机器人焊接工作站
机器人自动焊接工作站设计
机器人自动焊接工作站设计作者：沈祥贾秋琳来源：《科学与财富》2020年第14期摘要：依托公司的重磅板机器人焊接工作站项目，从整个工作站的方案布局、各个设备选型、电气控制设计等方面介绍了整个机器人焊接工作站，并且分析了各个设备选型的依据，还介绍了部分设备主要技术参数。
最后，通过重磅板产品进行了焊接工作站论证，此工作站的设计满足生产要求。
关键词：重磅板;机器人焊接;设备选型;工作站布局0 引言在“中国制造2025”战略指引下，上海振华重工着力打造高端制造产品，积极推动智能制造转型升级。
工业机器人作为各大企业推动智能制造应用的主抓手，必然会给各个行业采用机器人带来发展，极大地推动生产自动化向前发展。
重磅板作为公司轨道吊组成构件，重磅板作为公司产品构件的连接件都是采用人工焊接，由于人为因素常出现焊接质量不稳定、生产效率低下等不利因素，并且对劳动人员的身体影响极大，这些都是限制公司产品快速发展;因此，重磅板机器人自动化焊接是公司发展的需要，也是进行自动化焊接制造重要手段。
本文是依据已经投入公司生产运行的重磅板机器人焊接工作站作为研究对象，简要分析了整个机器人焊接工作站的设计与集成。
1 重磅板机器人焊接工作站的组成及布局弧焊机器人焊接工作站的布局是根据产品的需求来设计的，机器人弧焊系统主要是由机器人、焊机、焊枪和电气控制等设备组成。
对于重磅板弧焊机器人自动焊接工作站，设备主要是由发那科机器人、林肯焊机、焊枪、激光系统、简易的焊接工装以及电气控制柜等设备组成。
2 设备的选型2.1 机器人选型重磅板机器人焊接工作站选择的机器人型号为FANUC M-10iA，控制柜型号为R30iB，机器人具体的参数如表1所示。
机器人手臂可以覆盖的范围为1.4米。
此机器人属于中空结构手腕，电缆内置，第6轴手腕端部可承受的重量为20Kg。
机器人通过采用高刚性手臂和先进的伺服技术，提高了机器人各个运动轴的加速度性能，缩短了动作时间，从而实现了高的生产率。
机器人焊接工作站技术方案
担当设计DESIGN检查CHECK承认APPR日期DATEWXX WNFTITLE:南京川页机械有限公司弧焊工位系统集成项目技术方案书南京川页机械有限公司弧焊工位系统集成项目版本VERSION日期DATE制作人DESIGN第1版2014/12/15 WXX担当设计DESIGN检查CHECK承认APPR日期DATEWXX WNFTITLE:南京川页机械有限公司弧焊工位系统集成项目目 录１．项目概要･･････････････････････････････････････････････････････････3 ２．系统规格･･････････････････････････････････････････････････････････3 ３．系统组成･･････････････････････････････････････････････････････････4４．供货范围･･････････････････････････････････････････････････････････13５．系统要求･･････････････････････････････････････････････････････････16６．验收条件･･････････････････････････････････････････････････････････18担当设计 DESIGN检查 CHECK承认 APPR日期DATEWXX WNFTITLE:南京川页机械有限公司 弧焊工位系统集成项目1、项目概要本规格书是为南京川页机械有限公司弧焊项目集成所作，本规格书就相关各方对系统所承担的责任进行了详细的描述。
2、系统规格2.1 系统构成：本系统包括工业机器人（2台）、电控系统（1套）、定位夹具（4套）、变位机4套、弧焊焊接系统（2套）、安全围栏系统（1套），实现2台机器人对应4套焊接工装夹具，进行安全高效的焊接。
机器人应用案例 (焊接)
焊接机器人应用案例1：GSK RH06 焊接机器人广州汽车配饰有限公司焊接工装上的应用●客户要求●将散件装夹在专用夹具上进行满焊，焊接不允许扭曲，不能出现虚焊，咬边，气孔等焊接缺陷；●在机器人可达范围内，尽量减少人工于两工位之间的活动范围，合理布局工作站，工作站要紧凑，合理利用空间，减少占地面积；●工作站具备防弧光、安全光栅等安全设施，两工位独立进行，互补影响干涉，进一步提高设备的使用率；●半成品效果图如下：图12.1 半成品效果图●解决方案●通过对工件及客户要求分析，并结合工艺安排情况，确定本机器人焊接系统为单机器人双工位一字型布局。
具体方案如下：●系统构成：一台焊接机器人+两个翻转平台（客户自己提供，包括夹具），布局形式为一字形（弧焊系统方案图）。
两套焊接夹具分别安装在机器人周围的变位工作台上，机器人以最好的行枪角度对焊接工件连续焊接。
操作人员在2个工位交替装卸工件，机器人在里面的固定位置交替焊接2个工位的工件，其具体操作流程如下：机器人工作顺序：工位1、工位2按照谁先装好件按启动按钮，机器人先焊接装好件按启动按钮的工位。
➢操作者在工位1装工件，操作者退出并按启动按钮，机器人开始在工位1焊接。
➢机器人在工位1焊接的同时，操作者在工位2装工件，操作者退出并按启动按钮；➢机器人完成工位1工件的焊接，只要工位2有了预约，机器人立即对工位2位置上的工件进行焊接。
与此同时操作者将其他工位上焊好的工件卸下，将需要焊接的工件装夹在夹具上。
装夹完成后再按预约启动钮。
➢如此循环往复工作。
工件装卸时间与焊接时间重合，生产效率较高，该工作站只需操作工1名。
●设备单边生产能力分析（仅供参考）装卸工件的时间需小于机器人焊接时间，能满足计算节拍。
2.应用效果图图12.4 机器人应用效果图《请按住Ctrl并单击此处链接提爱斯技术说明书》案例2：GSK RH06 焊接机器人在焦作科瑞森机械制造公司焊接工装上的应用●客户要求●将点焊好的半成品进行满焊，焊接不允许扭曲；●工作站能适用不同规格的产品，在焊接的同时可以对焊接件进行拆装，节约时间；●工作站要求结构紧凑，合理利用空间，有弧光防护等；●部分半成品效果图如下：图12.1 半成品效果图●解决方案●焊接前，需将焊接件进行焊接区域的清洁，用快速夹将每个接触面夹紧；●零件有三种规格，每种规格里边有大小三种尺寸，工作站要适用这么多的零件，所以设计上采用了可调式的移动快速夹钳，保证工作站适用多种工件。
双机器人双旋转工位焊接工作站在薄壁件上的应用
的 后 果 往 往 是 严 重 的 。所 以必 须 在 焊 接过 程 中 采
取 技 术 措 施 ，保 证 机 器 人 不 会 发 生 碰 撞 。采 用 的 技 术 措 施 有两 个 ，两 台机 器 人 设 定 同 步信 号 ，程
改 整个 产 品 系列 图 纸 ，将 上 侧 薄 壁 管 的 弯 曲加 工 取 消 ，采用 其他 方式 解决Ａ和Ｂ的焊接 结构 问题 。
移 值达 到 ｌ ０ 毫米 以上 。 计 算上 下 侧 薄壁 管 的平 行 间距 ：５ ０ ０ × ＣＯ Ｓ
（ １ ２ ５． ９ ０） ＝ ４ ０ ９ ． ６ ｍｍ。
插头 Ｉ 端 （ ２ ４ Ｖ）与Ｈ 端 （ 急停输 入 ）开 路时 ，焊机 发 出Ｅ ｒ ｒ 一 １ ３ ３ 急停 且报 警 ，Ｉ 端 和Ｈ端 恢 复短 路 状 态
序 中 设 定 多个 同步 点 ，保 证机 器 人焊 接 程 序 相 互
同 步 运 作 。机 器 人 中设 定 重 合 区 域 占位 信 号 ， 当
８ 结束语
双 工 位 弧 焊 双 机 器 人 系统 自投 入工 作 以来 ， 电控 系统 稳 定 ，从 未 发 生 系统 故 障 和 程 序 调 用错 误 ， 即使 是 在 焊 机 严 重干 扰 （ 现 场 还 有 多 台 系统
两 台机 器 人 并 排 安 装 ，同 时 在 一个 工 装 上 焊
Ａ点 和Ｂ点 的距离 在４ ０ ０ ｍｍ以上 ，如 果 以两 点
之 中 的任 何 一 点作 为 左 右 方 向 的 定位 点 ， 另外 一
接 一 个 工 件 ，焊 接 区域 相互 重 叠 ，重 合 区域 达 到 工作 区域 的５ ０ ％。可 能碰 撞 的部位 不仅 包括机 器人 手 腕 之 前 的 焊 枪 部 分 ，也 包 括 机 器 人 本体 部 的控 制方 式 和 急停控制
凯斯锐机器人焊接技术方案
●客户单位名称：●项目名称：焊接机器人工作站●方案编号： PFA2013060701德州凯斯锐数控科技有限公司目录一、工作站介绍 (3)1.1、工作站示意简图 ........................................................ 错误!未定义书签。
1.2、功能与特性介绍 (4)1.3工作流程简介 (5)1.4、焊接工件简介 (5)二、设备清单 (6)三、主要设备技术参数 (8)3.1、焊接机器人 (8)1）技术参数 (8)2）动作范围 (9)3）性能特点 (9)3.2、控制柜 (10)1）技术参数 (10)2）性能特点 (10)3.3、示教器 (10)1）技术参数 (10)2）性能特点 (12)3.4、NBM-500多功能数字化脉冲MIG电源 (13)1）性能特点 (13)2）技术参数 (14)3.5、焊接连接 (15)3.6、变位机 (15)3.7、丰富的高品质焊接功能 (16)四、乙方提供范围 (17)4.1、安全防护围栏 (17)4.2、乙方需要负责确认的内容 (17)五、技术与服务 (18)5.1、技术图纸 (18)5.2、安装调试及培训 (18)一、工作站介绍1.1、工作站示意简图焊接工件双轴焊接变位机焊接机器人控制柜焊接机器人数字化脉冲焊接电源机器人底座工作站示意图1.2、功能与特性介绍该工作站采用多工位设计，布局方式采用2台PANDA焊接机器人SR7400，配套PANDA NBM-500多功能数字化脉冲气保焊机、1套双轴轴焊接变位机、2套机器人底座。
焊接机器人运行精度高、速度快，大大提高工作效率。
控制系统灵敏可靠、故障少，操作和维护方便。
系统的启动、停止、暂停、急停等均可通过示教器进行。
此外，系统的运行状态及系统报警可在示教器上显示。
焊接电源采用NBM-500多功能数字化脉冲气保焊机（南京熊猫电子装备有限公司）。
脉冲气保实现了一脉一滴，无飞溅，起弧容易，电弧柔和、稳定，金属熔敷率高，焊缝成形好。
工业机器人工作站系统集成
《工业机器人工作站系统集成》 单元三 弧焊工作站焊接系统的设计
主讲教师：汪励
工作任务描述:
掌握弧焊系统工作站的弧焊电源以及接口电路
学习目标:
通过本任务学习，应能： 1.掌握机器人弧焊系统构建与特点。 2.熟悉机器人弧焊系统的工作原理。 3.掌握机器人与弧焊电源的接口电路。
知识准备
二、数字式逆变焊接电源RD350
机器人弧焊工作站选用MOTOMAN焊接机器人专用数字式逆变焊接电源RD350。
1．RD350弧焊电源额定规格
RD350的额定规格见表。
RD350的额定规格
知识准备
二、数字式逆变焊接电源RD350
1．RD350弧焊电源额定规格
知识准备
二、数字式逆变焊接电源RD350
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续 保持 安静
知识准备
一、弧焊电源的选型
2．弧焊电源的特点和适用范围 特点是：由柴（汽）油发动机驱动发电而获得直流电，输出电流脉动小，过
载能力强，但空载损耗大，效率低，噪声大。 适用范围：适用于各种弧焊。 (4) 整流器式直流弧焊电源 特点：将网路交流电经降压和整流后获得直流电，与直流弧焊发电机相比，
知识准备
二、数字式逆变焊接电源RD350
3．RD350弧焊电源电气系统接线 (3) 控制电缆接线 各种控制电缆与焊接电源背面的插口相连接，如图所示。 ① 将机器人控制柜的控制电缆与插口CON3相连接。 ② 将送丝机构的马达电缆与插口CON4相连接。 ③ 将送丝机构的编码器电缆与插口CON5相连接。
知识准备
二、数字式逆变焊接电源RD350
4．焊接电压检出线的接线 (2) 单台焊接电源多工位焊接 采用多工位焊接时，如图 “多工位焊接时焊接电压检出线的连接”所示，将 焊接电压检出线连接到距离焊接电源最远的工位。
焊接机器人工作站的主要配置,工作原理,保养方法,注意事项
每个工作站的主要配置，工作原理，保养方法，注意事项每个工作站的主要配置：机器人、焊接电源、水箱、焊枪、结构件、气动元件、电器元件。
一.机器人与控制柜1.机器人控制柜和机器人本体工作原理：机器人控制柜由电源装置、用户接口电路、动作电路、存储电路、I/O电路等构成。
机器人是由伺服电机驱动的轴和腕构成的机构部件，手腕叫做机臂，手腕的结合部轴杆或关节。
2.保养方法：(1)，对轴电机要加油的地方，需经常检查，发先油少时进行加油。
(2)，在机器人工作一定时间后，需对机器人各个电路板接口重新插拔。
(3)，要是机器人工作环境差的话，需定期对控制柜和机器人表面进行清洁保养。
(4)，定期对机器人做备份，并下载在上位机上或笔记本上以防机器人系统程序丢失时无法恢复。
(5)，定期对机器人机械部件进行一个全面检查。
3.注意事项:(1),由于机器人系统复杂，而且危险性大，操作人员必须接受培训，结业后方可上岗操作(2),操纵者必须正确穿戴劳动保护用品。
请不要带者手套操作示教盘和操作盘。
确认安全后，方可运行机器人。
(3),开机时，先开总电源，在开控制柜电源。
关机时，先关控制柜电源，最后关总电源。
下班后，整理好6S。
二．焊接电源1.焊接电源的工作原理：是用380V的工业电通过焊机里的减压器降低了电压，增强了电流，利用电能产生的巨大热量融化钢铁，焊丝的融入使钢铁之间的融合性增高。
2.保养方法：电焊机应放在干燥通风处；使用完毕后，用帆布罩好，防止灰尘或雨水浸入电焊机内部，做到经常吹扫；移动电焊机时，避免剧烈震动；经常给调节电流机构加注润滑油；经常检查电焊机的线圈、连接线、一次二次接线板是否损坏和碳化，并及时处理。
3.注意事项:(1)，应根据工件技术条件，选用合理的焊接工艺（焊条、焊接电流和暂载率），不允许超负载使用，并应尽量采用无载停电装置。
不准采用大电流施焊，不准用电焊机进行金属切割作业(2)，焊机的工作场地应保持干燥，通风良好。
移动电焊机时，应切断电源，不得用拖拉电缆的方法移动焊机，如焊接中突然断电，应切断电源。
焊接机器人
点焊机器人一、点焊机器人概述点焊机器人的典型应用领域是汽车工业。
一般装配每台汽车车体大约需要完成 3000 —4000 个焊点，而其中的 60 ％是由机器人完成的。
在有些大批量汽车生产线上，服役的机器人台数甚至高达 150 台。
汽车工业引入机器人已取得了下述明显效益：（1）改善多品种混流生产的柔性；（2）提高焊接质量；（3）提高生产率；把工人从恶劣的作业环境中解放出来。
最初，点焊机器人只用于增强焊点作业 ( 往已拼接好的工件上增加焊点 ) 。
后来，为了保样，点焊机器人逐渐被要求具有更全的作业性能。
具体来说点焊机器人优点：（1）安装面积小，工作空间大。
（2）快速完成小节距的多点定位 ( 例如每 0.3～ 0.4s 移动 30 ～50mm 节距后定位 )。
（3）定位精度高( ±0.25mm),以确保焊接质量。
（4）持重大 (300 ～ 1000N),以便携带内装变压器的焊钳。
（5）示教简单，节省工时；安全可靠性好。
二、点焊机器人系统的基本构成点焊机器人虽然有多种结构形式，但大体上都可以分为 3 大组成部分，即机器人本体、控制系统以及由阻焊变压器、焊钳、点焊控制器和水、电、气路等组成的焊接系统。
点焊机器人本体主要指其机械部分。
机械部分通常由机体、臂、手腕和焊钳（末端执行器）组成。
关节式机器人的前三个自由度，即机体腰轴的回转，肩（大臂和机体连接处）轴的仰俯和肘（大臂和小臂连接处）轴的屈伸可把焊钳送到一定的空间位置；后三个自由度，即售完的三个关节运动使焊钳以一定的角度（姿态）对准焊点。
点焊机器人的控制系统由本体控制部分及焊接控制部分组成。
本体控制部分主要实现示教在线、焊点位置及精度控制。
点焊作业一般可采用点位控制，又称点到点控制（point to point 简写为PTP），它仅考虑原始点和目标点的位置，而不考虑经由何途径到达目标点，即点焊时只要求点击到达焊点位置准确，重复定位精度为正负0.2—0.4mm,而对电极运动轨迹并无严格要求。
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机器人焊接工作站
机器人焊接工作站是一种自动化焊接设备，它通过预先编程的程序，能够完成
各种焊接任务。
它具有高效、精准、稳定的特点，广泛应用于汽车制造、航空航天、电子电器等行业。
下面我们将详细介绍机器人焊接工作站的组成、工作原理以及应用领域。
首先，机器人焊接工作站由机器人、焊接设备、控制系统和安全系统组成。
机
器人是整个工作站的核心，它能够根据预先设定的程序，进行精准的动作控制。
焊接设备包括焊枪、焊丝等，用于实际的焊接操作。
控制系统则负责指挥机器人和焊接设备的工作，保证整个焊接过程的稳定性和精准度。
安全系统则是为了保障操作人员和设备的安全，包括防护罩、安全传感器等。
其次，机器人焊接工作站的工作原理是通过预先编程的程序，控制机器人和焊
接设备的动作，实现焊接操作。
首先，操作人员需要设定焊接工艺参数和焊接路径，并将其输入到控制系统中。
然后，机器人根据这些参数和路径进行动作控制，完成焊接操作。
在整个焊接过程中，控制系统会实时监测焊接质量和设备状态，确保焊接质量和工作安全。
最后，机器人焊接工作站在汽车制造、航空航天、电子电器等行业有着广泛的
应用。
在汽车制造领域，机器人焊接工作站能够实现车身焊接、零部件焊接等工艺，提高生产效率和焊接质量。
在航空航天领域，机器人焊接工作站能够完成航空器构件的精密焊接，确保航空器的安全性和可靠性。
在电子电器领域，机器人焊接工作站能够完成电子零部件的精细焊接，提高产品的稳定性和可靠性。
综上所述，机器人焊接工作站是一种高效、精准、稳定的自动化焊接设备，具
有广泛的应用前景。
随着工业自动化水平的不断提高，机器人焊接工作站将在更多领域发挥重要作用，推动工业生产的发展。