机器人焊接工作站中变位机的作用分析
机器人焊接工作站中变位机的作用分析
机器人焊接工作站中变位机的作用分析摘要：变位机作为现代机械化生产的典型设备，其已逐渐的广泛应用于工业生产的各个领域，目前来说我国汽车制造企业多数都采用机器人焊接工作站的方式进行工件生产，相比于以往的人工加工方式，工作效率和焊接质量都显著提升。
本文基于常见变位机类型及其作用进行分析，并对机器人焊接工作站中变位机技术性能进行探究。
关键词：生产效率；经济效益；伺服驱动引言：当前社会发展形势下，现代科学技术的应用使工业制造发生重大变革，以往的劳动密集型产业逐渐发生转变，越来越多的工业生产内容开始由机器人替代人工，工作效率和制造精确性都显著提升。
根据相关调查统计数据显示，我国汽车保有量位居世界前列，车型更新换代速度不断加剧，市场竞争逐渐呈现较为激烈的形式。
为更好的提升生产效率和质量，实现经济效益的增长，世界上多数汽车制造企业开始以焊接机器人替代人工，这种模式已成为未来汽车制造业发展的必然趋势。
一常见变位机类型及作用分析1.单轴翻转变位机单轴翻转变位机结构形式如图1所示，该变位机的运转动力通过一般电机或是伺服电机进行供电驱动，在实际工作过程中可以根据零部件焊接加工要求进行速度调节，其应用作用是辅助焊接机器人对加工零部件进行角度旋转，以确保焊接满足应用需求，提升焊接质量，单轴翻转变位机是现阶段机器人工作站中应用较为广泛的辅助焊接设备。
图1：单轴翻转变位机结构形式2.双轴标准变位机双轴标准变位机结构形式如图2所欧式，该变位机的两侧旋转轴通过伺服电机进行供电驱动，能够辅助机器人焊接和进行夹具翻转。
与其他种类的变位机不同，双轴标准变位机可以在正负180度之间进行水平旋转，能够有效的提升与焊接机器人的协调能力使焊接机器人的焊接方式处于最佳状态，并且焊缝的质量也得到显著的提升。
双轴标准变位机适用于小型焊接工作站，通常用于小型零部件加工。
图2：双轴标准变位机结构形式3.L型双轴变位机L型双轴变位机结构形式如图3所示，该变位机的驱动方式与双轴标准变位机的驱动方式相同，其作用也大致相同。
焊接变位机械设计研究
焊接变位机械设计研究焊接变位机械是一种可以帮助焊接过程中工件进行旋转和翻转的设备，它在焊接工艺中具有非常重要的作用。
在焊接自动化过程中，焊接变位机械能够提高焊接效率和质量，减少人力成本和操作风险。
对焊接变位机械的设计和研究具有重要的实际意义。
一、焊接变位机械的类型及其应用1. 类型焊接变位机械根据其结构和工作方式的不同，可以分为旋转式焊接变位机和翻转式焊接变位机两种类型。
旋转式焊接变位机是指通过电机驱动旋转轴，使工件进行旋转的装置。
在焊接过程中，采用旋转式焊接变位机可以使工件保持稳定的旋转速度和角度，从而实现对工件全方位的焊接。
2. 应用焊接变位机械主要用于大型工件焊接过程中的旋转和翻转操作。
在船舶、桥梁、石油化工、风电等领域，需要对大型金属构件进行焊接时，通常就需要使用焊接变位机械来实现对工件的旋转和翻转。
焊接变位机械也可以应用于钢结构、船舶、桥梁等工程机械的生产制造环节。
二、焊接变位机械设计研究现状分析目前，国内外关于焊接变位机械设计研究已经取得了一系列的成果，但与焊接自动化设备的整体发展相比，焊接变位机械的设计研究尚处于起步阶段，存在一些问题和不足。
1. 技术水平不高目前国内焊接变位机械的设计水平相对较低，主要体现在设备的控制精度、稳定性和可靠性方面。
大多数焊接变位机械还停留在传统机械传动和液压控制的阶段，缺乏现代化的电气控制技术和自动化控制系统。
2. 缺乏标准化设计国内焊接变位机械的设计缺乏统一的标准和规范，导致了产品质量参差不齐，生产效率低下，难以满足用户的实际需求。
由于缺乏标准化设计，焊接变位机械的产品结构和性能参数存在较大的差异。
3. 创新能力不足国内焊接变位机械制造企业创新能力不足，缺乏对焊接变位机械的核心技术和关键零部件的研发能力。
目前，市场上主要以进口设备为主，国内产品在技术含量和产品性能上存在明显的差距。
为了提高焊接变位机械的设计水平和产品质量，需要针对关键技术进行深入研究和探讨。
焊接变位机械讲义
焊 接 专 机
环缝焊接专机
环缝焊接系统主要用于 不同材质、不同尺寸和形状 工件的环缝焊接，以提供高 质量的焊缝、减少焊接变形。 焊接接头有不同的形状，包 括对接、角接、搭接、琐底 等接头形式。外部焊接方式 通常的焊接机头处在工件的 顶部，内部焊接需要加其他 装置。 单道和多道GTAW（钨 级氩弧焊）、PAW（等离子 焊）、GMAW（熔化极氩弧 焊）、FCAW（药芯式熔化 极弧焊）、SAW（埋弧焊）、 YAG激光焊接等焊接方法都 可以在焊接机床上实现。作 为选项，焊接机床上可以同 时安装两个以上的焊枪，并 同时进行焊接。
龙门式自动焊接机（中间控制）
按结构设计形式分为： 焊 工 变 位 机 焊 接 变 位 机 械 焊 件 变 位 机 焊 机 变 位 机
焊工升降台
单座
立式 （固定式、可调式、倾斜式） 卧式（固定式、升降式） 机架固定（固定式、升降式）
单回转式
双座
机架移动（固定式、升降式）
自调式、组合式、履带式
多座（滚轮架）
思考：焊件变位机械和焊机 变位机械怎样组合使用？
纵缝焊接专机
纵缝焊机设计采用琴键压紧式机构，提供 均匀稳定的工件夹持和冷却效果，大梁和 焊接小车提供精密的焊接动作，用于进行 高质量、低变形的直线性焊缝的焊接应用。 工件的形式、形状和材质可以不同，大多 数情况下，焊缝是对接接头设计。针对不 同的应用，纵缝焊接系统可以集成的焊接 方式有：GTAW（钨级氩弧焊）；PAW （等离子焊）；GMAW（熔化极氩弧焊）； FCAW（药芯式熔化极弧焊）；SAW（埋 弧焊）；YAG激光焊接等。 不同焊缝背面保护衬套和成行槽，焊缝 可以被100％焊透，并保证单面焊双面成 型。 焊接焊接专机分为： 外纵缝焊接系统 内缝、纵缝焊接系统 内外组合式纵缝焊接系统 平板拼接纵缝焊接系统 升降式纵缝焊接系统 精密纵缝焊接系统 桌面型焊接系统 自动纵缝焊接系统 立式纵缝焊接系统
5变位机械
一、焊接变位机械的定义、作用及分类 焊接变位机械 是改变焊件、焊机或焊工空间位臵来完成机
械化、自动化焊接的各种机械设备。
作用
缩短焊接辅助时间 提高劳动生产率 减轻工人劳动强度 保证和改善焊接质量
充分发挥各种焊接方法的效能。
二、焊接变位机械应具备的性能
较宽的调速范围，稳定的运行速度，良好的结构刚度。 对尺寸和形状各异的焊件有一定的适用性。 传动链中有一级反行程自锁传动。 与焊接机器人和精密焊接作业配合使用的焊件变位机械， 到位精度和运行轨迹精度应控制在0.1～2mm之间。
图示是国产 100t双座式焊接变位机的传动简图。其回转系统由 22kW直流 电动机，通过带传动—变速器—蜗轮减速器—外齿传动减速后；带动工作 台回转。该系统总传动比在 5112～30148之间，无级可调工作台的许用回 转力矩为98kN.m。倾斜系统由两台22kW直流电动机，遍过蜗杆减速器— 三级外齿传动减速后，带动工作台倾斜。该系统总传动比为 13903，工作 台许用倾斜力矩为196kN.m，倾斜角度为-10~+120。在电动机的输出端还 安装了电磁制动器，以保证工作台倾斜时准确到位。另外，该变位机为适 应空间曲线焊缝的焊接和空间曲面的堆焊，还设臵了液压抗齿隙装臵。
M T max G h12 e 2
以此计算倾斜轴的驱动功率和扇形齿上的圆周力。 作用在倾斜轴轴颈 C1和C2上的支反力，以回转轴在图 5-11b 倾斜位臵时最大。但在图 5-11a 位臵时，因工件重心偏离机 座中心线，因而两轴颈处的载荷不等，也可能出现最大值。
当扇形齿轮固定在回转机构的箱体上时，倾斜轴在其轴颈处仅受支反力和 弯曲力矩作用。其中轴颈工作部分的弯曲力矩
N e2 cos2 (h sin e cos sin )2
焊机变位机械
沏奇才工隶我打孝忙> II 产HUNAN INDUSTRIAL TECHNICIA N COLLEGE教学目标：1、理解焊接变位机械的概念、种类及其应用；2、掌握各种焊机变位机械的特点及使用；3、会要根焊件的特点合理选择焊机变位机械；教学重点：1、平台式焊接操作机；2、伸缩臂式焊接操作机；教学难点：焊接操作机的选用教学内容：焊机变位机（又称焊接操作机）是将焊接机头准确送达并保持在待焊位置，或是以选定的焊接速度沿规定的轨迹移动焊接机头，配合完成焊接操作的焊接变位机械。
与焊件变位机械配合使用，可以完成多种焊缝，如纵缝、环缝、对接焊缝、角焊缝及任意曲线焊缝的自动焊接工作，也可以进行焊件表面的自动堆焊和切割工艺。
1.焊接操作机⑴平台式操作机平台式操作机的基本结构形式如图5-23所示，将焊接机头1 放置在平台2上，可在平台的专用轨道上作水平移动。
平台安装在立架3上且可沿立架升降。
立架坐落在台车4上，台车沿地轨运行，调整平台与焊件之间的位置。
平台式操作机有单轨式和双轨式两种类型，为防止倾覆，单轨式须在车间的墙上或柱上设置另一轨道（图5-23a）；双轨式在台车上或支架上放置配重5平广+沏商才工点我打孝忙> II f HUNAN INDUSTRIAL TECHNICIA N COLLEGE干务工业孝梗衡（图5-23b），以增加操作机工作的稳定性。
图5-23平台式操作机平台操作机主要用于筒形容器的外纵缝和外环缝的焊接。
焊接外纵缝时，焊件横放置平台下固定，焊机在平台上沿专用轨道以焊接速度移动完成焊接。
当焊接外环缝时，焊机固定，焊件依靠滚轮架回转完成焊接。
一般平台上还设置起重电葫芦，目的是吊装焊丝、焊剂等重物，从而保证生产的连续性。
平台操作机的机动性、使用范围、用途均低于伸缩臂式的焊接操作机，在国内的应用已逐年减少。
⑵悬臂式焊接操作机如图5-24所示，悬臂式操作机主要用来焊接容器的内纵缝和内环缝。
悬臂3上面安装有专用轨道，焊机在轨道上移动完成内纵缝的焊接；当焊接内环缝时，焊机在悬臂上固定，容器依靠滚轮架回转而完成工作。
机器人技术习题集
《机器人技术》习题集第1章绪论、选择题(4选1)1 •机器人的定义中，突出强调的是1) .具有人的形象2) .模仿人的功能3) .像人一样思维4) .感知能力很强2. 当代机器人大军中最主要的机器人为：1) .工业机器人2) .军用机器人3) .服务机器人4) .特种机器人3. 当代机器人主要源于以下两个分支：1) .计算机与数控机床2) .遥操作机与计算机3) .遥操作机与数控机床4) .计算机与人工智能4. 哪个国家曾经赢得了“机器人王国”的美称？1) .美国2) .英国3) .日本4) .中国5. 机器人的精度主要依存于机械误差、控制算法误差与分辨率系统误般说来差。
1) .绝对定位精度高于重复定位精度，2) .重复定位精度高于绝对定位精度3) .机械精度高于控制精度4) .控制精度高于分辨率精度、判断题(Y/N)1. 工业机器人亦称之为操作机。
2. 机械手亦可称之为机器人。
3. 工业机器人工作站是由一台或两台机器人所构成的生产体系。
4 .只有两台以上的机器人互相配合才能构成机器人工作站。
5 .机器人的自由度数目就是机器人本体上所具有的转轴数目。
6 .机器人的自由度数目就是机器人本体上所具有的主动轴数目。
7 .机器人的自由度数目就是机器人所具有独立坐标轴运动的数目。
&完成某一特定作业时具有多余自由度的机器人称为冗余自由度机器人。
9. 机器人分辨率分为编程分辨率与控制分辨率，统称为系统分辨率。
10 •承载能力是指机器人在工作范围内的任何位姿上所能承受的最大质量。
三、简答题1•什么是机器人学？一般包括哪些内容？2 •机器人是如何分代的？3 •按照机器人的构成机构，机器人是如何进行分类的？4 •多关节型机器人的主要特点(优缺点)有哪些？5 .并联机器人的主要特点(优缺点)有哪些？6•按照驱动方式的不同机器人分为哪几种类型？7 •什么是机器人的内部传感器和外部传感器？举例说明之。
&根据机器人组成原理，机器人是由哪4部分组成？9•机器人技术的相关学科有哪些？10. 机器人学科的知识构成主要包括哪些内容？11 .什么是机器人死区(dead zone)?四、分析与计算题1. 机器人的应用和普及会不会引起大量人员失业，造成严重的社会问题? 第2章空间、坐标与变换、选择题(4选1)1 .一个刚体在空间运动具有几个自由度?1) . 3 个2) . 4 个3) . 5 个4) . 6 个2. 手部的位姿是由哪两部分变量构成的?1) .位置与速度2) .姿态与位置3) .位置与运行状态4) .姿态与速度、判断题(Y/N)1. 一、二、三维空间可以是几何空间，也可以不是几何空间。
焊接变位机的使用技巧
焊接变位机的使用技巧
焊接变位机又称焊接变位器，焊接转台，焊接旋转工作台，主要用于圆形、环形工件的旋转、翻转，使工件焊缝置于水平，船形等最佳位置以便施焊。
焊接变位机在实际操作中把工件通过焊接卡盘等夹具把工件固定在工作台面上进行回转和倾斜，使焊缝处于最有利待焊位置，提高焊接质量和生产效率，减轻工人劳动强度。
焊接变位机可在工作台上固定专门的焊接卡盘或其他工装用以装夹工件配合手工焊接使用；本机也可以与焊接操作机配套使用实现自动焊接，广泛应用于焊接、切割、打磨、装配、涂装、检测等工序。
焊接变位机具有结构精密，操作简便，使用灵活等特点，特别适用于各种法兰，钢管，环形，圆形等部件的焊接。
另外，可以根据客户的不同需求，配装薄型卡盘，气动顶紧装置，焊枪调节机构，达到理想的环缝自动焊接状态，快速有效的完成焊接工作。
河北创力。
最新全国青少年机器人技术等级考试-二级理论模拟题(B卷)
最新全国青少年机器人技术等级考试-二级理论模拟题(B卷)机器人二级理论考试模拟题（B卷）（满分100分）一、单选题（每题2分，共30题）1.下列人物中，哪位发现了电流？（A.富兰克林）A. 富兰克林B. 伽利略C. 牛顿D. 喜羊羊2.首届机器人世界杯在哪年举办？（1997年8月）A. 1992B. 1995C. 1997D. 19993.关于机器人比赛，以下说法正确的是？（D）A. 有时需要人为干预。
B. 有时不需要人干预。
C. 有时需要两个机器人配合。
D. 以上说法都正确。
4.下面说法正确的是？（A）A.力是改变物体运动状态的原因。
B.力是维持物体平衡状态的原因。
C.力是改变物体位置的原因。
D.力是物体产生速度的原因。
5.我国最早的机器人是在什么时候？（D.西周时期）A. 唐朝。
B. 内清朝后期。
C. 解放后。
D. 西周时期。
6.机器人手臂或手部安装点所能达到的所有空间区域称为？（A）A. 工作空间。
B. 最大空间。
C. 自由度。
D. 危险空间。
7.关于力和运动的关系，下列说法正确的是？（A）A. 物体的速度不断增大，表示物体必定受力。
B. 物体的位移不断增大，表示物体必定受力作用。
C. 物体朝什么方向运动，则这个方向上物体必定受力。
D. 物体的速度大小不变，则物体必定不受力作用。
8.1959年，第一台工业机器人诞生于（B.美国）。
A. 德国B. 美国C. 英国D. 日本9.关于机器人“恐怖谷理论”，下面说法正确的是？（D）A. 由美国机器人专家提出。
B. 人类不喜欢机器人。
C. 机器人不喜欢人类。
D. 随着机器人的拟人程度增加，人类对它的好感度就会改变。
10.在凸轮机构中，按凸轮形状不同，（A）凸轮结构简单，应用最广泛，常用于行程较短的场合。
A. 盘形凸轮。
B. 移动凸轮。
C. 圆柱凸轮。
D. 圆锥凸轮。
11.在两张纸之间吹气，如图所示，会有怎样的效果？（B）A. 无任何反应。
B. 两张纸往里合。
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机器人焊接工作站中变位机的作用分析
发表时间：2018-07-19T10:35:01.937Z 来源：《基层建设》2018年第17期作者：刘和[导读] 摘要：变位机作为现代机械化生产的典型设备，其已逐渐的广泛应用于工业生产的各个领域，目前来说我国汽车制造企业多数都采用机器人焊接工作站的方式进行工件生产，相比于以往的人工加工方式，工作效率和焊接质量都显著提升。
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摘要：变位机作为现代机械化生产的典型设备，其已逐渐的广泛应用于工业生产的各个领域，目前来说我国汽车制造企业多数都采用机器人焊接工作站的方式进行工件生产，相比于以往的人工加工方式，工作效率和焊接质量都显著提升。
本文基于常见变位机类型及其作用进行分析，并对机器人焊接工作站中变位机技术性能进行探究。
关键词：生产效率；经济效益；伺服驱动
引言：当前社会发展形势下，现代科学技术的应用使工业制造发生重大变革，以往的劳动密集型产业逐渐发生转变，越来越多的工业生产内容开始由机器人替代人工，工作效率和制造精确性都显著提升。
根据相关调查统计数据显示，我国汽车保有量位居世界前列，车型更新换代速度不断加剧，市场竞争逐渐呈现较为激烈的形式。
为更好的提升生产效率和质量，实现经济效益的增长，世界上多数汽车制造企业开始以焊接机器人替代人工，这种模式已成为未来汽车制造业发展的必然趋势。
一常见变位机类型及作用分析
1.单轴翻转变位机
单轴翻转变位机结构形式如图1所示，该变位机的运转动力通过一般电机或是伺服电机进行供电驱动，在实际工作过程中可以根据零部件焊接加工要求进行速度调节，其应用作用是辅助焊接机器人对加工零部件进行角度旋转，以确保焊接满足应用需求，提升焊接质量，单轴翻转变位机是现阶段机器人工作站中应用较为广泛的辅助焊接设备。
图1：单轴翻转变位机结构形式
2.双轴标准变位机
双轴标准变位机结构形式如图2所欧式，该变位机的两侧旋转轴通过伺服电机进行供电驱动，能够辅助机器人焊接和进行夹具翻转。
与其他种类的变位机不同，双轴标准变位机可以在正负180度之间进行水平旋转，能够有效的提升与焊接机器人的协调能力使焊接机器人的焊接方式处于最佳状态，并且焊缝的质量也得到显著的提升。
双轴标准变位机适用于小型焊接工作站，通常用于小型零部件加工。
图2：双轴标准变位机结构形式
3.L型双轴变位机
L型双轴变位机结构形式如图3所示，该变位机的驱动方式与双轴标准变位机的驱动方式相同，其作用也大致相同。
L型双轴变位机的优势是其结构得到有效的优化，在发挥双轴标准变位机作用的同时其承载能力有效提升，相比于双轴标准变位机来说，翻转角度也有所提升，通常在进行较大零件加工时会采用L型双轴变位机。
图3：L型双轴变位机结构形式
4.三轴垂直翻转变位机
三轴垂直翻转变位机结构形式如图4所示，该变位机的一二三轴分别承担夹具两侧换位和翻转的功能，与其他变位机相比，三轴垂直翻转变位机轴数较多，在与焊接机器人进行协调的过程中可以有更好的面积接触，使其更好的处于协调状态下。
三轴垂直翻转变位机的驱动动力也是伺服电机，左侧机器人在焊接的过程中，右侧机器人可以通过相应的工人进行零件预装，对于工业生产制造来说，工作效率得到了有效的提升。
通常来说，三轴垂直翻转变位机的工作站设计相对较大，相关的工人在进行零件预装的过程中不会由于空间狭小导致身体受到伤害，其安全性较高，多数用于较大工件的焊接制作。
对于跨度较小的夹具可以通过单机焊接的方式进行，如果加剧跨度较大，单个焊接机器人无法满足焊接要求时，可以设置两台三轴垂直翻转变位机进行同时工作，以便更好的满足工件焊缝需求。
在现代科学技术的支撑下，基于三轴垂直翻转变位机基础上，三轴水平回转变位机也被研发出来，该变位机的工作机理和作用与三轴垂直翻转变位机基本相同两者之间的差别在于三轴垂直翻转变位机工作站的安全房要高于三轴水平回转变位机，并且三轴水平回转变位机的设备体积相对较大，实际工作过程中只能进行单机焊接，灵活性稍显不足。
图4：三轴垂直翻转变位机结构形式
5.五轴变位机
五轴变位机结构形式如图5所示，该变位机具有两种工作位置，两侧采用相同技术原理的工作轴，能够对夹具进行回旋和翻转。
第一轴可以通过自身的旋转带动夹具的回转，第二轴能够使夹具实现自我翻转，第三轴可以进行两侧的工作位置交换。
五轴变位机的协调性要优于上述变位机，因此其焊接效果也更好。
五轴变位机的驱动方式与双轴变位机相同，可以使两种相同的夹具进行同时工作，工件制作方式也与三轴垂直翻转变位机大致相同，以一侧机器人焊接另一侧人工装件的方式进行，五轴变位机的应用能够提升机器人焊接工作站的整体工作效率。
二．变位机技术性能探究
变位机是专用焊接辅助设备，主要任务是将负载（焊接工夹具+ 焊件）按预编的程序进行回转和翻转，使工件接缝的位置始终处于最佳焊接状态。
焊接变位机能将焊枪准确送到待焊位置，并保持该位置或以选定焊速沿设定轨迹移动焊枪。
通过工作台的升降、翻转和回转，固定在工作台上的工件可以达到所需的焊接装配角度。
工作台回转为变频无级调速，可达到满意的焊接速度。
为达到这一目的，焊接变位机必须具备以下主要技术性能：应输出足够大的转矩，带动所标定的负载，做平稳的运动。
负载转动惯量要小于电机减速机额定输出转动惯量，以保证平稳启动。
应设置导电性能良好的焊接回路，保证焊接电源的输出低损耗地传送，使焊接电流持续稳定，并能达到最额定值。
设有自动控制接口，包括气动焊接工夹具I/O 接口，易于与机器人控制系统集成，可按指令与机器人联动。
具有精确的复零位功能。
设有安全联锁装置，保证操作人员和设备的绝对安全。
结语：对于工业制造来说，机械代替人工的生产方式是未来社会发展的必然需求，当前社会形势下，使用者对于汽车等工业产品的要求不断提升，传统人工生产的方式效率和质量都难以得到保障，基于这种情况下，全球汽车产业都在积极转变发展关键，不断的加大技术和资金投入，目的在于研发现代化生产线。
机器人焊接技术的应用有效的提升了工件焊接质量和效率，对于工业生产企业来说其经济效益和社会效益得到了有效的提升。
我国各类工业生产企业在发展过程中应当加强对该项内容的探究，逐渐的实现全线机械化生产模式，更好的促进我国工业发展进程。
参考文献：
[1]王亮忠，樊哲亮. 焊接机器人工作站在液压支架结构件焊接中的应用研究[J]. 煤矿机械，2013，34（7）：119-121.
[2]杨明钊. 基于KUKA机器人工作站的协调运动研究与仿真[D]. 昆明理工大学，2017.
[3]刘剑. 重型车辆高强钢主体结构变位工装设计与工艺试验研究[D]. 南京理工大学，2013.
[4]王峰. 动车组铝合金小部件机器人焊接工作站的设计与应用[J]. 金属加工（热加工），2016（12）：14-16.。