沈祥 賈秋琳

摘 要：依托公司的重磅板機器人焊接工作站項目，從整個工作站的方案布局、各個設(shè)備選型、電氣控制設(shè)計等方面介紹了整個機器人焊接工作站，并且分析了各個設(shè)備選型的依據(jù)，還介紹了部分設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)。最后，通過重磅板產(chǎn)品進行了焊接工作站論證，此工作站的設(shè)計滿足生產(chǎn)要求。

關(guān)鍵詞：重磅板;機器人焊接;設(shè)備選型;工作站布局

0 引言

在“中國制造2025”戰(zhàn)略指引下，上海振華重工著力打造高端制造產(chǎn)品，積極推動智能制造轉(zhuǎn)型升級。工業(yè)機器人作為各大企業(yè)推動智能制造應(yīng)用的主抓手，必然會給各個行業(yè)采用機器人帶來發(fā)展，極大地推動生產(chǎn)自動化向前發(fā)展。重磅板作為公司軌道吊組成構(gòu)件，重磅板作為公司產(chǎn)品構(gòu)件的連接件都是采用人工焊接，由于人為因素常出現(xiàn)焊接質(zhì)量不穩(wěn)定、生產(chǎn)效率低下等不利因素，并且對勞動人員的身體影響極大，這些都是限制公司產(chǎn)品快速發(fā)展;因此，重磅板機器人自動化焊接是公司發(fā)展的需要，也是進行自動化焊接制造重要手段。

本文是依據(jù)已經(jīng)投入公司生產(chǎn)運行的重磅板機器人焊接工作站作為研究對象，簡要分析了整個機器人焊接工作站的設(shè)計與集成。

1 重磅板機器人焊接工作站的組成及布局

弧焊機器人焊接工作站的布局是根據(jù)產(chǎn)品的需求來設(shè)計的，機器人弧焊系統(tǒng)主要是由機器人、焊機、焊槍和電氣控制等設(shè)備組成。對于重磅板弧焊機器人自動焊接工作站，設(shè)備主要是由發(fā)那科機器人、林肯焊機、焊槍、激光系統(tǒng)、簡易的焊接工裝以及電氣控制柜等設(shè)備組成。

2 設(shè)備的選型

2.1 機器人選型

重磅板機器人焊接工作站選擇的機器人型號為FANUC M-10iA，控制柜型號為R30iB，機器人具體的參數(shù)如表1所示。機器人手臂可以覆蓋的范圍為1.4米。此機器人屬于中空結(jié)構(gòu)手腕，電纜內(nèi)置，第6軸手腕端部可承受的重量為20Kg。機器人通過采用高剛性手臂和先進的伺服技術(shù)，提高了機器人各個運動軸的加速度性能，縮短了動作時間，從而實現(xiàn)了高的生產(chǎn)率。此機器人的型號選擇基于覆蓋所需要焊接的工件直徑變化的范圍，確保機器人可達率為100%，機器人工作范圍最大為1.441米。

2.2焊機的選型

焊機選擇為林肯Power Wave？ R500，此焊機具有高性能焊接系統(tǒng)，可以通過系統(tǒng)數(shù)據(jù)提高生產(chǎn)力，保證焊接質(zhì)量降低成本等優(yōu)勢，在重工行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。此焊機系統(tǒng)與FANUC機器人進行通訊，采用ArcLink，保證設(shè)備之間信號的傳遞，這樣子可以確保機器人對焊機控制。

送絲機的型號為AutoDrive？ 4R100，送絲機也是為林肯焊機品牌，此送絲機安裝在機器人第3軸上，可以保證更穩(wěn)定可靠的送絲，使用方便，驅(qū)動輪、送絲導向和壓緊力調(diào)節(jié)無需任何工具。

2.3 水箱和焊槍的選型

重磅板選擇的水箱型號為TBI becool 2.2，此水箱作用主要是給焊槍進行冷卻的。在工作站設(shè)計時，水箱位置傳感器通過電線接入到PLC控制柜中，當水箱中的水降到某一個位置時，整個工作站電氣控制柜會通知三色燈進行報警，告訴操作者給水箱加水，保證了焊槍能夠長久使用，不會被焊接的時候因沒有冷卻水將焊槍燒壞。

重磅板選擇的焊槍型號為RM82W，依據(jù)工件焊接范圍可達性選擇此長度，本工作站選用的槍頸標準長度為200mm。根據(jù)產(chǎn)品的特征，選擇合適的焊槍長度，且可以實現(xiàn)激光安裝。

2.4 清槍裝置和防撞器選型

重磅板機器人焊接工作站選擇的清槍站型號為BRG-2-ES+DAE，TBI清槍裝置包含焊槍清理、剪絲、噴硅油三個功能，通過信號控制整個設(shè)備的運動。重磅板機器人焊接工作站選擇的防撞器為TBI-KS-2，此碰撞器可以保證設(shè)備的穩(wěn)定性，在發(fā)生碰撞的情況下，發(fā)生緊急停止，保護設(shè)備，可以實現(xiàn)設(shè)備的長周期壽命。

2.5 激光焊接系統(tǒng)

本方案選擇的激光系統(tǒng)為賽融Fuji-cam，此產(chǎn)品可以具有跟蹤和尋位功能。由于產(chǎn)品種類的多樣性，以及產(chǎn)品加工精確度存在誤差，此焊接系統(tǒng)可以保證產(chǎn)品在焊接的過程中，準確找到焊縫位置的起始位置，以及產(chǎn)品在焊接過程中，一直保證焊槍處在指定的位置，實現(xiàn)焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性。

3 電氣控制設(shè)計

系統(tǒng)集成說明：全系統(tǒng)采用數(shù)字化處理，可通過通訊的方式和外界設(shè)備相連，程序間配置傳感器檢測動作信號，并且程序動作順序互鎖，保證安全及可靠性。在系統(tǒng)中設(shè)置有一系列檢測裝置和系統(tǒng)反饋裝置。有情況發(fā)生時，系統(tǒng)將發(fā)出警報并且操作面板上指示燈亮。同時自動停焊、停機。

設(shè)備設(shè)有緊急停止開關(guān)，在緊急的情況下能立即停止設(shè)備的任何工作。設(shè)備設(shè)有紅（設(shè)備報警或故障）、黃（設(shè)備暫停）、綠（設(shè)備正在運行）三種故障報警指示，并安裝在設(shè)備明顯位置。操作者能準確知道當前系統(tǒng)運行狀態(tài)。

4 設(shè)備連接

機器人焊接工作站電纜連接要求是電纜線連接要緊固，線纜走線要規(guī)范整齊，要通過線槽走線，保證線纜的安全。

控制柜內(nèi)外各元器件標識清楚，所有接線端標有清晰線號，相互連通的導線其線號統(tǒng)一，且各標識應(yīng)與隨機資料上的標注相同。采取可靠的防干擾措施，使設(shè)備在重型設(shè)備、焊接設(shè)備密集的廠房內(nèi)能正常穩(wěn)定的工作?？刂乒裢鈿?、各輔助電氣設(shè)備、設(shè)備本體等均有可靠的接地保護，且各接地點不串接。

1）焊機和電控柜各自通過3相5線制接入車間總電源線控制柜。

2）機器人總電源線與PLC控制柜進行連接，進行動力輸送。

3）PLC控制柜與外圍傳感器、水箱等通過電纜線進行連接。

4）焊機正極端子接入送絲機，焊機的負極采用螺栓連接到各個焊接工裝臺。

5）每個設(shè)備上必須要接地端子，保證設(shè)備的安全。

5 生產(chǎn)運用

通過對以上各個設(shè)備進行連接，和機器人焊接程序優(yōu)化，開發(fā)出了一套可適用于生產(chǎn)運用的焊接工藝參數(shù)，并且進行了焊接生產(chǎn)論證，現(xiàn)場測試，焊縫成型美觀，焊腳大小合適，符合技術(shù)要求。

6 結(jié)語

重磅板機器人焊接工作站是我公司作為推廣弧焊機器人焊接工作站一個示范案例，對于推廣機器人自動化焊接具有很重要的指導意義。本文主要簡單介紹了一個工作站設(shè)備的主要組成部分，這樣保證我司的產(chǎn)品可以實現(xiàn)自動化焊接，提高公司整體產(chǎn)品生產(chǎn)效率。

參考文獻：

[1]從培蘭.弧焊工業(yè)機器人工作站的集成[J].機械工程師，2016（9）：117-118.

[2]汪勵，陳小艷.工業(yè)機器人工作站系統(tǒng)集成[M].北京：機械工業(yè)出版社，2014.