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為了充分發(fā)揮焊接機器人的自動化優(yōu)勢，提高產(chǎn)品質(zhì)量和效率，提高工藝裝備水平，降低工人勞動強度，設計了一套機器人柔性焊接工作站。文中介紹了機器人柔性焊接工作站的技術方案以及關鍵部件變位機、智能搬運器、工件定位工裝的設計。通過方案設計，解決了變位機定位精度要求高、控制系統(tǒng)與機器人的通訊、智能搬運器的取貨動作、工件的快速定位卡緊等技術難題。

隨著工業(yè)自動化的普及和發(fā)展，焊接變位機的應用也逐漸普及，主要是在汽車，電子，機械等領域的焊接,焊接變位機結合焊接機器人組成一個小型流水線可以更好地節(jié)約能源和提高生產(chǎn)效率。

北京深隆科技有限公司的主要產(chǎn)品及服務為機器人智能涂裝線、工業(yè)機器人應用及成套裝備、涂裝自動化生產(chǎn)線集成三大系列，以解放低端勞動力、改善有害工作環(huán)境為導向，以工業(yè)機器人集成應用為基礎，以行業(yè)應用的個性化方案定制為核心，業(yè)務領域包括3C產(chǎn)品、汽車零部件等表面處理、重工、軍工、航空、新能源等行業(yè)。產(chǎn)品包括：工業(yè)機器人噴涂生產(chǎn)線，自動涂裝生產(chǎn)線，全自動點涂膠機器人, 自動上下料機器人 自動玻璃點涂膠機器人，自動鎖鏍絲機器人，自動上下料機器人、 CCD視覺定位鎖鏍絲機,工業(yè)機器人配件、機器人工裝，夾具，氣動夾具，氣動工裝，氣動模具，裝配夾具，裝配卡具等。技術咨詢：18001130868 18011197956

1.技術方案

深隆機器人柔性焊接工作站立足于一小型自動化流水線作業(yè)，能焊接長度在2.5米以下的各種工件，集自動上料、半自動定位裝卡、自動焊接、自動卸貨于一體。從而降低工人勞動強度，提高生產(chǎn)效率。為了達到總體設計要求，制定了滿足要求的技術方案，該設備主要由工件定位工裝、智能搬運器、變位機、構件周轉(zhuǎn)架、碼垛架、送料機構、電氣及氣動系統(tǒng)等構成一小型流水線，見圖1。

主要流程：1）上料機構把原材料輸送到工位一；2）人工輔助裝卡定位；3）變位機把裝卡好的工件旋轉(zhuǎn)到工位二；3）機器人焊接位置1；4）翻轉(zhuǎn)軸翻轉(zhuǎn)90度；5）機器人焊接位置2；6）翻轉(zhuǎn)軸翻轉(zhuǎn)180度；7）機器人焊接位置3，工件焊接完成；8）變位機把焊接完的工件旋轉(zhuǎn)到工位一；9）智能搬運器到工位1取貨搬運到碼貨架。這樣一個流程結束，其中，工位一裝卡區(qū)和工位二焊接區(qū)同時進行，大大提高了焊接效率。

2.變位機的設計

變位機是機器人柔性焊接工作站的核心部件，主要由鋼結構、旋轉(zhuǎn)軸、翻轉(zhuǎn)軸、導軌、快速卡環(huán)等組成，如圖2。

各部分的主要功能：（1）鋼結構為支撐部件；（2）旋轉(zhuǎn)軸使工位一和工位二的位置互換，達到焊接、卸貨和裝卡目的；（3）兩個翻轉(zhuǎn)軸為工位1或工位2的變位，使得機器人在最有利于焊縫成型的位置焊接和工件裝卡；（4）導軌作用是導向智能搬運器橫移到變位機上取貨；（5）快速卡環(huán)主要是焊接不同工件時快速更換工裝。

深隆機器人柔性焊接工作站焊接精度主要由變位機的精度確定，由于機器人柔性焊接工作站的焊接精度在0.5mm以內(nèi)，即變位機直徑為3.8米的轉(zhuǎn)盤在旋轉(zhuǎn)180度后的定位精度在0.5mm以內(nèi)，翻轉(zhuǎn)定位精度也要在0.5mm以內(nèi)。為達到以上要求，傳動采用伺服電機+復式活齒減速器，傳動精度達到0.01mm。

3.智能搬運器的設計

智能搬運器主要由升降架，橫移架、導向套、橫移輪、伸縮叉臂等組成，通過三臺電機的運行，實現(xiàn)能同時升降、橫移、伸縮動作的功能，從而達到卸貨目的，如圖3。

智能搬運器是深隆機器人柔性焊接工作站實現(xiàn)流水作業(yè)的重要部件，主要作用是通過導軌把變位機上焊接完成的工件搬運到碼貨架，降低工人勞動強度，提高了碼垛效率。

4.工件定位工裝的設計

工件定位工裝主要由工裝支座、定位勾、定位架、氣缸等組成，工裝支座為通用型，根據(jù)不同工件更換不同的定位架安裝在工裝支座上，通過變位機快速卡環(huán)將整個工件定位工裝與變位機連接；如圖4。

為同時實現(xiàn)工件的定位卡緊，巧妙的利用氣缸的伸縮動作，通過彈簧、拉鉤，實現(xiàn)了工件的定位卡緊兩個動作。通過變異，這一機構被廣泛應用在其他工件的定位卡緊中。

5.控制系統(tǒng)設計

控制系統(tǒng)揉合了人機界面、伺服閉環(huán)驅(qū)動、PLC定位模塊等主流自動化控制元件，精度得到了保證，操作更便利，維護更簡單。

6.結束語

本文通過對深隆機器人柔性焊接工作站的方案設計以及重要部件變位機、智能搬運器、工件定位工裝的設計分析，在控制系統(tǒng)設計過程中揉合了人機界面、伺服閉環(huán)驅(qū)動、PLC等主流自動化控制元件；并通過PLC與焊接機器人通訊，使得焊接變位機與焊接機器人無縫聯(lián)接。解決了以下關鍵技術：

（1）傳動采用伺服電機+復式活齒減速器，解決了變位機定位精度的高要求；

（2）解決了控制系統(tǒng)與機器人通訊問題；

（3）解決了工件的快速定位卡緊；

機器人柔性焊接工作站的設計及投入使用，極大的提高生產(chǎn)效率，與人工焊接比較，效率提高了3倍多，并且大大降低了工人的勞動強度。