机器人自动焊接系统

从工业机器人焊接单元到工业机器人焊接系统

作者： H.-J. Warnecke, H. Gzik and W. Utner

发表来源：IPA.邮政信箱800469，Nobelstrasse12，D-700斯图加特80， 德意志联邦共和国

一：引言

机器人在应用的主要领域使用数字的调查结果说明了图1和下面图片的浮现：在德意志联邦共和国的2,458个单位安装中最常见的机器人应用是点焊。然而，在高度集中的汽车业停滞不前的增长率似乎指向这个区域已经饱和。相比之下，采用工业机器人连续轨迹的焊接已经显示出强劲的增长，自1983年以来，上述所有提到的改进机器人技术的发展，特别是进一步加强在连续路径控制的进步，在1,781个工业焊接机器人安装中，多达447是去年安装的。对比1985年相对增加了35 ％，尽管过去取得的成就指出在没有传感器系统的帮助下很难有什么收获。

我们可以预测前述的电焊情况可以对连续点焊预期会有一个有利的影响。 事实上，德意志联邦共和国四分之三在焊接作业属于电弧焊的范畴推动了这种情况的发生。

二．最先进的连续轨迹焊工业机器人

工业机器人工作站到目前为止执行是由一个非常统一的设计区别。图2示出工业机器人焊接系统的关键部件。

从工业机器人焊接单元到工业机器人焊接系统

作者：H.-J. Warnecke, H. Gzik and W. Utner

发表来源：IPA.邮政信箱800469，Nobelstrasse12，D-700斯图加特80，德意志联邦共和国

在过去的几年中,我们已经在机器人焊接零件的制造工业方面目睹了一场轰

轰烈烈的高潮，特别是在小型和中型公司。在急剧增加的工业机器人柔性自

动化中，值得注意的是更短的产品周期，缩小批量大小和稳步上升的工资成

本水平。而到现在为止，单一的工业机器人自动化焊接制造已普遍应用于封

闭的工作区，由操作者进行手动加载和卸载。现如今的趋势则是发展能够被

识别的conwlex系统。通过把集中单独的材料和信息流站点联系到一起，使

得在一个中心下载和卸载，而且具有一个集成的存储设施成为了可能。

一：引言

机器人在应用的主要领域使用数字的调查结果说明了图1和下面图片的浮现：在德意志联邦共和国的2,458个单位安装中最常见的机器人应用是点焊。然而，在高度集中的汽车业停滞不前的增长率似乎指向这个区域已经饱和。相比之下，采用工业机器人连续轨迹的焊接已经显示出强劲的增长，自1983年以来，上述所有提到的改进机器人技术的发展，特别是进一步加强在连续路径控制的进步，在1

从工业机器人焊接单元到工业机器人焊接系统

作者： H.-J. Warnecke, H. Gzik and W. Utner

发表来源：IPA.邮政信箱800469，Nobelstrasse12，D-700斯图加特80， 德意志联邦共和国

一：引言

机器人在应用的主要领域使用数字的调查结果说明了图1和下面图片的浮现：在德意志联邦共和国的2,458个单位安装中最常见的机器人应用是点焊。然而，在高度集中的汽车业停滞不前的增长率似乎指向这个区域已经饱和。相比之下，采用工业机器人连续轨迹的焊接已经显示出强劲的增长，自1983年以来，上述所有提到的改进机器人技术的发展，特别是进一步加强在连续路径控制的进步，在1,781个工业焊接机器人安装中，多达447是去年安装的。对比1985年相对增加了35 ％，尽管过去取得的成就指出在没有传感器系统的帮助下很难有什么收获。

我们可以预测前述的电焊情况可以对连续点焊预期会有一个有利的影响。 事实上，德意志联邦共和国四分之三在焊接作业属于电弧焊的范畴推动了这种情况的发生。

二．最先进的连续轨迹焊工业机器人

工业机器人工作站到目前为止执行是由一个非常统一的设计区别。图2示出工业机器人焊接系统的关键部件。

管板自动焊接机器人系统设计 I

摘要

在化工、轻工、核能等设备中，管与管板的焊接接头不仅数量多，操作难度大，而且焊接质量要求高。目前上海某工厂管板焊接是手工操作的，生产效率低、工人劳动强度大、焊接质量不稳定。所以本文针对上述情况，设计出管板自动焊接机器人系统。本文所设计的管板自动焊接机器人，包括机械系统、视觉自动定位系统、PLC控制系统和基于触摸屏的人机交互界面。根据工件及焊接工艺要求，焊接基本参数通过触摸屏设定，采用触摸屏实现初始定位精度调试,确定视觉传感识别管孔中心并将位置信息传递给以PLC为控制核心的控制系统，引导焊接初始位置自动识别、焊接。实现了对管板焊接机器进行自动化改造， 使原来人工定位，人工控制焊接进程的机械手变为由步进电机驱动，视觉定位和焊接过程自动化控制的一整套焊接设备。

关键词：管板焊接，视觉定位，触摸屏，PLC

管板自动焊接机器人系统设计 II

自动化 焊接机器人 welding robot

焊接机器人是从事焊接(包括切割与喷涂)的 工业机器人。工业机器人是一种多用途的、可 重复编程的自动控制操作机(Manipulator), 具有三个或更多可编程的轴，用于工业自动化 领域。为了适应不同的用途，机器人最后一个 轴的机械接口，通常是一个连接法兰，可接装 不同工具或称末端执行器。焊接机器人就是在 工业机器人的末轴法兰装接焊钳或焊(割)枪 的，使之能进行焊接，切割或热喷涂。

优点

1)稳定和提高焊接质量； 2)提高劳动生产率； 3)改善工人劳动强度，可在有害环境下 工作； 4)降低了对工人操作技术的要求； 5)缩短了产品改型换代的准备周期，减 少相应的设备投资

实现自动化是焊接机器人的前进方向

机器人在焊接和切割应用中不断增加意味着对技术力量 需求的不断增加。显然，实现自动化是前进的方向，印 度的Finearc公司已经做出了这样的决策。 十年前，有人预测，印度工业将由于劳动力不足而会 朝机器人自动化系统方向发展，这种预测曾一度引起人 们的怀疑。但如今，专业焊接应用领域的市场领先 者——总部位于印度Pune的Finearc Systems公司，正 开始用机器人制造范围更广阔的焊接系统

自动化 焊接机器人 welding robot

焊接机器人是从事焊接(包括切割与喷涂)的 工业机器人。工业机器人是一种多用途的、可 重复编程的自动控制操作机(Manipulator), 具有三个或更多可编程的轴，用于工业自动化 领域。为了适应不同的用途，机器人最后一个 轴的机械接口，通常是一个连接法兰，可接装 不同工具或称末端执行器。焊接机器人就是在 工业机器人的末轴法兰装接焊钳或焊(割)枪 的，使之能进行焊接，切割或热喷涂。

优点

1)稳定和提高焊接质量； 2)提高劳动生产率； 3)改善工人劳动强度，可在有害环境下 工作； 4)降低了对工人操作技术的要求； 5)缩短了产品改型换代的准备周期，减 少相应的设备投资

实现自动化是焊接机器人的前进方向

机器人在焊接和切割应用中不断增加意味着对技术力量 需求的不断增加。显然，实现自动化是前进的方向，印 度的Finearc公司已经做出了这样的决策。 十年前，有人预测，印度工业将由于劳动力不足而会 朝机器人自动化系统方向发展，这种预测曾一度引起人 们的怀疑。但如今，专业焊接应用领域的市场领先 者——总部位于印度Pune的Finearc Systems公司，正 开始用机器人制造范围更广阔的焊接系统

焊接智能化机器人

第一台Unimate型机器人是在 1959 年被制造出来的，自那以后，越来越多的工业机器人出现在世界各地的各行各业中，而其中一半左右的工业机器人为焊接机器人。自始至今，焊接机器人的发展经历了三个阶段：第一阶段的焊接机器人是以示教再现方式运行的；第二阶段为可以通过传感器接收信息的离线编程焊接机器人；第三阶段为智能机器人，它是多传感器的且能够自行编程以适应 环境。

自从1959年第一台工业机器人UNIMATE在美国诞生以来到现在，工业机器人经历了三个阶段，即示教再现阶段、离线编程阶段和自主编程阶段。据不完全 统计，全世界在役的工业机器人中大约有将近一半以上用于各种形式的焊接加工领域。因此，从某种意义上来说，工业机器人的发展历史就是焊接机器人的发展历史。目前，国内外大量应用的焊接机器人系统从整体上看基本都属于第一代或准二代的。随着计算机控制技术的不断进步，使焊接机器人由单一的单机示教再现型向多传感、智能化的柔性加工单元(系统)方向发展，实现由第二代向第三代的过渡将成为焊接机器人追求的目标，实现焊接产品的自动化、柔性化与智能化 已成为发展的必然趋势。

焊接机器人具有焊接质量稳定、改善工人劳动条件、提高劳动生产率等特点，

自从第一台工

务l

l I 8 似

变电站巡检机器人自动充电系统Th e aut o r echar gi ng s yst em bas ed of f subs t at i on i nsp ect i on r obot

杨

墨，隋天日。,曹

涛，范

强。

Y ANG Mo‘。’ ,SUI T i a n . r i。,CA0 T a o’, ,F AN Qi a n g 0

( 1 .山东省电力特种机器人工程实验室，济南 2 5 0 1 0 1;2 .山东鲁能智能技术有限公司，济南 2 5 0 1 0 1; 3 .四川省电力公司检修公司，成都 6 1 0 0 4 1 ) 摘要：为实现巡检机器人在无人干预情况下安全可靠、快速高效地自动充电，进而实现巡检机器人在变电站长期值守、完全自治，提出一种充电装置侧向对接的自动充电系统。该系统采用磁轨道引导，R F I D标签定位，导航定位精度较高；通过检测充电机构位置和极片电压，判断充电条件是否满足，简单可靠；通过采用弹片压住极片夹，滑槽连接充电座与定位槽板，提高误差容忍度和对接可靠性。该系统已在全国3 0多个变电站实际应用，运行效果良好，应用前景广阔。 关键词：巡检机器人；自动充电；变电站中图分类号：T

一、创建模型

（1）启动ADAMS/View，在模型名称输入welding_robot，将单位设置成MMKS（Millimeter Kilogram Second (MMKS)毫米-公斤-秒）。

（2）设置工作工作环境。单击菜单【Setting】→【Working Grid】，在工作栅格对话框中，将工作栅格X和Y尺寸设置为1000mm，间距设置为25mm，将方向（

)设置为Global XZ，单击OK,单击

设置为25。

按钮，调整视图方

向，单击键盘上的F4键。打开坐标窗口，单击【Setting】→【Icons】，在图标设

置对话框中，将（3）创建底座构件。

①打开建模工具栏，单击拉伸按钮

，将选项设置成New Part、Profile设置

成point、勾选closed、path设置成backward、length设置成100，然后在图形区依次选择（-200,-200,0)、（200，-200,0）、（200,200,0）和4个位置，在选择完第四个点时，单击右键可创建一个拉伸体。在底座上单击右键，在弹出的菜单【Part:PART_2】→【Rename】,在弹出的修改名称对话框中输入base。

如图1（a)所示。

②在工具栏按钮中单击打孔按钮

，将半径设置

焊接机器人及其柔性夹具控制系统

2005-06-20 11:15:14

□上海克来机电自动化工程有限公司机器人应用工程部 王卫峰

焊接机器人及柔性夹具控制系统在结构上主要由两部分组成：机械系统和控制系统。机械系统包括机器人工作房、机器人本体、机器人外轴回转台及机器人周边设备等；控制系统可分为机器人控制系统、工装夹具识别及控制系统、人机界面等辅助单元。

机械结构

1．机器人工作房

机器人工作房的布置及主要部件如图1所示，工作房外形为六边梯形，房间由方管框架加薄铁板焊接而成，焊接机器人在房间中央位置，左右对称位置各有一个工作台，分别由两个机器人外轴电机直接驱动。两工作台之间有30°左右的夹角，机器人工作时可在两工位之间切换，即机器人在左侧工位焊接时，操作工可在右侧工位上下料，同样，当机器人在右侧工位工作时，操作工可在左侧装拆工件，这样可使机器人停机等待时间大大减少，从而提高生产效率。

在机器人和回转台之间有气缸驱动的隔离装置，它可以遮挡弧焊时产生的弧光和焊渣，并保护操作者在另一侧操作时不受影响。在两工位外侧开了两个门，以便操作，该门上方安装了气动门帘，焊接时可自动关上，以遮挡弧光和焊渣。

图1 机器人工作房顶视图

图2