一種大型罐體機(jī)器人自動(dòng)化焊接工作站的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車(chē)制造技術(shù)領(lǐng)域機(jī)械，具體涉及一種大型罐體機(jī)器人自動(dòng)化焊接工作站。
【背景技術(shù)】
[0002]在罐式汽車(chē)生產(chǎn)過(guò)程中，與罐式汽車(chē)相關(guān)的技術(shù)主要有生產(chǎn)技術(shù)、設(shè)計(jì)技術(shù)和測(cè)試技術(shù)，生產(chǎn)技術(shù)中罐體的焊接生產(chǎn)尤為重要，罐體焊接的質(zhì)量，直接關(guān)系到整個(gè)工程質(zhì)量、施工效率、施工成本、以及運(yùn)行期間的安全可靠性和經(jīng)濟(jì)效益。在現(xiàn)有技術(shù)中，罐體焊接通常采用兩種方式:①采用人工手工焊接，手工焊接具有以下缺點(diǎn)，焊接速度很慢，焊接效率低，焊接生產(chǎn)周期長(zhǎng)，時(shí)間成本高，全部使用人工進(jìn)行焊接生產(chǎn)，人力成本高，焊接過(guò)程對(duì)人具有危險(xiǎn)性，焊接質(zhì)量會(huì)隨人的隨意性無(wú)法保證。②采用罐體焊接專機(jī)，常用的罐體焊接專機(jī)主要有環(huán)焊縫自動(dòng)焊接專機(jī)、縱焊縫自動(dòng)焊接專機(jī)、環(huán)焊縫和縱焊縫自動(dòng)焊接專機(jī)。環(huán)焊縫自動(dòng)焊接專機(jī)與縱焊縫自動(dòng)焊接專機(jī)雖然有較快的焊接速度，在一定程度上節(jié)約了時(shí)間成本，但其焊接加工的范圍卻僅限于單一的環(huán)焊縫或縱焊縫，自動(dòng)化程度太低，焊接質(zhì)量任然無(wú)法完全滿足罐體焊接加工的需要；而環(huán)焊縫和縱焊縫自動(dòng)焊接專機(jī)雖然同樣擁有較快的焊接速度，且也能夠同時(shí)完成環(huán)焊縫和縱焊縫自動(dòng)焊接工作，但部分設(shè)備對(duì)罐體的長(zhǎng)度有嚴(yán)格的限制，無(wú)法對(duì)部分大型罐體進(jìn)行加工，其焊接范圍也僅限于環(huán)焊縫和縱焊縫，對(duì)其他附件及角焊縫仍無(wú)法實(shí)現(xiàn)完全的自動(dòng)化焊接，焊接不具備“柔性”無(wú)法根據(jù)焊縫的實(shí)際情況進(jìn)行焊接加工，焊接質(zhì)量也無(wú)法完全滿足罐體焊接加工的需要，性價(jià)比不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)技術(shù)的缺陷和不足，提供一種焊接質(zhì)量好、加工效率高和易于操作使用的大型罐體機(jī)器人自動(dòng)化焊接工作站。
[0004]為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種大型罐體機(jī)器人自動(dòng)化焊接工作站，包括焊接系統(tǒng)和PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)，所述PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)總線與焊接系統(tǒng)相連接，其特征在于:所述焊接系統(tǒng)包括滑軌、變位機(jī)和機(jī)架，所述機(jī)架套裝在滑軌上，所述變位機(jī)位于兩條滑軌的中心線上，所述機(jī)架上安裝有六軸聯(lián)動(dòng)機(jī)器人，所述六軸聯(lián)動(dòng)機(jī)器人上固定有焊槍。
[0005]所述PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)包括電源供給單元、ESC安全系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)器、RDC數(shù)模信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、工控機(jī)和KCP示教器。
[0006]所述伺服驅(qū)動(dòng)器包括驅(qū)動(dòng)器KSDOl?KSD09，所述驅(qū)動(dòng)器KSDOl?KSD06通過(guò)電機(jī)電纜與六軸聯(lián)動(dòng)機(jī)器人的I?6軸伺服電機(jī)相連接，驅(qū)動(dòng)器KSD07?KSD08分別與機(jī)架X軸伺服電機(jī)和機(jī)架Z軸私服電機(jī)相連接，驅(qū)動(dòng)器KSD09與變位機(jī)旋轉(zhuǎn)軸伺服電機(jī)相連接。
[0007]所述焊槍上安裝有激光跟蹤裝置。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):
1、本發(fā)明通過(guò)六軸聯(lián)動(dòng)機(jī)器人來(lái)控制焊槍的移動(dòng)，這樣不僅使焊縫更加光滑平整，且焊接精度高，其空間定位精確度可達(dá)0.1_，焊接質(zhì)量好，變形小，而且由于六軸聯(lián)動(dòng)機(jī)器人空間動(dòng)作靈活自如，能使焊槍移動(dòng)到罐體各個(gè)部位，可對(duì)各種焊縫形式進(jìn)行焊接加工。
[0009]2、本發(fā)明焊接過(guò)程一次性完成，中途無(wú)其他操作，在程序的控制下，可對(duì)罐體的縱焊縫、環(huán)焊縫、角焊縫及其他附件一次性焊接完成。
[0010]3、本發(fā)明采用了領(lǐng)先的三線激光視覺(jué)跟蹤技術(shù)，增強(qiáng)焊接單元對(duì)外部環(huán)境的適應(yīng)能力，可根據(jù)焊縫實(shí)際情況規(guī)劃焊接路徑，實(shí)時(shí)調(diào)整焊接姿態(tài)，解決了罐體重復(fù)裝夾出現(xiàn)焊縫偏差的問(wèn)題。
[0011]4、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)置合理，制作成本低，工作穩(wěn)定性高，將機(jī)器人倒掛安裝在橫梁上，不僅減輕了機(jī)器人的負(fù)荷，也使機(jī)器人的運(yùn)行動(dòng)作更為自如，工作區(qū)域大，安全性好。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明中焊接系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2是圖1的主視圖。
[0014]圖3是圖1中機(jī)架上裝部分結(jié)構(gòu)示意圖(側(cè)視圖)。
[0015]圖4是本發(fā)明控制系統(tǒng)的布線安裝圖。
[0016]圖中:滑軌I，機(jī)架2，變位機(jī)3，六軸聯(lián)動(dòng)機(jī)器人4，焊槍5，激光跟蹤裝置6，導(dǎo)軌滑塊7，立柱8，齒輪齒條傳動(dòng)系統(tǒng)9，爬梯10，橫梁11，護(hù)欄12，Z軸滑臺(tái)座13，機(jī)器人安裝座14，機(jī)器人底座15，第一旋轉(zhuǎn)軸16，第二旋轉(zhuǎn)軸17，第三旋轉(zhuǎn)軸18，第四旋轉(zhuǎn)軸19，第五旋轉(zhuǎn)軸20，第六旋轉(zhuǎn)軸21，地軌22，變位機(jī)夾爪23。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下結(jié)合【附圖說(shuō)明】和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0018]參見(jiàn)圖1-圖4，一種大型罐體機(jī)器人自動(dòng)化焊接工作站，包括焊接系統(tǒng)和PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)，所述PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)總線與焊接系統(tǒng)相連接，所述焊接系統(tǒng)包括滑軌1、變位機(jī)3和機(jī)架2，所述滑軌I安裝在地面基座上，滑軌I通過(guò)導(dǎo)軌滑塊7與立柱8相連，同時(shí)，立柱8與滑軌I由齒輪齒條傳動(dòng)系統(tǒng)9實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)，，實(shí)現(xiàn)立柱8在滑軌I上移動(dòng)(機(jī)床X軸移動(dòng))，在立柱8上安設(shè)有爬梯10，立柱8通過(guò)螺栓與橫梁11相連，橫梁11上安設(shè)有護(hù)欄12，橫梁11側(cè)面安裝機(jī)床Z軸滑臺(tái)座13，Z軸滑臺(tái)座13通過(guò)導(dǎo)軌滑塊系統(tǒng)與機(jī)器人安裝座14相連，實(shí)現(xiàn)機(jī)床Z軸的上下移動(dòng)，六軸聯(lián)動(dòng)機(jī)器人4通過(guò)機(jī)器人底座15與機(jī)器人安裝座14相連，機(jī)器人底座15通過(guò)第一旋轉(zhuǎn)軸16與機(jī)器人第一軸A相連，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)，機(jī)器人第一軸A通過(guò)第二旋轉(zhuǎn)軸17與機(jī)器人第二軸B相連，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人上臂上下擺動(dòng)，機(jī)器人第二軸B通過(guò)第三旋轉(zhuǎn)軸18與機(jī)器人第三軸C相連，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人下臂的上下擺動(dòng)，機(jī)器人第三軸C通過(guò)第四旋轉(zhuǎn)軸19與機(jī)器人第四軸D相連，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人第四D軸繞機(jī)器人第三軸C的軸線方向旋轉(zhuǎn)，機(jī)器人第四軸D通過(guò)第五旋轉(zhuǎn)軸20與第五軸E相連，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人第五軸E上下擺動(dòng)，機(jī)器人第五軸E通過(guò)第六旋轉(zhuǎn)軸21與機(jī)器人第六軸F相連，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人第六軸F繞機(jī)器人第五軸E軸心方向旋轉(zhuǎn)，機(jī)器人第六軸F前端安裝焊槍5，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的焊接，焊槍5上安裝有焊縫激光跟蹤裝置6，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人焊接姿態(tài)的調(diào)整。在機(jī)床橫梁正下方安裝有裝夾罐體的變位機(jī)3，變位機(jī)3安設(shè)在與地面基座相連的地軌22上，實(shí)現(xiàn)兩變位機(jī)之間的距離調(diào)整，焊接罐體通過(guò)變位機(jī)夾爪23夾裝在兩變位機(jī)之間。
[0019]所述PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)包括六大工作部分:
(I)電源供給單元:包括主電源和輔助電源，由變壓器分別向主、輔電源輸出240V交流電，經(jīng)過(guò)變壓，輔助電源向工控機(jī)、安全模塊、電機(jī)制動(dòng)、電池等模塊提供27V直流電，主電源向各伺服驅(qū)動(dòng)器提供600V電壓。
[0020](2)ESC安全系統(tǒng):由主電源直接向ESC卡提供27V直流電，并與工控機(jī)、示教器及外圍設(shè)備連接，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行電路保護(hù)。
[0021](3)伺服驅(qū)動(dòng)器(KSD):與工控機(jī)間采用INTERBUS總線方式通訊，包括驅(qū)動(dòng)器KSDOl?KSD09，所述驅(qū)動(dòng)器KSDOl?KSD06通過(guò)電機(jī)電纜與六軸聯(lián)動(dòng)機(jī)器人4的I?6軸伺服電機(jī)相連接，實(shí)時(shí)控制六軸聯(lián)動(dòng)機(jī)器人4上的6軸運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)器KSD07?KSD08分別與機(jī)架X軸伺服電機(jī)和機(jī)架Z軸私服電機(jī)相連接，用來(lái)控制機(jī)架2及機(jī)器人安裝座14的運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)器KSD09與變位機(jī)旋轉(zhuǎn)軸伺服電機(jī)相連接，用來(lái)控制變位機(jī)3旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。
[0022](4) RDC數(shù)模信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊:由旋轉(zhuǎn)變壓器將位置及溫度信號(hào)反饋給RDC，進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后傳輸?shù)焦た貦C(jī)內(nèi)DSE-1BS卡，數(shù)據(jù)處理后通過(guò)主電源，控制各驅(qū)動(dòng)器對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
[0023](5)工控機(jī):整個(gè)控制系統(tǒng)的中樞部分，負(fù)責(zé)與主電源、安全回路、RDC及外圍設(shè)備進(jìn)行信號(hào)交換和處理，除標(biāo)準(zhǔn)配置外，還包括MFC卡(控制安全回路，非可屏蔽性中斷)和DSE-1BS卡(與RDC串口通訊，輸出到KSD，實(shí)現(xiàn)雙環(huán)控制)。
[0024](6) KCP示教器:機(jī)器人示教編程，變量、參數(shù)設(shè)置工具，負(fù)責(zé)所有人機(jī)交互操作。
[0025]本發(fā)明的工作過(guò)程為:
1)將待焊接罐體固定在變位機(jī)上，并初始化PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)，確認(rèn)機(jī)器人各軸角度、零點(diǎn)是否正確；
2)預(yù)先設(shè)計(jì)好六軸聯(lián)動(dòng)機(jī)器人、機(jī)架、變位機(jī)運(yùn)動(dòng)的參考坐標(biāo)系，并將焊槍移動(dòng)到初始坐標(biāo)點(diǎn)，使焊槍的定位精度小于0.2mm ；
3)采用CMT冷金屬過(guò)渡焊接技術(shù)開(kāi)始焊接，驅(qū)動(dòng)器KSDOl?KSD06控制六軸聯(lián)動(dòng)機(jī)器人4上I?6軸的運(yùn)動(dòng)軌跡，驅(qū)動(dòng)器KSD07?KSD08控制機(jī)架2及機(jī)器人安裝座14的運(yùn)動(dòng)軌跡，驅(qū)動(dòng)器KSD09控制變位機(jī)3的運(yùn)動(dòng)軌跡，焊槍在焊接的過(guò)程中可根據(jù)激光跟蹤裝置的信息反饋規(guī)劃焊接路徑，實(shí)時(shí)調(diào)整焊接姿態(tài)，完成對(duì)罐體焊縫的焊接。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種大型罐體機(jī)器人自動(dòng)化焊接工作站，包括焊接系統(tǒng)和PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)，所述PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)總線與焊接系統(tǒng)相連接，其特征在于:所述焊接系統(tǒng)包括滑軌、變位機(jī)和機(jī)架，所述機(jī)架套裝在滑軌上，所述變位機(jī)位于兩條滑軌的中心線上，所述機(jī)架上安裝有六軸聯(lián)動(dòng)機(jī)器人，所述六軸聯(lián)動(dòng)機(jī)器人上固定有焊槍。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型罐體機(jī)器人自動(dòng)化焊接工作站，其特征在于:所述PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)包括電源供給單元、ESC安全系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)器、RDC數(shù)模信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、工控機(jī)和KCP示教器。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大型罐體機(jī)器人自動(dòng)化焊接工作站，其特征在于:所述伺服驅(qū)動(dòng)器包括驅(qū)動(dòng)器KSDOI?KSD09，所述驅(qū)動(dòng)器KSDOI?KSD06通過(guò)電機(jī)電纜與六軸聯(lián)動(dòng)機(jī)器人的I?6軸伺服電機(jī)相連接，驅(qū)動(dòng)器KSD07?KSD08分別與機(jī)架X軸伺服電機(jī)和機(jī)架Z軸私服電機(jī)相連接，驅(qū)動(dòng)器KSD09與變位機(jī)旋轉(zhuǎn)軸伺服電機(jī)相連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型罐體機(jī)器人自動(dòng)化焊接工作站，其特征在于:所述焊槍上安裝有激光跟蹤裝置。
【專利摘要】一種大型罐體機(jī)器人自動(dòng)化焊接工作站，包括焊接系統(tǒng)和PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)，所述PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)總線與焊接系統(tǒng)相連接，其特征在于：所述焊接系統(tǒng)包括滑軌、變位機(jī)和機(jī)架，所述機(jī)架套裝在滑軌上，所述變位機(jī)位于兩條滑軌的中心線上，所述機(jī)架上安裝有六軸聯(lián)動(dòng)機(jī)器人，所述六軸聯(lián)動(dòng)機(jī)器人上固定有焊槍。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)焊接系統(tǒng)全自動(dòng)化，焊縫更加光滑平整，且焊接精度高，其空間定位精確度可達(dá)0.1mm，焊接質(zhì)量好，變形小，而且由于六軸聯(lián)動(dòng)機(jī)器人空間動(dòng)作靈活自如，能使焊槍移動(dòng)到罐體各個(gè)部位，可對(duì)各種焊縫形式進(jìn)行焊接加工。
【IPC分類】B23K37/02, B23K101/12, B23K31/02, B23K37/047
【公開(kāi)號(hào)】CN104942459
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510414861
【發(fā)明人】楊永康, 黃利文, 王兵, 景超, 鄭廷洲, 彭宗海, 石磊, 田偉
【申請(qǐng)人】湖北省齊星汽車(chē)車(chē)身股份有限公司
【公開(kāi)日】2015年9月30日
【申請(qǐng)日】2015年7月15日