工业机器人系统集成与典型应用工作站简介

本书重点介绍了6个最为常用的系统集成与典型应用案例，以汽车整线生产、电子3C、机械加工行业等工业机器人的系统集成与典型应用为例，最后以一个综合应用案例作为结束，综合练习使用机器人的相关技能，所有案例以项目式教学模式，“先练后讲、先学后教”，强调学习者的自主学习，主动参与，从尝试入手，从练习开始，调动学习者的主动性、积极性、创新性等，学习者唱“主角”，而教学者转为“配角”，实现了教师与学生角色的换位，有利于加强对学习者自学能力、创新能力的培养。

1.工业机器人弧焊

工业机器人弧焊项目采用KUKA机器人薄板焊接系统集成的KUKA KR5R1400机器人，它是专门针对薄板焊接的机器人，其5 kg的负载能力尤其适用于完成标准弧焊工作。无论是安装在地面上还是悬挂安装在天花板上，它均能以极高的连续轨迹精确性迅速且有效地完成工作，并同时具有1 400 mm的工作范围。此外，其模块化设计也使之成为一种经济型的解决方案。

KUKA机器人薄板焊接系统集成的产品具有紧凑、精确、灵活、快速的特点，适用于薄板的全位置快速焊接和点焊作业，可焊低钢、低合金结构钢、低合金高强钢、不锈钢、钢、铁、铜、铝、镍等，KUKA工业机器人弧焊系统如图1-1所示。

图1-1　KUKA工业机器人弧焊系统

2.工业机器人点焊

随着我国汽车行业的快速发展、国内市场竞争加剧、汽车生产线装备水平的提高，对白车身点焊的可靠性有了更高的要求。采用工业机器人进行白车身点焊，可以大大提高汽车生产线的产能、提高车身强度、降低不良率和人工成本。目前，工业机器人点焊已经成为轿车白车身装配的主要连接方法，且点焊质量与焊接效率对轿车的质量与成本有着重要影响。

本项目以白车身点焊为例，利用iRB6640机器人对汽车白车身进行点焊操作。此工作站需要依次完成I／O配置、程序数据创建、目标点示教、程序编写及调试，最终完成整个白车身点焊过程，如图1-2所示。

图1-2　点焊机器人工作站布局

3.工业机器人搬运码垛

本项目以纸箱的搬运码垛为例进行介绍，该工作站采用ABB iRB6640机器人完成工位搬运码垛任务，通过本项目的学习，大家可以熟悉工业机器人的码垛应用，学习工业机器人工位搬运码垛程序的编写技巧。ABB工业机器人搬运码垛工作站如图1-3所示。

图1-3　ABB工业机器人搬运码垛工作站

4.工业机器人装配及自动锁螺丝

工业机器人装配及自动锁螺丝项目，以目前发展相对迅速的电子3C装配中常用的自动锁螺丝为例进行操作，以往在电子行业的外壳锁螺丝基本上是靠大量的人力手工完成，后续又产生了两种方式纯手工拧紧和电动螺丝旋具或气动螺丝旋具拧紧两种，它们通过电动或者气动的方式产生旋转动力，以代替手工频繁的拧紧动作，在某种程度上减轻了锁螺丝的工作强度，但由于手工放置螺丝和对准螺丝头部仍需要占用大量的工作时间和精力，因此整体效率提升比较有限。(www.xing528.com)

使用机器人锁螺丝，由于机器人的高可靠性、重复性、高速的特点，使生产效率大大超过了手工锁螺丝。而且由于其不用休息不用睡觉，可以24 h不间断工作，极大地提高了企业的工作效率，减轻了工人的工作强度，图1-4所示为ABB工业机器人自动锁螺丝工作站。

图1-4　ABB工业机器人自动锁螺丝工作站

5.工业机器人玻璃涂胶

为了提高汽车的安全性，保障乘车人员的安全，防止在高速行进中紧急制动或撞车时因车窗玻璃装配不牢而使乘客受到伤害，国内外均采用了车窗玻璃直接黏接工艺。这种装配工艺使车窗玻璃与车身结合为一个整体，大大加强了车体的刚性，提高了车窗的密封效果。机器人涂胶正是在此前提下发展起来的。机器人涂胶系统具有生产节拍快、工艺参数稳定、产品一致性好、生产柔性大等优点。

本项目以汽车前挡风玻璃涂胶为例，利用iRB1410机器人将胶体均匀地涂抹在玻璃轮廓周围。本工作站中已经预设涂胶效果，需要在此工作站中依次完成I／O配置、程序数据创建、目标点示教、程序编写及调试，最终完成汽车玻璃的完整涂胶过程。机器人工作站布局如图1-5所示。

图1-5　ABB工业机器人玻璃涂胶工作站布局

6.工业机器人三维加工

常规的零件加工一般都采用专业的数控车床铣床完成，但是对于需要进行三维加工的零件来说，需要更为高端的五轴加工中心才能完成，六轴垂直串联工业机器人结构也是一种性能非常优秀的五轴加工设备，但是在加工精度上还是比专业设备要低一些，基本上用来完成三维零件的粗加工。本工作站适合于工业生产中各种批量工件的雕刻工作，适用于轻质材料的切削、磨削、转孔等加工，木材、尼龙及复合材料的产品造型等。与回转变位机协调运动，使用RbtPro离线编程系统可进行复杂工件加工。

采用ABB iRB6640本体及其一整套操作及控制系统的高端配置；系统包含雕刻主轴（高精度0.8 kW雕刻电主轴）、工件回转平台、机器人进行联动的单轴回转变位机。图1-6所示为ABB工业机器人三维加工工作站。

图1-6　ABB工业机器人三维加工工作站

7.工业机器人综合应用

本项目为工业机器人系统集成与典型应用的结束篇，以多功能工业机器人工作站为综合训练的工作站，综合了搬运、码垛应用，压铸机取件应用，集成视觉分拣、插件应用，自动锁螺丝应用，传送线取件应用，轨迹类应用，TCP标定等教学模块，一机多用，具有丰富的训练素材，机器人工作站布局如图1-7所示。多功能工业机器人工作站采用ABB iRB120为机器人本体。

图1-7　多功能工业机器人工作站布局