焊接机器人柔性焊接工作站的设计原理

焊接机器人柔性焊接工作站的设计原理

2014-01-06 力生自动化史见新 机器人焊接应用

以下资料由力生自动化科技有限公司--史见新-编辑整理

   1、工作站技术方案 

       机器人柔性焊接工作站是以焊接长度2.5m以下的工件为主，集自动上料、半自动定位装卡、自动焊接、自动卸货于一体的小型自动化流水线作业，以降低工人劳动强度，提高生产效率。为了达到总体设计要求，制定了满足要求的技术方案，此设备主要由工件定位工装、智能搬运器、变位机、构件周转架、码垛架、送料机构、电气及气动系统等构成一小型流水线。

 主要流程：1）上料机构把原材料输送到工位一；2）人工辅助装卡定位；3）变位机把装卡好的工件旋转到工位二；3）焊接机器人焊接位置1；4）翻转轴翻转90度；5）机器人焊接位置2；6）翻转轴翻转180度；7）机器人焊接位置3，工件焊接完成；8）变位机把焊接完的工件旋转到工位一；9）智能搬运器到工位1取货搬运到码货架。这样一个流程结束，其中，工位一装卡区和工位二焊接区同时进行，大大提高了焊接效率。

2、变位机的设计 

     变位机是机器人柔性焊接工作站的核心部件，主要由钢结构、旋转轴、翻转轴、导轨、快速卡环等组成。
     各部分的主要功能：（1）钢结构为支撑部件；（2）旋转轴使工位一和工位二的位置互换，达到焊接、卸货和装卡目的；（3）两个翻转轴为工位1或工位2的变位，使得机器人在最有利于焊缝成型的位置焊接和工件装卡；（4）导轨作用是导向智能搬运器横移到变位机上取货；（5）快速卡环主要是焊接不同工件时快速更换工装。
     机器人柔性焊接工作站焊接精度主要由变位机的精度确定，由于机器人柔性焊接工作站的焊接精度在0.5mm以内，即变位机直径为3.8米的转盘在旋转180度后的定位精度在0.5mm以内，翻转定位精度也要在0.5mm以内。为达到以上要求，传动采用伺服电机+复式活齿减速器，传动精度达到0.01mm。

3 、智能搬运器的设计

    智能搬运器主要由升降架，横移架、导向套、横移轮、伸缩叉臂等组成，通过三台电机的运行，实现能同时升降、横移、伸缩动作的功能，从而达到卸货目的。

 智能搬运器是机器人柔性焊接工作站实现流水作业的重要部件，主要作用是通过导轨把变位机上焊接完成的工件搬运到码货架，降低工人劳动强度，提高了码垛效率。 

4、 工件定位工装的设计 

      工件定位工装主要由工装支座、定位勾、定位架、气缸等组成，工装支座为通用型，根据不同工件更换不同的定位架安装在工装支座上，通过变位机快速卡环将整个工件定位工装与变位机连接。 
      为同时实现工件的定位卡紧，巧妙的利用气缸的伸缩动作，通过弹簧、拉钩，实现了工件的定位卡紧两个动作。通过变异，这一机构被广泛应用在其他工件的定位卡紧中。

5、 控制系统设计  

      控制系统揉合了人机界面、伺服闭环驱动、PLC定位模块等主流自动化控制元件，精度得到了保证，操作更便利，维护更简单。 

6、 结束语 

     通过对机器人柔性焊接工作站的方案设计以及重要部件变位机、智能搬运器、工件定位工装的设计分析，在控制系统设计过程中揉合了人机界面、伺服闭环驱动、PLC等主流自动化控制元件；并通过PLC与焊接机器人通讯，使得焊接变位机与焊接机器人无缝联接。解决了以下关键技术： 
（1）传动采用伺服电机+复式活齿减速器，解决了变位机定位精度的高要求； 
（2）解决了控制系统与机器人通讯问题； 
（3）解决了工件的快速定位卡紧； 
    机器人柔性焊接工作站的设计及投入使用，极大的提高生产效率，与人工焊接比较，效率提高了3倍多，并且大大降低了工人的劳动强度。