摘要:随着经济全球化和现代化的发展趋势，工业设备越来越智能化和自动化。自动化行业就是普及焊接机器人。为了提高焊接质量和工作效率，改善工人的劳动强度和工作环境，积极减少传统操作工艺，改变生产工艺，缩短产品生产周期，节约成本。
关键词:电气自动化；机器人；匹配焊接；工作站
在工业现代化和厂际自动化发展的过程中，只有将焊接变位机与焊接机器人相结合，才能保证焊接机器人的全自动操作。同时，汽车、电子等领域的焊接也可以减少传统手工操作带来的弊端。从而进一步提高产品质量和生产效率以及工厂间的流水线作业水平。
1技术方案
焊接机器人属于工业机器人中的现代产品。可以实现多用途操作。其中，重复可编程自动控制设备推动了焊接机器人在工业自动化领域的广泛应用。柔性是指数控机床和设备的自动运行由计算机系统或物料储运系统等信息技术控制。所谓机器人柔性焊接工作站，是由计算机信息控制系统控制，焊接机器人与焊接变位机相结合，实现自动化流水线作业。这个小小的操作流程，可以焊接工件标准在2.5米以下的各类产品。它不仅集成了设备运行中自动送料、半自动定位夹紧、自动焊接、自动卸料的应用功能，而且采用了统一的流水线技术方案， 其集成了工件定位夹具、智能载体、定位器、部件周转架、码垛架和送料。机构生产设备，包括使用电气和气动系统作为生产程序。从设备和程序的双向创新，提高生产效率，降低工作强度。
该系统采用专用屏蔽电缆连接西门子S7-300、S7-200、机器人适配卡、触摸屏等控制设备，形成-DP通信链路的网络设计方案，以便后期编写软件时实时监控和处理网络通信状态，避免因通信故障造成停机。
2.定位器的设计
定位器是特殊的。焊接辅助设备。将该工作原理应用于旋转工作中的焊接位移，再次实现加工位置和焊接速度的精确。它有回转和翻转两个系统，通过工作台的升降和翻转，完成角度组装和无级调速的自动化操作，可与焊机和机械手配合使用，组成自动焊接中心。工作台的焊接工作对精度和时间效率要求很高，对于人工操作来说是一个难题。定位器的旋转应用给焊接设备带来了调速精度高的变频器无级调速和能完成工作台远程操作的远程控制箱设备。这些定位器的设计不仅将机械手与焊接机的操作系统连接起来， 而且实现了整个焊接工作的联动操作，达到理想的焊接速度。
这里所说的定位器属于机器人柔性焊接工作站的核心部件。包括钢结构、转轴、翻转轴、导轨、快速卡环等工件设备，各有不同的功能。变位机的精度决定了机器人柔性焊接工作站的焊接效果。比如机器人柔性焊接工作站的焊接精度小于0.5 mm，要求变位机必须以直径3.8米的转台为核心设备，将其旋转180度的定位精度和翻转定位精度应小于0.5mm。
3智能载体的设计
智能搬运车是指利用电机设备实现货物提升和横移动作的卸货机械。包括
提升架、横向架、导向套、横向轮、伸缩叉臂等主要部件。它在机器人柔性焊接工作站中的主要作用是提高堆垛效率，利用导轨将焊接变位机上夹紧的工件输送到指定的堆垛架上。智能载体的使用构成了自动化生产线的运作，大大降低了劳动强度，提高了整体生产效率。
4工件定位夹具的设计
工件定位夹具是指为了实现不同工件的快速夹紧，利用气缸的弹簧和定位器的挂钩或快速卡环同时实现工件的定位和夹紧。定位架安装在通用夹具支架上，利用定位器实现定位器与工件定位夹具的快速连接。
5机器人动作设计
作为柔性焊接工作站的主角，机器人的安装位置尤为重要，它是经过计算机仿真定位的。根据实际工作情况，在其他联动设备的配合下，经过现场反复示教，机器人的动作、姿态、轨迹和速度逐渐达到高速协调统一，最终满足系统工作节奏和操作精度的设计要求。
6控制系统设计
该控制系统不仅在语义上集成了人机界面、伺服闭环驱动、PLC定位模块等主要自动控制元素，还保证了运行过程中的准确性和可维护性。
6.1PLC主控制和机器人控制器信号
(1)机器人位置信息
当回到原点或进入非干涉区位置时，焊接机器人会发出信号通知PLC主控制器。焊接机器人将在第一时间完成信号联锁和控制点使用。比如在焊接过程中，为了避免焊接机器人意外转盘造成碰撞事故，PLC会严格屏蔽转盘转动和夹具动作。
(2)夹具控制说明
夹具控制指令是指焊接机器人在焊接工作中可能无法焊接到某些焊点，需要在设计夹具时，对某个夹紧单元的焊接操作进行修复或控制夹具的转动，从而促使焊接机器人完全焊接的控制指令。焊接机器人在焊接中途向夹具控制发出指令，通过总线传输到夹具控制单元，从而在补焊作业过程中保持夹紧单元的补焊工作及时开启，保证系统运行，避免出错。
(3)系统信号
系统信号是指可以通过PLC主控显示在系统的触摸屏上。这有利于对经营者的监督和查询行为。包括系统初始化信息、故障信息、程序执行进度等。
6.2PLC主控制和焊接夹具控制单元信号
焊接夹具设置有夹具控制单元。该灯具单元由总线端子、I/O端子和总线电源组成。工作原理是夹具上的输入输出信号，包括工件到位信号、气缸夹紧开启信号和夹具操作按钮，都必须连接到I/O端，然后通过总线端将I/O信号转换成总线信号，传输到PLC主控系统，完成夹具的控制指令。
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本文从机器人柔性焊接工作站的技术方案入手，简要论述了焊接机器人系统关键部件如定位器、智能载体、机器人本体和工件定位的具体设计。不仅说明了这种设计方案对解决定位器精度、通讯、载体取放和机器人动作等问题具有深远的影响，而且对工件快速定位和夹紧的技术难题也给出了合理的解释。
参考资料:
[1]吴·。智能机器人焊接技术分析[J]廊坊师范学院学报(自然科学版)2008年10月
李晓辉，王肃。焊接机器人的智能化发展[J].电焊机，2005(06)
霍文峰。基于PLC的焊接机器人柔性控制系统[J].农业网络信息，2012(07)
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