空调压缩机壳焊接工作站设计
【】重点研究空调压缩机壳焊接工作站的硬件设计选型到软件设计思路编写，同时也给出工作站的机器人和PLC程序内容供参考。空调压缩机壳焊接一直是人工作业，随着工厂的发展，人工的效率质量已经达不到工厂的要求了，因此设计出了机器人焊接工作站。根据客户的要求，设计出了一套适合他们的设备。
目录
引言 1
一、空调压缩机壳焊接工作站设计方案 2
（一）工作原理 2
（二）工件压头下压装置设计 2
（三）焊接室及集烟装置 2
（四）气体混合装置 2
二、压缩机壳焊接工作站硬件设计 3
（一）工作站硬件的总体结构 3
（二）焊接系统与机器人选型 3
（三）焊接电源的选型 4
（四）定位工装系统 4
三、空调压缩机壳焊接工作站电器设计 6
（一）系统动作信号描述 6
（二）电路设计 7
（三）焊接机器人的连接 8
四、空调压缩机壳焊接工作站程序设计 10
（一）程序逻辑 10
（二）焊接机器人RB1程序 10
（三）PLC程序 20
总结 23
参考文献 24
谢辞 25
引 言
随着工业需求日益增长，焊接的效率/精度都要提高，工业机器人能够弥补人类的缺点，每天23小时运转，1小时维护，而现在的大型焊接机器人重复工作精度一般在0.01米左右。由美国焊接学会指出，截至2020年，将通过提供工艺参数选择指导/增加自动化设备与机器人的使用，降低废品率与返修率的方式将焊接加工的平均成本降低到三分之一。我国正在产业转型，机器人的使用量不断的提高，机器人可通过编程适合不同的焊接工件作业，大大提高了机器人的应用范围，同时，机器人的高精度/高效率/与高稳定性，也将减少物耗与功耗、提高质量、降低劳动力强度/改善劳动环境/减轻对稀缺的焊接技术人员的依赖等方面，大大减低了整体成本。
保护焊接的原理：保护的从气嘴喷出，排开焊接区的空气，焊丝与母材接触发生直流电弧，产生热量使焊丝和母材融化，焊丝头部的熔融金属向母材过渡形成焊缝。
一、
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
空调压缩机壳焊接工作站设计方案
（一）工作原理
该系统主要由焊接系统、定位工装夹具、工件压头下压装置、焊接室及集烟装置、气体混合装置、冷却系统连接控制装置、电控系统、送丝系统等构成。
压缩机通过顶升平移机一个一个的被输送到焊接工位支链上，通过传感器的检测。工装板上的压缩机会在每台焊接工位前等待，当焊接工位无工件时，搬运机器人抓取工件至焊接工位进行焊接。通过焊接工位上的顶升机将压缩机顶升至焊接部位，定位气缸夹紧，焊接机器人进行焊接，焊完后机器人将压缩机连同工装板放回到支链上，并通过传感器有序的进入输出支链并到达下一工序焊缝刷光。
焊接系统：安川机器人MA1440和焊接电源RD500。定位工装夹具：为了防止压缩机在焊接的时候，出现左右晃动，需要设计一套定位装置。
（二）工件压头下压装置设计
为了防止压缩机盖与底座接触不吻合，影响到焊接的质量，压缩机在焊接时，压头装置对压缩机进行压住，压头不能碰伤压缩机上壳体，同时保证压实可靠，且不会长期运转过程中出现掉落。
（三）焊接室及集烟装置
焊接的时候，会出现很多烟体，为了保证工厂的环境和员工的健康，需要设计一个密封焊接室还有集烟装置。在设计焊接室的时候，需要考虑到搬运机器人抓工件时，需要打开，焊接时，需要关闭。
（四）气体混合装置
按照工艺的要求，需要对动力输送气体进行降压，并按CO2：2025%，Ar：7580%的比例的进行混合后，向焊枪输送，配比后气体的实际比例误差不小于10%。为了防止气体腐蚀，使用强耐腐蚀性元件。
电控系统实现系统的动作/逻辑等控制流程，送丝系统实现负责焊丝的输送速度。
二、压缩机壳焊接工作站硬件设计
（一）工作站硬件的总体结构
空调压缩机壳焊接工作站分别由焊接系统、定位工装系统、焊接室及集烟装置系统、气体混合装置系统、冷却系统、电控系统、送丝系统、搬运系统等构成。当输送链把工件送过来的时候，由搬运机器人（搬运系统）抓取工件到焊接台，然后顶升气缸顶起、左右气缸夹紧、工件压头下压（定位工装系统），焊接机器人执行焊接（焊接系统），焊接过程中，需要焊丝的及时输送（送丝系统）和水冷却（冷却系统）延长焊枪的寿命，根据不同的焊接工艺，配比的气体成分也不同，需要气体混合装置系统，焊接产生的废烟需要收集处理（焊接室及集烟装置系统）。
（二）焊接系统与机器人选型
焊接系统包括有焊接机器人控制器、焊接电源等组成，如图21所示。
图21 焊接系统和机器人控制柜
在机器人的选型的时候，最主要的是考虑机器人的负载、动作范围、重复精度等参数。焊接机器人的负载，它不同搬运机器人考虑到各种产品的重量，而它主要考虑的是焊枪的重量，是一个定值。焊接机器人的动作范围，主要考虑焊接的工作区域，最重要的是，在设备干涉的情况下，是否一样能过完成工作。焊接机器人的重复精度，这个就是客户的要求了，焊接大的工件肯定比焊接小的工件精度差点的，主要是如果在客户的要求范围内，那就可以了。还有机器人的节拍问题，也是根据客户的要求定的，如果在客户的要求范围内完成，就行了。
根据焊接工作站的设计分析，本次选用的机器人是安川机器人MA1440焊接专用机器人。我们选用的焊枪是水冷焊枪TBB8301，这款焊枪加上冷却水的重量大约有4KG。而MA1440机器人的负重是6KG，所以这款机器人的负载是符合的。在Soildworks三维图和安川机器人专用的模拟仿真软件MOTOMAN的分析下，机器人的S轴的工作范围在90°左右，而MA1440的S轴工作范围在170°～170°。而重要的是，我们设计的下压夹具在焊接的时候，是对机器人工作有干涉的，在MOTOMAN的模拟仿真下，我们选用的机器人是能完成动作的。在精度方面，MA1440的重复定位精度是±0.08mm。在客户的技术协议里的精度要求在±10mm的。在节拍方面，客户的技术协议写着：设备正常运行一个月，无因设备故障而停机，在各项的精度指标满足要求，节拍满足≤28秒每秒。在我们的模拟仿真中，我们的节拍大约在17.5秒内，所以节拍有点勉强。
（三）焊接电源的选型
按照焊接电源的输出电源特征分类，焊接电源可以分为三类，分别是交流电源、直流电源、脉冲电源。交流电源主要为手弧焊焊机，直流电源主要为直流手弧焊，而脉冲电源。常用于脉冲氩弧焊、脉冲式气体保护焊。
我们选择的型号为MOTOWELDRD500，电源名称为全功能逆变式脉冲气体保护焊机，它是有日本安川公司研发的，它的输出电流为30～500A，输出电压为12～45V，它的溶接法（焊接方法）分别有CO2短路焊接、MAG/MIG短路焊接、脉冲焊接。而我们客户要求的是CO2和Ar混合焊接。选择这个焊接电源的最主要原因，它和我们选择的机器人是同一个厂家出产的，他们之间有很好的兼容性。
目录
引言 1
一、空调压缩机壳焊接工作站设计方案 2
（一）工作原理 2
（二）工件压头下压装置设计 2
（三）焊接室及集烟装置 2
（四）气体混合装置 2
二、压缩机壳焊接工作站硬件设计 3
（一）工作站硬件的总体结构 3
（二）焊接系统与机器人选型 3
（三）焊接电源的选型 4
（四）定位工装系统 4
三、空调压缩机壳焊接工作站电器设计 6
（一）系统动作信号描述 6
（二）电路设计 7
（三）焊接机器人的连接 8
四、空调压缩机壳焊接工作站程序设计 10
（一）程序逻辑 10
（二）焊接机器人RB1程序 10
（三）PLC程序 20
总结 23
参考文献 24
谢辞 25
引 言
随着工业需求日益增长，焊接的效率/精度都要提高，工业机器人能够弥补人类的缺点，每天23小时运转，1小时维护，而现在的大型焊接机器人重复工作精度一般在0.01米左右。由美国焊接学会指出，截至2020年，将通过提供工艺参数选择指导/增加自动化设备与机器人的使用，降低废品率与返修率的方式将焊接加工的平均成本降低到三分之一。我国正在产业转型，机器人的使用量不断的提高，机器人可通过编程适合不同的焊接工件作业，大大提高了机器人的应用范围，同时，机器人的高精度/高效率/与高稳定性，也将减少物耗与功耗、提高质量、降低劳动力强度/改善劳动环境/减轻对稀缺的焊接技术人员的依赖等方面，大大减低了整体成本。
保护焊接的原理：保护的从气嘴喷出，排开焊接区的空气，焊丝与母材接触发生直流电弧，产生热量使焊丝和母材融化，焊丝头部的熔融金属向母材过渡形成焊缝。
一、
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
空调压缩机壳焊接工作站设计方案
（一）工作原理
该系统主要由焊接系统、定位工装夹具、工件压头下压装置、焊接室及集烟装置、气体混合装置、冷却系统连接控制装置、电控系统、送丝系统等构成。
压缩机通过顶升平移机一个一个的被输送到焊接工位支链上，通过传感器的检测。工装板上的压缩机会在每台焊接工位前等待，当焊接工位无工件时，搬运机器人抓取工件至焊接工位进行焊接。通过焊接工位上的顶升机将压缩机顶升至焊接部位，定位气缸夹紧，焊接机器人进行焊接，焊完后机器人将压缩机连同工装板放回到支链上，并通过传感器有序的进入输出支链并到达下一工序焊缝刷光。
焊接系统：安川机器人MA1440和焊接电源RD500。定位工装夹具：为了防止压缩机在焊接的时候，出现左右晃动，需要设计一套定位装置。
（二）工件压头下压装置设计
为了防止压缩机盖与底座接触不吻合，影响到焊接的质量，压缩机在焊接时，压头装置对压缩机进行压住，压头不能碰伤压缩机上壳体，同时保证压实可靠，且不会长期运转过程中出现掉落。
（三）焊接室及集烟装置
焊接的时候，会出现很多烟体，为了保证工厂的环境和员工的健康，需要设计一个密封焊接室还有集烟装置。在设计焊接室的时候，需要考虑到搬运机器人抓工件时，需要打开，焊接时，需要关闭。
（四）气体混合装置
按照工艺的要求，需要对动力输送气体进行降压，并按CO2：2025%，Ar：7580%的比例的进行混合后，向焊枪输送，配比后气体的实际比例误差不小于10%。为了防止气体腐蚀，使用强耐腐蚀性元件。
电控系统实现系统的动作/逻辑等控制流程，送丝系统实现负责焊丝的输送速度。
二、压缩机壳焊接工作站硬件设计
（一）工作站硬件的总体结构
空调压缩机壳焊接工作站分别由焊接系统、定位工装系统、焊接室及集烟装置系统、气体混合装置系统、冷却系统、电控系统、送丝系统、搬运系统等构成。当输送链把工件送过来的时候，由搬运机器人（搬运系统）抓取工件到焊接台，然后顶升气缸顶起、左右气缸夹紧、工件压头下压（定位工装系统），焊接机器人执行焊接（焊接系统），焊接过程中，需要焊丝的及时输送（送丝系统）和水冷却（冷却系统）延长焊枪的寿命，根据不同的焊接工艺，配比的气体成分也不同，需要气体混合装置系统，焊接产生的废烟需要收集处理（焊接室及集烟装置系统）。
（二）焊接系统与机器人选型
焊接系统包括有焊接机器人控制器、焊接电源等组成，如图21所示。
图21 焊接系统和机器人控制柜
在机器人的选型的时候，最主要的是考虑机器人的负载、动作范围、重复精度等参数。焊接机器人的负载，它不同搬运机器人考虑到各种产品的重量，而它主要考虑的是焊枪的重量，是一个定值。焊接机器人的动作范围，主要考虑焊接的工作区域，最重要的是，在设备干涉的情况下，是否一样能过完成工作。焊接机器人的重复精度，这个就是客户的要求了，焊接大的工件肯定比焊接小的工件精度差点的，主要是如果在客户的要求范围内，那就可以了。还有机器人的节拍问题，也是根据客户的要求定的，如果在客户的要求范围内完成，就行了。
根据焊接工作站的设计分析，本次选用的机器人是安川机器人MA1440焊接专用机器人。我们选用的焊枪是水冷焊枪TBB8301，这款焊枪加上冷却水的重量大约有4KG。而MA1440机器人的负重是6KG，所以这款机器人的负载是符合的。在Soildworks三维图和安川机器人专用的模拟仿真软件MOTOMAN的分析下，机器人的S轴的工作范围在90°左右，而MA1440的S轴工作范围在170°～170°。而重要的是，我们设计的下压夹具在焊接的时候，是对机器人工作有干涉的，在MOTOMAN的模拟仿真下，我们选用的机器人是能完成动作的。在精度方面，MA1440的重复定位精度是±0.08mm。在客户的技术协议里的精度要求在±10mm的。在节拍方面，客户的技术协议写着：设备正常运行一个月，无因设备故障而停机，在各项的精度指标满足要求，节拍满足≤28秒每秒。在我们的模拟仿真中，我们的节拍大约在17.5秒内，所以节拍有点勉强。
（三）焊接电源的选型
按照焊接电源的输出电源特征分类，焊接电源可以分为三类，分别是交流电源、直流电源、脉冲电源。交流电源主要为手弧焊焊机，直流电源主要为直流手弧焊，而脉冲电源。常用于脉冲氩弧焊、脉冲式气体保护焊。
我们选择的型号为MOTOWELDRD500，电源名称为全功能逆变式脉冲气体保护焊机，它是有日本安川公司研发的，它的输出电流为30～500A，输出电压为12～45V，它的溶接法（焊接方法）分别有CO2短路焊接、MAG/MIG短路焊接、脉冲焊接。而我们客户要求的是CO2和Ar混合焊接。选择这个焊接电源的最主要原因，它和我们选择的机器人是同一个厂家出产的，他们之间有很好的兼容性。
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