龍門架式焊接機器人_龍門架式焊接機器人系統設計

8

期

龍門架式焊接機器人系統設計

陳偉

1

，

2

，

孔令成

1

，

2

，

3

，

張志華

2

，

趙江海

2

，

3

，

王秀明

4

(

1

江蘇工業學院資訊科學與工程學院

，

常州

213164

；

2

常州機械電子工程研究所

，

常州

213164

；

3

中國科學院合肥智能機械研究所

，

合肥

230031

；

4

淮河水利委員會通信總站

，

蚌埠

，

233001

)

摘要

：

針對特種馬車底盤

、

大型地磅架構等大型焊接工件實際焊接需要

，

通過觸摸屏和可程式設計控制器

(

PLC

)

将二維工作

台與現有焊接機器人內建一體

，

設計一種龍門架式焊接機器人系統

，

并将其應用到地磅架構焊接中

；

給出機械和控制系

統的詳細設計方案

。

實際使用結果顯示

，

該焊接機器人系統在保留現有焊接機器人焊接精度的同時

，

大大擴大了焊接工

藝範圍

。

關鍵詞

：

大型焊接工件

；

龍門架

；

可程式設計控制器

；

二維工作台

；

焊接機器人

中圖分類号

：

TP271

+.

4

文獻辨別碼

：

B

文章編号

：

1671

—

3133

(

2010

)

08

—

0159

—

04

Design

of

gantry

system

of

welding

robot

with

PLC

and

touch

screen

CHEN

Wei

1

，

2

，

KONG

Ling-

cheng

1

，

2

，

3

，

ZHANG

Zhi-

hua

2

，

ZHAO

Jiang-

hai

2

，

3

，

WANG

Xiu-

ming

4

(

1

School

of

Information

Science

＆

Engineering

，

Jiangsu

Polytechnic

University

Changzhou

213164

，

Jiangsu

，

China

；

2

Changzhou

Institute

of

Mechatronics

Engineering

，

Changzhou

213164

，

Jiangsu

，

China

；

3

Institute

of

Intelligent

Machines

，

Chinese

Academy

of

Sciences

，

Hefei

230031

，

China

；

4

Huaihe

River

Water

Resources

Commission

Communications

Station

，

Bengbu

233001

，

Anhui

，

China

)

Abstract

：

Based

on

the

practical

demand

for

the

large-

sized

welding

work

pieces

，

including

the

special

horsecar

chassis

and

large-

sized

loadometer

framework

，

the

two-

dimensional

stage

and

the

present

welding

robot

are

connected

together

by

PLC

and

touch

screen

to

design

a

welding

robot

system

with

gantry．

The

detail

design

of

the

machine

and

controlling

system

is

provided．

The

new

welding

robot

system

not

only

maintains

the

welding

precision

of

the

welding

robot

，

but

also

expanse

the

range

of

the

wieldingpro-

cess．

Key

words

：

large-

sized

welding

work

pieces

；

gantry

；

PLC

；

two-

dimensional

stage

；

welding

robot

引言

據不完全統計

，

全世界在役工業機器人中約有

50%

以上應用于焊接領域

。

但現有焊接機器人工藝

範圍不是很大

，

一般在

3.

14m

2

×

340°

以下

，

當然

，

也有

4.

15m

2

×

340°

和

6.

43m

2

×

340°

等工藝範圍較大的

，

基

本上能滿足普通焊接場合的要求

，

而對于焊接特種馬

車底盤

、

大型地磅架構等焊接工藝範圍較大的場合

，

直接應用比較困難

，

且随着工藝範圍的增大

，

焊接機

器人價格也大幅攀升

。

為解決這一問題

，

本文采用龍

門架式二維工作台與現有焊接機器人相結合的方法

，

設計一種工藝範圍大的龍門架式焊接機器人系統

，

應

用于地磅架構焊接

［

3

］

。

實際使用結果顯示

，

該龍門架

式焊接機器人系統既保留現有焊接機器人焊接精度

，

又擴大現有焊接機器人的工藝範圍

，

能夠很好地應用

于特種馬車底盤

、

地磅架構焊接

。

1

總體方案設計

龍門架式焊接機器人系統構成如圖

1

所示

，

系統由

底座

1

、

齒輪齒條

2

、

龍門架

3

、

焊接機器人

7

、

觸摸屏和

PLC

、

伺服驅動器

、

伺服電動機

4

、

5

，

以及傳動支承

6

構成

。

其中

，

焊接機器人

7

為六自由度工業焊接機器人

，

其焊接精度高

，

但工藝範圍較小

，

其适用于小工藝範圍

内的高精度焊接

；

底座

1

、

龍門架

3

、

伺服電動機

4

與

5

、

傳動支承

6

等構成二維

XY

工作台

［

3

］

，

用于把焊接機器

人移送到特定工作區域

。

實際施焊中

，

首先

，

根據不同

焊接工件特點和焊接機器人

7

的工藝範圍把整個工件

劃分成不同焊接子區域

；

然後

，

由龍門架式二維工作台

按照一定程式将焊接機器人

7

移送到各焊接子區域

，

在各

焊

接

子

區

域

内

由

焊

接

機

器

人

7

按

照

焊

接

要

求

9

5