焊接機(jī)器人柔性焊接工作站的設(shè)計(jì)

發(fā)布日期:2012-03-28    蘭生客服中心    瀏覽:3807

  隨著工業(yè)自動(dòng)化的普及和發(fā)展,焊接變位機(jī)的應(yīng)用也逐漸普及,主要是在汽車,電子,機(jī)械等領(lǐng)域的焊接,焊接變位機(jī)結(jié)合焊接機(jī)器人組成一個(gè)小型流水線可以更好地節(jié)約能源和提高生產(chǎn)效率。
1 技術(shù)方案
  機(jī)器人柔性焊接工作站立足于一小型自動(dòng)化流水線作業(yè),能焊接長(zhǎng)度在2.5米以下的各種工件,集自動(dòng)上料、半自動(dòng)定位裝卡、自動(dòng)焊接、自動(dòng)卸貨于一體。從而降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度,提高生產(chǎn)效率。為了達(dá)到總體設(shè)計(jì)要求,制定了滿足要求的技術(shù)方案,該設(shè)備主要由工件定位工裝、智能搬運(yùn)器、變位機(jī)、構(gòu)件周轉(zhuǎn)架、碼垛架、送料機(jī)構(gòu)、電氣及氣動(dòng)系統(tǒng)等構(gòu)成一小型流水線,見圖1。
        
                   圖1機(jī)器人柔性焊接工作站平面圖
  主要流程:1)上料機(jī)構(gòu)把原材料輸送到工位一;2)人工輔助裝卡定位;3)變位機(jī)把裝卡好的工件旋轉(zhuǎn)到工位二;3)機(jī)器人焊接位置1;4)翻轉(zhuǎn)軸翻轉(zhuǎn)90度;5)機(jī)器人焊接位置2;6)翻轉(zhuǎn)軸翻轉(zhuǎn)180度;7)機(jī)器人焊接位置3,工件焊接完成;8)變位機(jī)把焊接完的工件旋轉(zhuǎn)到工位一;9)智能搬運(yùn)器到工位1取貨搬運(yùn)到碼貨架。這樣一個(gè)流程結(jié)束,其中,工位一裝卡區(qū)和工位二焊接區(qū)同時(shí)進(jìn)行,大大提高了焊接效率。
2 變位機(jī)的設(shè)計(jì)
  變位機(jī)是機(jī)器人柔性焊接工作站的核心部件,主要由鋼結(jié)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)軸、翻轉(zhuǎn)軸、導(dǎo)軌、快速卡環(huán)等組成,如圖2。
           
                     圖2變位機(jī)平面圖
  各部分的主要功能:(1)鋼結(jié)構(gòu)為支撐部件;(2)旋轉(zhuǎn)軸使工位一和工位二的位置互換,達(dá)到焊接、卸貨和裝卡目的;(3)兩個(gè)翻轉(zhuǎn)軸為工位1或工位2的變位,使得機(jī)器人在最有利于焊縫成型的位置焊接和工件裝卡;(4)導(dǎo)軌作用是導(dǎo)向智能搬運(yùn)器橫移到變位機(jī)上取貨;(5)快速卡環(huán)主要是焊接不同工件時(shí)快速更換工裝。
  機(jī)器人柔性焊接工作站焊接精度主要由變位機(jī)的精度確定,由于機(jī)器人柔性焊接工作站的焊接精度在0.5mm以內(nèi),即變位機(jī)直徑為3.8米的轉(zhuǎn)盤在旋轉(zhuǎn)180度后的定位精度在0.5mm以內(nèi),翻轉(zhuǎn)定位精度也要在0.5mm以內(nèi)。為達(dá)到以上要求,傳動(dòng)采用伺服電機(jī)+復(fù)式活齒減速器,傳動(dòng)精度達(dá)到0.01mm。
3 智能搬運(yùn)器的設(shè)計(jì)
  智能搬運(yùn)器主要由升降架,橫移架、導(dǎo)向套、橫移輪、伸縮叉臂等組成,通過三臺(tái)電機(jī)的運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)能同時(shí)升降、橫移、伸縮動(dòng)作的功能,從而達(dá)到卸貨目的,如圖3。
         
                   圖3 智能搬運(yùn)器三視圖
  智能搬運(yùn)器是機(jī)器人柔性焊接工作站實(shí)現(xiàn)流水作業(yè)的重要部件,主要作用是通過導(dǎo)軌把變位機(jī)上焊接完成的工件搬運(yùn)到碼貨架,降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了碼垛效率。
4 工件定位工裝的設(shè)計(jì)
  工件定位工裝主要由工裝支座、定位勾、定位架、氣缸等組成,工裝支座為通用型,根據(jù)不同工件更換不同的定位架安裝在工裝支座上,通過變位機(jī)快速卡環(huán)將整個(gè)工件定位工裝與變位機(jī)連接;如圖4。
      
                   圖4 工件定位工裝立面圖
  為同時(shí)實(shí)現(xiàn)工件的定位卡緊,巧妙的利用氣缸的伸縮動(dòng)作,通過彈簧、拉鉤,實(shí)現(xiàn)了工件的定位卡緊兩個(gè)動(dòng)作。通過變異,這一機(jī)構(gòu)被廣泛應(yīng)用在其他工件的定位卡緊中。
5 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        
                     圖5 控制系統(tǒng)圖
  控制系統(tǒng)揉合了人機(jī)界面、伺服閉環(huán)驅(qū)動(dòng)、PLC定位模塊等主流自動(dòng)化控制元件,精度得到了保證,操作更便利,維護(hù)更簡(jiǎn)單。
6 結(jié)束語
  本文通過對(duì)機(jī)器人柔性焊接工作站的方案設(shè)計(jì)以及重要部件變位機(jī)、智能搬運(yùn)器、工件定位工裝的設(shè)計(jì)分析,在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中揉合了人機(jī)界面、伺服閉環(huán)驅(qū)動(dòng)、PLC等主流自動(dòng)化控制元件;并通過PLC與焊接機(jī)器人通訊,使得焊接變位機(jī)與焊接機(jī)器人無縫聯(lián)接。解決了以下關(guān)鍵技術(shù):
 。1)傳動(dòng)采用伺服電機(jī)+復(fù)式活齒減速器,解決了變位機(jī)定位精度的高要求;
 。2)解決了控制系統(tǒng)與機(jī)器人通訊問題;
  (3)解決了工件的快速定位卡緊;
  機(jī)器人柔性焊接工作站的設(shè)計(jì)及投入使用,極大的提高生產(chǎn)效率,與人工焊接比較,效率提高了3倍多,并且大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

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