MINI型焊接机器人工作站的应用

机器人应用的主要目的是减少生产人员的编制，提高劳动生产率，降低劳动强度，提高产品质量。与传统机器相比，机器人具有易于实现生产过程完全自动化、对生产设备适应性强等优点。现在，机器人用户对工业机器人生产提出了更高的要求。——在完成生产计划的条件下，增加单位面积的产值，即使用较少的生产布局和人员完成生产。安川首钢机器人有限公司(以下简称“YSR”)经过几年的探索和实践，根据客户的需求开发了微型焊接机器人工作站(以下简称“微型单元”)。微型焊接机器人在工业机器人应用领域占有最大份额。随着汽车制造业对许多零部件的焊接精度和速度提出越来越高的要求，加之焊接过程中的火花和烟雾对人体的危害，因此焊接过程的完全自动化成为一个重要的研究课题。其中，最重要的是焊接机器人的应用。机器人焊接工作站的组成如图1: 1所示。工业机器人焊枪或工作工具的载体，电弧焊所需的焊接位置、焊接姿态和焊接轨迹。2.功能设备各种焊接电源和所有与焊接电源相关的配套设备是体现系统功能的设备。根据工件对焊接工艺的要求以及用户对生产厂家和焊接电源规格的偏好，焊接电源有多种选择。常用电源如图2所示。3.辅助位移设备。为了达到焊接所需的最佳焊枪姿态和焊枪位置，移动机器人或夹具的设备。在微型单元(见图3)中，由于焊接工艺和工件空间的限制，通常使用固定工作台或单轴翻转定位器和双轴定位器(见图4)。第4页。夹具是实现工件定位的关键设备。5.电气控制设备系统运行的控制中心是系统正常运行的保证。焊接工作站的电气系统基本可以分为以下几个部分：PLC控制器、主操作面板、机器人控制系统、夹具和安全附件系统。6.系统安全、基地安全围栏、电弧防护、设备安全和人员安全保障设备。与一般焊接工作站相比，mini-cell具有以下特点：第一，mini-cell采用MOTOMAN-MA1400机器人，由于其线缆和R轴的特殊设计，可以在更小的范围内实现更多的焊接姿态，是mini-cell的最佳选择。其次，mini-cell主要用于焊接中小型汽车零部件，适用的焊接件尺寸范围在500mm500mm以内。第三，mini-cell的安全栏布局紧凑，全封闭。为了防止弧光，在机器人的S轴上增加了一个扣环电弧防护栏。微型单元工作站的应用微型单元已经开发和应用了几年。根据实际应用情况，和大家学习一些经验。1.必须符合安全要求。焊接机器人可以代替人在危险有害的恶劣环境中工作，同时也带来了另一个潜在的危险，即机器人伤害事故。因此，当焊接机器人在线运行时，绝对不允许任何人进入其运动安全范围所在的区域，在其运动区域内不得有任何干扰，这是焊接机器人安全管理最重要的原则。对于微型小区来说，由于空间更加紧凑，在机器人运动区域的设计和布局中显得尤为重要。比如我们正在使用的安全防护措施：(1)mini-cell外围设备配有全封闭的安全围栏，防止人员进入危险区域造成意外伤害。在两个工位连续生产的微型电池在工位之间配备了可移动的保护装置，以防止一边的机器人在焊接过程中伤害另一边的操作员。(2)安全门设置在安全栏上，安全门入口处设置四级插入式安全开关，与PLC联锁。在进入工作站之前，工作人员必须打开安全开关，在安全开关上加一把挂锁(见图5 ),并拿起

当安全开关打开时，机器人的伺服电源关闭，机器人停止移动。如果要启动机器人执行程序，必须取下挂锁，合上安全开关。图5安全开关(3)迷你小室周围和内部，安装了几个急停开关，如主操作面板、双手启动按钮操作盒、机器人示教盒、机器人控制柜和工作站内部。在紧急情况下，按下急停按钮后，系统的所有设备将停止运行。(4)在微型电池的电气控制系统中使用安全PLC或安全继电器。至于安全继电器或安全PLC，它采用冗余和多样的结构，并有自我检测和监测，可靠的电气元件，反馈回路等安全措施。使其在自身缺陷或外部故障的情况下仍能保证安全功能，并能及时发现故障。最大限度地保证了整个安全控制系统的正常运行，实现了人和工作站的安全。2.微单元工作站的外轴为了满足和适应更多产品的需求，微单元的设计要考虑产品在焊接过程中的稳定性和产品质量，最终选择的微单元有很多不同类型的外轴定位器。焊接机器人的外轴与机身的其他六个基本轴一样，包含伺服驱动器和伺服电机，当与相应的机械传动装置配合时，可以有效地扩大机器人的活动范围，在复杂或狭窄的空间内实现最佳的工作姿态，并具有与机器人相同的重复定位精度。

3. mini-cell实现柔性生产

mini-cell可用于焊接的产品种类多、品种复杂。在以往手工生产线上，如果需要混线生产同一型号不同种类的车型，人工焊接速度因工件、工具的差别而大大降低，生产的产品质量也随之呈现出不稳定性。而焊接机器人只需预先编制好适应不同产品生产所需的不同程序，机器人将根据生产的工作指令，自动调用相应的工作程序与不同产品焊接所需的工具。工装夹具与变位机连接处采用快换装卸结构，便于夹具的更换。在电气控制系统中,控制柜与夹具间通信连接采用航插方式,便于快速恢复控制。一般情况下，夹具换型可在20min内完成。这样mini-cell可用于多种产品的焊接，提高了产品的使用率。

应用中的注意事项

尽管mini-cell在近年YSR的项目中得到广泛应用，使焊接质量和使用空间等问题得到了极大改善，有效提高了企业的劳动生产效率，降低了用户的成本，但仍有部分环节值得我们去注意。

1.示教的特殊要求

mini-cell由于空间紧凑，防护机构较多，不便于人工在线示教，故对示教要求较高，这个工作现在需要时间可能要大于一般焊接工作站。YSR采用仿真技术对其进行离线示教，降低了人工进行示教难度，大大提高示教的效率。

2.mini-cell的电气控制系统的特殊要求

MA1400作为安川电动机在全球推广的标准焊接机器人，其在焊接领域的应用时稳定可靠。为了保证电气系统与机器人系统相匹配，我们应提高电气控制系统的设计质量和制造质量，保证其稳定可靠。

在具体配置上要注意的是：电器元件的选择上，保证可以在焊接作业的环境恶劣、作业强度极大、电压波动较大这些情况下，不出现故障正常使用。YSR在夹具与电气控制系统间通信采用ASI总线形式，提升控制设备的抗干扰能力，这将极大地确保mini-cell的生产稳定性。

3.对于机器人与其他设备干涉的特殊要求

mini-cell的优点在于提高了空间利用率，这也是mini-cell在不断开发过程中遇到问题和瓶颈最多的地方。机器人作为运动部件，在焊接过程中携带焊枪、送丝机和送丝软管等部件在不断的移动，为了避免与防护机构，安全栏等设备产生干涉，我们要反复进行示教调试工作。YSR在开发mini-cell的过程中不断地优化设计，积累了丰富的经验，使得mini-cell更加完善。

结语

随着我国工业经济的发展，机器人技术得到了广泛的应用。很多用户通过机器人的使用认识到了其价值，并在不断地提升其附加值。mini-cell工作站是根据广大客户的需求而研制的一款工业机器人工作站，我们相信其应用市场将越来越广。