工业机器人点焊工作站的系统设计

焊接机器人工作站简介首钢莫托曼机器人有限公司（SGM）是专门从事工业机器人及其自动化生产线设计、制造及销售的中日合资公司。

公司成立于1996年8月23日，注册资金700万美元，由首钢总公司（45％）、日本株式会社安川电机（43％）和日本岩谷产业株式会社（12％）共同投资，总部位于北京经济技术开发区。

SGM主营日本安川MOTOMAN系列机器人产品，广泛应用于弧焊、点焊、涂胶、切割、搬运、码垛、喷漆、科研及教学。

安川新推出的洁净机器人和双臂机器人是MOTOMAN机器人的开拓性产品，SGM今后会不断推出更多高性能、高精度、高可靠性的新型MOTOMAN机器人。

SGM的产品遍布汽车、摩托车、家电、烟草、陶瓷、工程机械、矿山机械、物流、铁路机车等诸多行业。

为促进企业发展、提升行业知名度，SGM每年都会参展多个大型行业应用展会，SGM拥有一批优秀的工程设计、项目调试人员，在机器人工作站及各种大中型机器人自动化系统生产线的研发、制造、调试及运行维护等方面具有成熟经验和较高水平，在应用技术上获得了多项国家专利。

SGM在不断发展壮大的过程中不断提高系统设计的精准性，这大大提高了系统设备的使用可靠性。

机器人本体专门为点焊而设计，其上臂内藏点焊用的电缆，气管与水管，它与高性能NX100控制柜及配备6.5”LCD彩色显示触摸屏的示教盒的结合，使MOTOMAN-ES系列机器人极大程度地完善了点焊系统。

NX100可同时协调控制多达36个轴，可以实现机器人6轴+电动点焊钳1轴+行走轴1轴，可四台点焊机器人单元的同时协调动作。

并且，由于控制柜命令的运行数度提高1倍从而缩短了作业周期。

有负载重量为165KG到200KG达到了机械人精度运动的最大承重量。

机器人运用高精度控制算法缩短了命令响应的滞后时间，它是安川独有的“高级机器人动作（ARM）”控制特点之一。

因此，机器人的诡计重复精度可以提高50％。

误差补偿功能（选项）使机器人绝对位置精度提高2到5倍。

关于焊接机器人工作站设计的探究发表时间：2017-07-12T15:08:55.550Z 来源：《基层建设》2017年第8期作者：刘阿缔[导读] 本论文通过对焊接机器人工作站的设计与实现，将工业机器人、点焊控制器、夹具、安全门及周边设备连接起来，实现相互通讯。

佛山市南海力丰机床有限公司 528241摘要：本论文通过对焊接机器人工作站的设计与实现，将工业机器人、点焊控制器、夹具、安全门及周边设备连接起来，实现相互通讯，达到两个机器人同时独立操作和协同操作目的，构成焊接机器人工作站；通过PROFIBUS总线，实现PLC控制，结合触摸屏技术开发人机界面实现监控；进行工作站的机器人参数设定、坐标系选取及机器人运动程序设计，通过配置I/O信号，实现机器人外部控制。

关键词：焊接机器人；工作中；设计引言工作站具有搬运车门、自动换钳焊接、焊钳修磨等功能，特别注重安全防护系统的配置。

解决机器人控制器与周边设备接口技术，实现PLC控制柜与点焊控制器的通讯，点焊控制器与机器人以及快换装置的电气设计。

进行机器人控制器与外围设备连接，机器人控制器通过西门子集成通讯处理模块CP5614与PLC控制柜内的可编程序控制器S7-300PLC进行通讯。

PLC通过本地I/O和外围分布式I/O采集夹具、周边及机器人信号，以使系统能顺利地完成预定的各项工作。

整个系统采用PROFIBUS网络联接，工作站的夹具、气压开关、安全门开关、抓具、焊钳及保护罩、光栅、光幕和操作台（带有10.4寸西门子TP270-10型号触摸屏）等信号分别通过线缆连接到相应控制箱内，整个工作站由PLC进行控制。

1工作站结构方案设计焊接机器人工作站组成：（1）两台德国库卡公司生产的KUKA-KR200/4点焊机器人控制器（KRC，即 KUKA Robot Controller，200kg 负载，最大工作半径为 2400mm）和两台本体操作机。

机器人选型采用德系车生产企业普遍采用的机器人型号，搭建企业真实的工作环境；（2）一台日本小原南京公司生产的 ST21 型点焊控制器（Timer）用来控制点焊操作，根据加工工件的不同进行电焊电流的设定；（3）一台焊钳修磨器，当焊钳电极头氧化后需要自动进行修磨；（4）一套日本NITTA公司生产的快换装置及X钳和C钳的保护罩各一套，快换装置实现焊钳的置换，焊钳保护罩用来保护焊钳，防止焊接过程中飞溅对焊钳损伤；（5）一台冷水机和一台空气压缩机，冷水机用来冷却焊钳，空气压缩机为整个工作站供气；（6）一台周边控制柜（内有SIMATIC的S7-300系列PLC）、ET200S分布式I/O，是整个控制系统指挥中心，当机器人处于外部控制时，由PLC发布指令；（7）一台带有触摸屏（SIMATIC TP270-10）的操作台，用于检测系统状态；（8）一套水气单元系统（内装有电气比例阀、流量计、手动排水阀等），用来检测工作站水、其是否准备好，并符合要求；（9）上料台、下料台、JIG A和JIG B及其它附属周边设备；（10）安全光栅及安全门，作为系统重要的安全防护。

弧焊机器人工作站系统设计摘要随着工业技术的提高，机器人被广泛应用于生产实践中，机器人与手工操作相比，有着明显的优势，广泛采用工业机器人不仅可提高产品的质量和产量，而且对保障人身安全，改善劳动环境，减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材料消耗以及降低生产成本，有着十分重要的意义。

和计算机、网络技术一样，工业机器人的广泛应用日益改变人类的生产生活。

其中，焊接机器人是应用最为广泛的机器人，全球将近一半的工业机器人用于各种形式的焊接加工领域。

本论文以六自由度弧焊机器人为背景，详细介绍了机器人工作站的配置，硬件选型，PLC控制系统的设计、机器人配套设施的建设、仿真软件的应用及在实际环境中的调试。

论文首先总结了前人的工作，对焊接机器人工作站的发展现状和前景进行了展望。

总结了中外弧焊机器人的生产发展情况，对国内的弧焊机器人工作站的优缺点进行了分析。

然后结合工厂实际情况和生产要求，结合目前先进的机器人技术和解决方案，规划了本次机器人工作站的设计模块，对机器人工作站的配置和组成提出了合理创新的设计，采用简单高效的方法完成了工厂的应用要求。

工作站包括两台日本安川机器人公司的MOTOMAN NX100机器人，该机器人采用了6轴运动，能够在空间上做大自由度的运动，一台机器人安装了弧焊焊枪，进行弧焊作业，另一台机器人安装了夹持设备，进行辅助作业，两台机器人协调工作，共同完成作业任务。

本文对工作站的各个组成部分给出合适的规划，保证了机器人工作站的实用高效性，使用双机器人的协调工作及外部轴的控制实现高复杂度的焊接，能够适应不同的工作环境，使工作站拥有良好的柔性化拓展空间。

对工作站系统进行设计时采用了先进的3D模拟仿真技术，能够直观模拟机器人在实际工作环境下的运动状态，观察机器人I/O信号在运行中的应用情况，对现场环境下工作站的系统运行作出充分的模拟演示，保障了机器人工作站的稳定和高效，为机器人工作站的现场搭置提供了精确的数据支持。