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一、应用和系统选型

新红宇11轴机器人焊接工作站的设计开发，系针对工程机械大型构件的焊接应用，典型工件有汽车起重机转台、吊臂头尾部，泵车转塔、底架和各类重载车辆中央车架等承力结构件。

该类零件具有尺寸大、重量较重、坯件拼接精度不高等特点，重量一般大于1000kg，外形尺寸可达4000*2500*2000mm，而且焊缝较多，分布在零件各个位置。

针对该零件的特点，自动化焊接系统需要很大的可达工作空间，并且可以实现零件的自动变位，保证各个位置焊缝的焊接可达和工艺质量，并且实现一次定位装夹，完成全部焊接工作。为此，新红宇机器人选用了ABB公司的IRB1600焊接机器人及其配套外轴电机系统，配合SAF的焊机，并且集成了焊缝跟踪传感器，保证对坯件合理尺寸偏差的兼容能力，自动调整焊接路径保证产品焊接质量。

二、结构特点

该工作站的运动部件有ABB机器人，XYZ龙门架和L型变位机构成。其中XYZ龙门架和L型变位机系由新红宇机器人设计和制造的联动变位设备。

XYZ龙门架具有3个方向的直线运动能力，IRB1600采用倒置方式安装在Z导轨末端，XYZ各直线轴行程分别达到5000mm、2000mm和1500mm，扩展了机器人工作空间，并且配合机器人本身各轴，保证焊接姿态可达性。该龙门架采用跨顶安装方式，有2个地面支柱，占地面积合理，厂房空间利用率高。

L型变位机，具有对该零件的翻转和回转变位能力，而且具有极大的转动范围，保证了零件包括内表面和底边各面的焊缝可达和工艺性，承载5000kg，零件净重可达4000kg。变位机采用地面安装，可以固定在不同工作区域，方便厂房布局和工件运输。

本系统运动部分计有11轴：机器人6轴，龙门架3轴，变位机2轴；其中5个机器人外轴均采用ABB的标准电机驱动，可以在工作空间内不同坐标系统中实现插补联动，空间运动精度可达+-0.5mm，保证离线在线焊接程序的精确运行。

三、焊接工艺和焊缝跟踪

焊机采用SAF的DigiWave系列500A焊接电源和送丝机，TBI焊枪，针对不同焊缝工艺优化参数组合，保证产品质量。

同时，针对零件坯件拼接精度不高，尺寸公差较大的情况，该工作站集成了ABB的WeldGuideIII焊缝跟踪系统，检测焊接过程中焊接电压电流的变化，自动计算和补偿机器人焊接路径，保证在公差范围内的零件焊接质量。

新红宇机器人具有激光扫描焊缝跟踪系统的集成能力，可以根据工艺要求和实际应用需求，集成离线或在线激光扫描传感器，自动补偿焊接路径。

四、完备的安全配置和控制

为了保证安全高效的生产，工作站配备了完整的安全设备，包括围栏、安全门、各类安全器件和环境防护设备。各类安全停止计有：紧急停止、限位停止、安全门监控停止，保证各种工况下的安全操作。并且针对传动链制动失效的极端情况，设计可选配的失效自动止动装置，杜绝安全隐患。

该机器人站采用PLC和可选配的触屏式HMI，为实际生产环境中的操作人员提供直观友好的操作和监控环境，保证了实际生产的高效和简便，实现一人多站的运作模式。

五、优点

新红宇机器人针对工程机械中大型结构件焊接应用，开发的机器人自动焊接系统具有11轴联动能力，在全工作空间6000*4000*3000mm（机器人末端可达）内实现了+-0.2mm的重复路径精度和+-0.5mm的空间定位精度，运动性能的速度和加速能力都远超国内外同类产品。

新红宇机器人的机器人自动焊接站，集成了高性能的工艺设备，包含国内外著名品牌的焊接系统和针对零件公差的多种焊缝定位和跟踪系统，在坯件拼接精度不高、工件一致性较差的情况下，也能保证良好的工艺稳定性和产品质量。

该机器人站的配套工装、安全、防护和控制装置齐备，与传统手工站相比，大大提升了操作便利型和生产安全。配套的安全设计符合国内外相关安全标准，符合现代化工厂的严格要求。