北京深隆机器人柔性焊接工作站的技术方案
为了充分发挥焊接机器人的自动化优势，提高产品质量和效率，提高工艺装备
水平，降低工人劳动强度，设计了一套机器人柔性焊接工作站。文中介绍了机器人
柔性焊接工作站的技术方案以及关键部件变位机、智能搬运器、工件定位工装的设
计。通过方案设计，解决了变位机定位精度要求高、控制系统与机器人的通讯、智
能搬运器的取货动作、工件的快速定位卡紧等技术难题。
随着工业自动化的普及和发展，焊接变位机的应用也逐渐普及，主要是在汽车，
电子，机械等领域的焊接,焊接变位机结合焊接机器人组成一个小型流水线可以更好
地节约能源和提高生产效率。
北京深隆科技有限公司的主要产品及服务为机器人智能涂装线、工业机器人应用
及成套装备、涂装自动化生产线集成三大系列，以解放低端劳动力、改善有害工作
环境为导向，以工业机器人集成应用为基础，以行业应用的个性化方案定制为核心，
业务领域包括3C产品、汽车零部件等表面处理、重工、军工、航空、新能源等行业。
产品包括：工业机器人喷涂生产线，自动涂装生产线，全自动点涂胶机器人,自动上
下料机器人自动玻璃点涂胶机器人，自动锁镙丝机器人，自动上下料机器人、CCD视
觉定位锁镙丝机,工业机器人配件-机器人工装，夹具，气动夹具，气动工装，气动
模具，装配夹具，装配卡具等。技术咨询：
1.技术方案
机器人柔性焊接工作站立足于一小型自动化流水线作业，能焊接长度在2.5米以下
的各种工件，集自动上料、半自动定位装卡、自动焊接、自动卸货于一体。从而降
低工人劳动强度，提高生产效率。为了达到总体设计要求，制定了满足要求的技术
方案，该设备主要由工件定位工装、智能搬运器、变位机、构件周转架、码垛架、
送料机构、电气及气动系统等构成一小型流水线，见图1。
主要流程：1）上料机构把原材料输送到工位一；2）人工辅助装卡定位；3）变位机
把装卡好的工件旋转到工位二；3）机器人焊接位置1；4）翻转轴翻转90度；5）机
器人焊接位置2；6）翻转轴翻转180度；7）机器人焊接位置3，工件焊接完成；8）
变位机把焊接完的工件旋转到工位一；9）智能搬运器到工位1取货搬运到码货架。
这样一个流程结束，其中，工位一装卡区和工位二焊接区同时进行，大大提高了焊
接效率。
2.变位机的设计
变位机是机器人柔性焊接工作站的核心部件，主要由钢结构、旋转轴、翻转轴、导
轨、快速卡环等组成，如图2。
各部分的主要功能：（1）钢结构为支撑部件；（2）旋转轴使工位一和工位二的位
置互换，达到焊接、卸货和装卡目的；（3）两个翻转轴为工位1或工位2的变位，
使得机器人在最有利于焊缝成型的位置焊接和工件装卡；（4）导轨作用是导向智能
搬运器横移到变位机上取货；（5）快速卡环主要是焊接不同工件时快速更换工装。
机器人柔性焊接工作站焊接精度主要由变位机的精度确定，由于机器人柔性焊接工
作站的焊接精度在0.5mm以内，即变位机直径为3.8米的转盘在旋转180度后的定
位精度在0.5mm以内，翻转定位精度也要在0.5mm以内。为达到以上要求，传动采
用伺服电机+复式活齿减速器，传动精度达到0.01mm。
3.智能搬运器的设计
智能搬运器主要由升降架，横移架、导向套、横移轮、伸缩叉臂等组成，通过三台
电机的运行，实现能同时升降、横移、伸缩动作的功能，从而达到卸货目的，如图3。
智能搬运器是机器人柔性焊接工作站实现流水作业的重要部件，主要作用是通过导
轨把变位机上焊接完成的工件搬运到码货架，降低工人劳动强度，提高了码垛效率。
4.工件定位工装的设计
工件定位工装主要由工装支座、定位勾、定位架、气缸等组成，工装支座为通用型，
根据不同工件更换不同的定位架安装在工装支座上，通过变位机快速卡环将整个工
件定位工装与变位机连接；如图4。
为同时实现工件的定位卡紧，巧妙的利用气缸的伸缩动作，通过弹簧、拉钩，实现
了工件的定位卡紧两个动作。通过变异，这一机构被广泛应用在其他工件的定位卡
紧中。
5.控制系统设计
控制系统揉合了人机界面、伺服闭环驱动、PLC定位模块等主流自动化控制元件，精
度得到了保证，操作更便利，维护更简单。
6.结束语
本文通过对机器人柔性焊接工作站的方案设计以及重要部件变位机、智能搬运器、
工件定位工装的设计分析，在控制系统设计过程中揉合了人机界面、伺服闭环驱动、
PLC等主流自动化控制元件；并通过PLC与焊接机器人通讯，使得焊接变位机与焊接
机器人无缝联接。解决了以下关键技术：
（1）传动采用伺服电机+复式活齿减速器，解决了变位机定位精度的高要求；
（2）解决了控制系统与机器人通讯问题；
（3）解决了工件的快速定位卡紧；
机器人柔性焊接工作站的设计及投入使用，极大的提高生产效率，与人工焊接比较，
效率提高了3倍多，并且大大降低了工人的劳动强度。
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