论文部分内容阅读
【摘要】通过本文详细描述机器人焊接工作站的构成，加深大家对机器人工作站认识及了解。普及机器人工作站基本知识。
【关键词】工作站、焊接变位机、夹具、周边设备
The basic composing of the robot weld workstation
GAO Na
（SHENYANG SIASUN ROBOT&AUTOMATION CO.,LTDNO.16,Jinhui Street,Hunnan New District,Shenyang 110179）
Abstract: Describes the robot through this article to weld the workstation in detail the constitution, deepens everybody to the robot workstation understanding and the understanding.Popular robot workstation elementary knowledge.
Key words: workstation ; floor turnable positioner ; clamp ; the surrounding equipment
中图分类号： P755.1 文献标识码： A 文章编号：
一、前言
随着第一产业规模化，自动化，标准化的加速，尤其是汽车国产化进程加快，机器人焊接工作站的应用越来越广泛，已经是汽车生产的主要模式。本文主要是对机器人焊接工作站知识进行基础讲解。
二、总体构成
一个标准的机器人焊接工作站由机械、电气及焊接三大部分构成。
如上图所示，通常一个标准工作站有①安全围栏（或焊接房），②变位机，③公共基座（含机器人底座、变位机底座），④操作台，⑤机器人本体，⑥固定工作台，⑦夹具，⑧电缆桥架（走各种电缆、信号线）以及机器人控制器、焊机等组成。其工作流程是按照控制系统下达的指令，根据预先示教的程序，依照绝对码盘确定的位置信息，沿着示教的运动轨迹进行弧焊、点焊等自动作业。有的项目根据需要还配备检具、专机等其他设备。本文着重说明机械部分的构成及应用。
机器人系统的确定及方案的确立：
首先，依据夹具焊接是点焊还是弧焊，来确定机器人的基本型号；
其次，先确定产品的焊接工序，然后根据产品需要焊接的部分来确定焊接范围，或者有的产品要求产量大，为了满足生产节拍需要双机器人同时焊接，这样就可以基本确定了机器人系统的规格。当然由于有的夹具需要信号多于机器人本身所带的I/O量，在订货时就需要多定一个I/O板，或者用外部PLC。
最后，根据客户焊接节拍要求、生产成本、生产规模确定焊接工业流程，制作机器人焊接工作站方案。
變位机和转台：现在很多机器人公司都有N（通常N=1、2、3）轴变位机，相当于增加机器人的外部轴，汽车一些零部件模型比较复杂，空间多角度，仅有的机器人六轴有时无法完成焊接要求。变位机的作用是用于保证焊接时，焊缝始终处于最佳的焊接姿态，由机器人控制器控制与机器人协调动作。但由于变位机设计涉及到精密的机械制造，复杂的电气控制，并且生产机器人的公司大多是外资企业，成本较高，所以变位机的价格非常昂贵。如今我们国内已经开始自行设计及生产变位机，其价格只是国外的1/3-1/6，但功能与之相当。
夹具：夹紧装置通常由夹钳或气缸组成，一般来说用气缸夹紧的夹具，定位、自动化生产和生产节拍都优于夹钳夹具，但缺点是价格比夹钳要贵很多。而且有的气路也很复杂。对气源质量也有严格的要求。一个比较完善的夹具要具备以下七个方面的要求：
操作：便于工件放入及焊接完成后的取出。对于易放错的工件应有纠错设计。手动夹钳位置要便于方便操作。
焊接时：定位部分不能影响焊缝的焊接，必要时应做仿真，模拟机器人运动来观察焊接姿态。
装配调整时：应考虑到夹具要具备一定的可调范围，调整完毕后有打定位销的空间
关键定位处：应采用耐磨材料及便于更换定位部分。
防护：这几年比较强调这点，主要是因为焊接时焊滓飞溅，造成夹具中气缸或其他定位元件的损伤，从而加大生产成本，有时由于其中外购件采购周期长，影响生产周期。所以要将易受损伤的元件做好防护措施。
检测：首先夹具必须经过三坐标检测达到图纸基本要求。其次有的散件焊接时操作工人容易缺放，是否有缺件检测。
整体及安全：设计时应便于走线，夹具最好是简洁实用，同时设计时要着重考虑到操作人员的安全性。
周边设备：主要包含以下几个方面。
安全围栏（或焊接房）：工作站四周设有安全围栏，上件区域应有安全光栅及气动遮光帘。在一侧装有安全门，安全门上备有安全开关，将机器人工作站形成一个安全的隔离区域。为了节省占地空间，有的焊接房设计成二层结构，将机器人控制柜、焊机等放在上面。焊接房上面通常设有排风口。
公共基座：含机器人底座，变位机底座，工作站底座，可以做成一体，但有时为了方便运输，往往做成分体结构，通过连接件刚性连接。
操作台：若是一个工作站只一套夹具就仅需要一个操作台，若是如上图所示一个工作站需要二个以上夹具，另外还需要操作盒。操作台的高度及控制面板的按钮应符合人体工程学基本要求。操作面板上一般应采用双手启动按钮开关，避免一边装卸工件，一边启动设备，造成人员伤害。
电缆桥架：存放各种电缆、电源线、焊把线、信号线。主要是起到工作站的美观、整洁作用。
其他。上件支座：有的由于工件较大，夹具回转范围偏大，所以需要上件支座，便于操作人员上卸工件。存放工件的料箱。指示工作站系统状态的三色灯等等。
焊接系统必须满足工件的焊接要求，在这里就不赘述了。
三、结束语
以上就是一个完整的机器人焊接工作站构成。一个功能完善、设计合理的机器人焊接工作站需要机械工程师、电气工程师和焊接工程师的共同配合设计完成，在设计过程中必须经常沟通，比如机械设计时要给电气预留合理的走线位置及摆放端子箱、航插等空间，同时不仅要考虑到焊接时应用足够的空间，机器人的焊接姿态，还要考虑到起弧的位置等；电气在设计电路图时也要考虑到经济，实用，线路要简单，明了。这些都需要大家经常的交流，通盘研究，从而避免在生产、装配环节时发生设计考虑不周全的问题。
参考文献
[1]陈立德. 工装设计[M]. 上海:上海交通大学出版社，2001:51～64.
[2]郭勇. 焊接机器人系统应用[J]. 电焊机，2006(3).
【关键词】工作站、焊接变位机、夹具、周边设备
The basic composing of the robot weld workstation
GAO Na
（SHENYANG SIASUN ROBOT&AUTOMATION CO.,LTDNO.16,Jinhui Street,Hunnan New District,Shenyang 110179）
Abstract: Describes the robot through this article to weld the workstation in detail the constitution, deepens everybody to the robot workstation understanding and the understanding.Popular robot workstation elementary knowledge.
Key words: workstation ; floor turnable positioner ; clamp ; the surrounding equipment
中图分类号： P755.1 文献标识码： A 文章编号：
一、前言
随着第一产业规模化，自动化，标准化的加速，尤其是汽车国产化进程加快，机器人焊接工作站的应用越来越广泛，已经是汽车生产的主要模式。本文主要是对机器人焊接工作站知识进行基础讲解。
二、总体构成
一个标准的机器人焊接工作站由机械、电气及焊接三大部分构成。
如上图所示，通常一个标准工作站有①安全围栏（或焊接房），②变位机，③公共基座（含机器人底座、变位机底座），④操作台，⑤机器人本体，⑥固定工作台，⑦夹具，⑧电缆桥架（走各种电缆、信号线）以及机器人控制器、焊机等组成。其工作流程是按照控制系统下达的指令，根据预先示教的程序，依照绝对码盘确定的位置信息，沿着示教的运动轨迹进行弧焊、点焊等自动作业。有的项目根据需要还配备检具、专机等其他设备。本文着重说明机械部分的构成及应用。
机器人系统的确定及方案的确立：
首先，依据夹具焊接是点焊还是弧焊，来确定机器人的基本型号；
其次，先确定产品的焊接工序，然后根据产品需要焊接的部分来确定焊接范围，或者有的产品要求产量大，为了满足生产节拍需要双机器人同时焊接，这样就可以基本确定了机器人系统的规格。当然由于有的夹具需要信号多于机器人本身所带的I/O量，在订货时就需要多定一个I/O板，或者用外部PLC。
最后，根据客户焊接节拍要求、生产成本、生产规模确定焊接工业流程，制作机器人焊接工作站方案。
變位机和转台：现在很多机器人公司都有N（通常N=1、2、3）轴变位机，相当于增加机器人的外部轴，汽车一些零部件模型比较复杂，空间多角度，仅有的机器人六轴有时无法完成焊接要求。变位机的作用是用于保证焊接时，焊缝始终处于最佳的焊接姿态，由机器人控制器控制与机器人协调动作。但由于变位机设计涉及到精密的机械制造，复杂的电气控制，并且生产机器人的公司大多是外资企业，成本较高，所以变位机的价格非常昂贵。如今我们国内已经开始自行设计及生产变位机，其价格只是国外的1/3-1/6，但功能与之相当。
夹具：夹紧装置通常由夹钳或气缸组成，一般来说用气缸夹紧的夹具，定位、自动化生产和生产节拍都优于夹钳夹具，但缺点是价格比夹钳要贵很多。而且有的气路也很复杂。对气源质量也有严格的要求。一个比较完善的夹具要具备以下七个方面的要求：
操作：便于工件放入及焊接完成后的取出。对于易放错的工件应有纠错设计。手动夹钳位置要便于方便操作。
焊接时：定位部分不能影响焊缝的焊接，必要时应做仿真，模拟机器人运动来观察焊接姿态。
装配调整时：应考虑到夹具要具备一定的可调范围，调整完毕后有打定位销的空间
关键定位处：应采用耐磨材料及便于更换定位部分。
防护：这几年比较强调这点，主要是因为焊接时焊滓飞溅，造成夹具中气缸或其他定位元件的损伤，从而加大生产成本，有时由于其中外购件采购周期长，影响生产周期。所以要将易受损伤的元件做好防护措施。
检测：首先夹具必须经过三坐标检测达到图纸基本要求。其次有的散件焊接时操作工人容易缺放，是否有缺件检测。
整体及安全：设计时应便于走线，夹具最好是简洁实用，同时设计时要着重考虑到操作人员的安全性。
周边设备：主要包含以下几个方面。
安全围栏（或焊接房）：工作站四周设有安全围栏，上件区域应有安全光栅及气动遮光帘。在一侧装有安全门，安全门上备有安全开关，将机器人工作站形成一个安全的隔离区域。为了节省占地空间，有的焊接房设计成二层结构，将机器人控制柜、焊机等放在上面。焊接房上面通常设有排风口。
公共基座：含机器人底座，变位机底座，工作站底座，可以做成一体，但有时为了方便运输，往往做成分体结构，通过连接件刚性连接。
操作台：若是一个工作站只一套夹具就仅需要一个操作台，若是如上图所示一个工作站需要二个以上夹具，另外还需要操作盒。操作台的高度及控制面板的按钮应符合人体工程学基本要求。操作面板上一般应采用双手启动按钮开关，避免一边装卸工件，一边启动设备，造成人员伤害。
电缆桥架：存放各种电缆、电源线、焊把线、信号线。主要是起到工作站的美观、整洁作用。
其他。上件支座：有的由于工件较大，夹具回转范围偏大，所以需要上件支座，便于操作人员上卸工件。存放工件的料箱。指示工作站系统状态的三色灯等等。
焊接系统必须满足工件的焊接要求，在这里就不赘述了。
三、结束语
以上就是一个完整的机器人焊接工作站构成。一个功能完善、设计合理的机器人焊接工作站需要机械工程师、电气工程师和焊接工程师的共同配合设计完成，在设计过程中必须经常沟通，比如机械设计时要给电气预留合理的走线位置及摆放端子箱、航插等空间，同时不仅要考虑到焊接时应用足够的空间，机器人的焊接姿态，还要考虑到起弧的位置等；电气在设计电路图时也要考虑到经济，实用，线路要简单，明了。这些都需要大家经常的交流，通盘研究，从而避免在生产、装配环节时发生设计考虑不周全的问题。
参考文献
[1]陈立德. 工装设计[M]. 上海:上海交通大学出版社，2001:51～64.
[2]郭勇. 焊接机器人系统应用[J]. 电焊机，2006(3).