龙门架式焊接机器人_龙门架式焊接机器人系统设计

8

期

龙门架式焊接机器人系统设计

陈伟

1

，

2

，

孔令成

1

，

2

，

3

，

张志华

2

，

赵江海

2

，

3

，

王秀明

4

(

1

江苏工业学院信息科学与工程学院

，

常州

213164

；

2

常州机械电子工程研究所

，

常州

213164

；

3

中国科学院合肥智能机械研究所

，

合肥

230031

；

4

淮河水利委员会通信总站

，

蚌埠

，

233001

)

摘要

：

针对特种马车底盘

、

大型地磅框架等大型焊接工件实际焊接需要

，

通过触摸屏和可编程控制器

(

PLC

)

将二维工作

台与现有焊接机器人集成一体

，

设计一种龙门架式焊接机器人系统

，

并将其应用到地磅框架焊接中

；

给出机械和控制系

统的详细设计方案

。

实际使用结果显示

，

该焊接机器人系统在保留现有焊接机器人焊接精度的同时

，

大大扩大了焊接工

艺范围

。

关键词

：

大型焊接工件

；

龙门架

；

可编程控制器

；

二维工作台

；

焊接机器人

中图分类号

：

TP271

+.

4

文献标识码

：

B

文章编号

：

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

据不完全统计

，

全世界在役工业机器人中约有

50%

以上应用于焊接领域

。

但现有焊接机器人工艺

范围不是很大

，

一般在

3.

14m

2

×

340°

以下

，

当然

，

也有

4.

15m

2

×

340°

和

6.

43m

2

×

340°

等工艺范围较大的

，

基

本上能满足普通焊接场合的要求

，

而对于焊接特种马

车底盘

、

大型地磅框架等焊接工艺范围较大的场合

，

直接应用比较困难

，

且随着工艺范围的增大

，

焊接机

器人价格也大幅攀升

。

为解决这一问题

，

本文采用龙

门架式二维工作台与现有焊接机器人相结合的方法

，

设计一种工艺范围大的龙门架式焊接机器人系统

，

应

用于地磅框架焊接

［

3

］

。

实际使用结果显示

，

该龙门架

式焊接机器人系统既保留现有焊接机器人焊接精度

，

又扩大现有焊接机器人的工艺范围

，

能够很好地应用

于特种马车底盘

、

地磅框架焊接

。

1

总体方案设计

龙门架式焊接机器人系统构成如图

1

所示

，

系统由

底座

1

、

齿轮齿条

2

、

龙门架

3

、

焊接机器人

7

、

触摸屏和

PLC

、

伺服驱动器

、

伺服电动机

4

、

5

，

以及传动支承

6

构成

。

其中

，

焊接机器人

7

为六自由度工业焊接机器人

，

其焊接精度高

，

但工艺范围较小

，

其适用于小工艺范围

内的高精度焊接

；

底座

1

、

龙门架

3

、

伺服电动机

4

与

5

、

传动支承

6

等构成二维

XY

工作台

［

3

］

，

用于把焊接机器

人移送到特定工作区域

。

实际施焊中

，

首先

，

根据不同

焊接工件特点和焊接机器人

7

的工艺范围把整个工件

划分成不同焊接子区域

；

然后

，

由龙门架式二维工作台

按照一定程序将焊接机器人

7

移送到各焊接子区域

，

在各

焊

接

子

区

域

内

由

焊

接

机

器

人

7

按

照

焊

接

要

求

9

5