板角焊缝的工艺规程、示教与实操218

7.2.1管板角焊缝的工艺规程218

7.2.2管板焊缝焊接的示教218

7.2.3管板角焊缝程序解析223

7.3平板对接焊缝的工艺规程与示教编程224

7.3.1平板对接焊缝的工艺规程224

7.3.2平板对接焊缝焊接的示教224

7.3.3平板对接焊缝程序解析229

参考文献231

 

焊接技术广泛应用于车辆、桥梁、压力容器、船舶等制造业，手工焊接劳动强度大、技术要求高、生产效率低，焊接质量完全取决于操作人员的技术水平。随着焊接件趋向结构复杂化、质量精密化，许多焊接操作人员的技术水平难以适应现代焊接加工工艺的要求,因此，许多企业正在使用焊接工业机器人系统,逐步替代批量生产中的手工操作人员。

由于中国焊接工业机器人研究起步晚，制造质量有待于提高，在大批量连续生产领域,基本上采用国外的焊接机器人品牌，主要有KUKA、ABB、FANUC、OTC 、安川、川崎、松下等。其配套使用的焊接电源也有高、中、低档各种品牌，高端典型品牌是奥地利的福尼斯（Fornius），国内性能比较先进的有深圳麦格米特，美国的林肯（Lincoln）、日本的松下（Panasonic）等品牌也比较常见。鉴于国内院校焊接机器人系统大多数采用工业机器人“四大家族”品牌，焊机高、中、低档都有配置的情况，本书以ABB机器人 Fornius焊机，FANUC机器人 Lincoln 焊机和KUKA机器人 MEGMENT焊机3种系统为例，阐述焊接机器人系统的操作、编程与维护的具体操作步骤和使用注意事项。

本书由多年从事焊接机器人应用研究工作，以及焊接机器人“理论与实践一体化”教学的本科、高职和技师学院的一线教师联合完成。宁波工程学院的孙慧平任主编，慈溪技师学院张银辉、河北化工医药职业技术学院卢永霞任副主编，宁波技师学院裘红军、慈溪技师学院的励超、李特佳，金华职业技术学院徐明辉，以及杭州湾汽车学院的蔡琛辉，参加了部分书稿的编写、教学视频拍摄、图片拍摄和处理工作。宁波职业技术学院的翟志永、余姚九龙培训学校的陈江、珠海汉迪自动化设备有限公司的李晓五为本书的编写提供了重要帮助。

孙慧平编写了第1章、第2章2.1～2.3节、第3章3.3、3.4节和第5章，张银辉编写了第2章2.4节、第3章3.1、3.2、3.5节和第6章，励超编写了第2章2.5节，卢永霞编写了第2章2.6节和第4章，裘红军编写了第7章，全书由孙慧平统稿。徐明辉、李特佳承担了FANUC与林肯焊接机器人系统的实操讲解和拍摄，张银辉、李特佳承担了KUKA与MEGMENT焊接机器人系统的实操讲解和拍摄，卢永霞完成了AAB焊接机器人系统的实操讲解和拍摄工作，裘红军负责空间结构机器人焊接实操讲解和拍摄，蔡琛辉负责全书视频的剪辑和配音工作。

由于编者实践操作水平有限，书稿和视频中若有不当之处，敬请读者和业内人士批评指正。在编写过程中，参阅了各机器人和焊机生产厂家的技术和培训资料，以及从事焊接、机器人研究和教学人员的教学与研究成果，在此向原作者表示衷心感谢！

编者