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VCR弧焊机器人系统构成

2016-03-22 11:13:00
作者：金咏毅
原创
9550
摘要：随着机器人技术的发展及构成机器人本体零部件性能的改善，机器人的性能愈来愈高，价格却逐渐下降，因而被各个国家大量采用。机器人应用最多的行业是汽车、电器及电子行业。本文以汽车产业为中心，介绍不同弧焊机器人系统在构成上的区别。
随着机器人技术的发展及构成机器人本体零部件性能的改善，机器人的性能愈来愈高，价格却逐渐下降，因而被各个国家大量采用。机器人应用最多的行业是汽车、电器及电子行业。本文以汽车产业为中心，介绍不同弧焊机器人系统在构成上的区别。 

 
图1 Motoman SK-6

系统技术 

利用通用型工业机器人代替各种不同用途的专用机械进行精密加工的技术，称为机器人的使用技术。如要利用机器人代替人做某种工作的场合，除使用技术以外，还要根据用户提出的要求及使用条件制造机器人的外围设备。对于弧焊系统应考虑工件的搬入搬出、工装夹具的制作及动作控制、焊接工艺的制定、与操作人员的关系等。 

作为系统技术，不是将这些方面独立地考虑，而是必须综合考虑从用户及机器人厂家两方提出的各种制约条件中，选择最佳设备，也就是把一个以使用技术和系统技术支撑机器人的最佳系统提供给用户。图2表示作为机器人应用的基本技术，就是要以系统技术为基础。 

这里需要说明的是，不同用户的要求多种多样，满足这些要求的方法亦不同，特别是要把握用户在Q（质量）、C（成本）、D（时间）等各方面的重视程度。除了使用目的不同，实现方法亦不同，则系统构成也有很大的区别。随着时代的变更，在实现其目的的手段上亦随之而起变化。 

弧焊机器人系统 

弧焊机器人系统主要由焊接机器人、焊机、工装夹具、控制柜、安全保护装置、操作台、指示面板等组成。 

弧焊机器人系统的特征 

由于影响因素较多，弧焊系统在产品质量方面难以控制，往往造成产品焊接的质量不及格。例如，仅0.5mm的位置误差便会造成焊接不良；前一工位的焊接热变形形成的间隙造成焊接不良；电压波动、焊丝质量、保护气体的压力等因素都可能引致焊接不良。因此难以实现完全无人化生产，大多系统往往需要以人工进行辅助作业（上下工件兼检验）为前提，操作者的主要任务包括：工件装卡及取出等简单操作；对整个装置及焊接前后的工件进行检查，及时发现不及格品；发现不合格品后及时采取措施更正。 

弧焊机器人系统方式 

“八”字单元 

机器人在已装好工件的夹具A或B上交替进行焊接。未进行焊接的夹具处于安全状态，不允许机器人进入。操作者依次把上一循环中完成的焊接制品取出，装卡好新的工件。由图3可以看出，工件分为在制品与成品，分别放在操作人员的两边。 

整条流水线各工位都采用“八”字单元的布置形式，较适合有充分空间的生产场合，而且一个工作单元必须配置一名工人，比较浪费，不利于精益生产。如有一个工位故障，就会使整条流水线停产。当然，由于采用这一形式，可以把流水线每个工位都制订成标准化的工作单元，对于夹具制造商来说，把大量精力放在制造不同工装夹具就可以了。 

发展型 
使用送料车把已装好工件的夹具送至机器人位置的方式（如图4），可以大大减少人的介入，实现节省人力的目的。由于变位机也是与自动搬运装置配套，可以将以前由人来检查系统运转及焊接质量的机能完全机械化，整个设备更先进、复杂。

新动向及今后发展方向 

*随着机器人控制机能的高度发展，采用新的机器人控制器实现用机器人外部轴代替专用机械制成的工装夹具，如无定位夹具的协调焊接系统（如图5）。实现方法分为：机器人持工件操作和无工装夹具，附回转式接头等多种形式； 

 
图5 无定位夹具的协调焊接系统

*在1个机器人控制柜上控制2台（或以上）机器人协调工作的系统，又称同工位、双协调系统，其优点是编程简单； 

*机器人工作站的应用，使用户可以把更多注意力放在如何完善夹具及周边设备； 

*触摸屏、工业总线（INTERBUS、PROFIBUS、DEVICENET）的应用，使实现柔性系统成为可能。同一设备可以完成多种工作，例如上海通用的生产线可共线生产两种车型，节约大量资金，提高企业的竞争力。 

总之，通用性、易用性、柔性化是今后机器人使用的发展方向。
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