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1、图1 抱闸释放装置图2 连接器点焊机器人系统应用特点一汽轿车股份有限公司 (吉林长春 130011) 赵 卯 孙国林随 着 我 国 汽 车 制 造 行 业 的 快 速 发 展 , 工 业 机 器 人被广泛地应用于白车身制造领域,在自动生产线中以点 焊 机 器 人 系 统 为 主 。 国 内 汽 车 厂 家 在 自 动 生 产 线 设 计 上,多采用机器人厂家的标准机器人,由生产线的制造 商进行整体设计;而国外的汽车公司多数都有自己的机 器人标准。也就是说,机器人厂家是按照汽车厂家的要 求,制造符合生产企业使用习惯的机器人系统。汽 车 生 产 企 业 制 定 自 己 的 机 器 人 系 统 标
2、准 , 可 以 保证机器人的功能与生产线的其他电气设备系统之间的 接口保持一致,保证操作习惯的一致性,这些都可以减 少培训、维护成本,提高机器人系统的使用效率。这 里 介 绍 我 公 司 点 焊 机 器 人 与 标 准 机 器 人 的 区 别,以及点焊机器人系统应用特点。晰,运行维护相对简单( 2) 机 器 人 配 置 Profi bus DP、 Device net网 络 模 块 , 生 产 线 PLC与 机 器 人 之 间 通 过 Profi bus DP通 信 , 与 生 产 线 通 信 是 受 生 产 线 P L C系 统 的 要 求 ; 机 器 人 与 焊接 控制器通过 Device
3、 net通信。( 3) 机 器 人 内 部 配 置 64/64点 的 I/O接 口 模 块 及 继 电器,并在机器人控制箱上配连接器,这样既减少生产 线集成商的工作量,又便于统一标准。( 4) 机 器 人 配 置 抱 闸 释 放 装 置 ( 见 图 1) , 当 机 器人伺服电动机出现故障时,可以手工释放电磁抱闸, 尤其是机器人伺服焊钳。在焊钳轴出现故障时,可以方 便地进行相关维修操作。一、点焊机器人特点1. 系统主要构成点 焊 机 器 人 系 统 由 机 器 人 、 伺 服 焊 钳 、 焊 接 控 制器、电极修磨器及水气盘等构成。生 产 线 P L C与 机 器 人 之 间 采 用 PROF
4、IBUS D P通 信;焊接控制器、电极修磨器、水气盘等由机器人进行 控制。2. 特点根 据 我 公 司 机 器 人 系 统 的 具 体 应 用 需 求 , 机 器 人制造公司增加一些选项单元或进行特殊设计,制造了符 合我公司应用标准需求的机器人。( 1) 机 器 人 控 制 器 中 配 置 内 置 P L C, 该 P L C可 由 用户进行编程,对电极修磨器、焊接控制器、水气盘等 机 器 人 附 属 设 备 进 行 控 制 , 与 机 器 人 的 附 属 设 备 由 生 产 线 P L C控 制 相 比 , 这 种 控 制 结 构 机 器 人 与 生 产 线 P L C 控 制 之 间 通
5、 信 少 , 使 控 制 单 元 缩 小 , 控 制 层 级 关 系清( 5) 机 器 人 管 线 采 用 分 段 结 构 , 衔 接 位 置 采 用 连 接 器 ( 见 图 2、 3) 。 机 器 人 系 统 管 线 故 障 常 发 部 位 为 C 段 , 采 用 分 段 方 式 , 可 以【 摘 要 】 介 绍 白 车 身 焊 装 自 动 生 产 线 机 器 人 系 统 的 集 成 应 用 , 以 一 汽 轿 车 公 司 的 机 器 人 系 统 应 用的结构和特点进行说明。减少管线更换时间和维护成本。 所造成的压痕,减小对工件的冲击力,压接速度快,可提高焊接质量和焊接效率。( 2) 伺 服
6、 焊 钳 电 极 帽 长 度 检 测 和 自 动 补 偿 功 能 。 在电极修磨器上装有用于电极检测的压板,通过机器人 上下电极加压,检测固定和移动电极磨损量的总和;通 过移动电极压板方式检测移动电极的长度,再通过与新 电极记忆的位置进行比较,从而精确地计算出固定和移 动电极的实际磨损量。见图6。( 6) 机 器 人 示 教 盒 采 用 触 摸 屏 , 并 在 触 摸 屏 中 编写用于机器人系统应用的操作按钮和指示灯,使机器人 系统状态可视化,如图4所示。机 器 人 根 据 电 极 的 磨 损 量 , 在 焊 接 时 自 动 进 行 位置 补 偿 , 保 证 焊 钳 与 工 件 的 位 置 ,
7、 在 电 极 磨 损 的 情 况 下 , 保 持 相 对 位 置 关 系 不 变 , 保 证 焊 接 质 量 , 见 图 7。 图 7b显 示 为 固 定 侧 电 极 极 向 工 具 坐 标 系 z轴 方 向 修 正5mm,图 7c显示焊钳行程修正 5 3 8mm。( 7) 机 器 人 示 教 程 序 共 255个 , 程 序 之 间 相 对 独立 , 生 产 线 P L C可 以 单 独 选 择 程 序 , 这 体 现 在 给 操 作 人 员的是完全独立的程序形式。与标准机器人主程序调用 子程序的结构相比,操作人员不需要了解各种车型程序 之间的调用关系,可以简化操作人员工作量和降低对机 器人
8、程序的掌握深度。( 8) 机 器 人 控 制 柜 加 装 3色 灯 , 显 示 机 器 人 状 态,方便地判断机器人的运行状态,提高维修效率,尤 其是出现故障时,可以在很远的距离判断出是哪台机器 人有故障。二、点焊机器人系统的应用我 公 司 点 焊 机 器 人 系 统 , 采 用 了 伺 服 焊 钳 、 中 频 焊接控制器及自动电极修磨器等装置,下面逐项进行介 绍。1. 采用伺服焊钳特点( 1) 伺 服 焊 钳 ( 见 图 5) 由 伺 服 电 动 机 驱 动 焊 钳的移动电极,电极对工件可以柔性接触,减轻电极冲击2. 中频焊接控器特点焊 钳 焊 接 电 流 为 直 流 , 焊 接 效 率 高
9、 , 焊 接 质 量好 , 同 时 采 用 3相 电 源 供 电 , 与 单 相 电 源 相 比 对 电 网 的 冲击小,输出相对稳定,见图8。(下转第 36页)热加工焊接与切割 2010年 第8期 31显 , 仍 然 需 要 进 口 , 影 响 了 我 国 焊 接 机 器 人 的 价 格 竞 争 力 。第 二 , 中 国 的 焊 接 机 器 人 还 没 有 形 成 自 己 的 品 牌。虽然已经拥有一批企业从事机器人的开发,但是都 没有形成较大的规模,缺乏市场的品牌认知度,在焊接 机器人市场方面一直面临国外焊接机器人品牌的打压。 第 三 , 焊 接 机 器 人 产 业 化 需 要 国 家 的
10、持 续 支 持 政 策。焊接机器人作为高新技术产品,应该比照新能源中 的电动汽车,出台相应的扶植政策。如今,已经有一批 机 器 人 企 业 根 据 市 场 需 求 , 自 行 研 制 或 与 科 研 院 所 合 作,进行机器人产业化开发。可以预见,我国的焊接机 器人产业不久后将会作为一种在国民经济中占据重要地 位的产业而存在。中国机器人产业化正处于关键的转折 点,如果政府的扶植力度再向前推进一步,中国的机器 人 产 业 将 会 越 过 目 前 的 “临 界 期 ”, 跨 上 一 个 新 的 台阶,进入快速发展阶段。 为 此 , 针 对 我 国 焊 接 机 器人 研 究 发 展 所 存 在 的
11、问题提出如下建议: 首 先 , 在 焊 接 机 器 人 产 业 化 的 认识 和 定 位 上 , 以市场需求为导,通过国家政策对焊接机器人产业发展进 行专项立项;以企业为主体,推动产学研联盟建设,形 成强大的研发、生产、销售及应用队伍,摆脱国外的垄断,降低成本,提高国产焊接机器人的价格竞争力。其 次 , 在 新 一 代 智 能 化 焊 接 机 器 人 的 技 术 研 究 方 向上加大研发力度。例如,新一代智能控制技术,关键 单元部件制造技术,离线编程和仿真技术,产业化制造 技术,故障远程诊断与修复技术,多智能体焊接机器人 协 调 技 术 , 复 杂 机 电 系 统 机 构 优 化 设 计 技
12、术 , 具 有 柔 性、高度加速技术,大负载机器人机构动力学建模、辨 识及控制技术、特种焊接技术等。5. 结语总 之 , 在 2009年 的 三 大 焊 接 展 会 中 , 来 自 世 界 各地的焊接新产品、新技术、新工艺使参观者眼界大开, 同时也折射出焊接行业未来的发展趋势。特别是欧美等 发 达 国 家 对 焊 接 机 器 人 技 术 的 研 究 非 常 深 入 、 非 常 系 统,不仅外形美观、性能稳定、可靠性好,而且技术特 点非常鲜明,价格越来越低,这些都值得国内学习与借 鉴。可以说,三大展会为国内外焊接机器人技术提供了 展示的舞台,也把国内外焊接设备与技术进步推向一个 崭新的阶段,更为
13、我国焊接设备与技术的发展,尤其是 为我国焊接机器人的研究发展指明了方向,即由单一的 单机示教再现型焊接机器人向以智能化为核心的柔性加工单元(系统)方向发展。 ( 20100318)(上接第31页)3. 自动电极修磨器特点自 动 电 极 修 磨 器 与 人 工 修 磨 相 比 效 率 高 , 修 磨 质 量 稳 定 ; 自 动 电 极 修 磨 器 由 电 动机 、 控 制 器 及 吹 屑 装 置 构 成 。 用 于 电 极 帽 磨 损 长 度 检 测 的 压 板 也 安 装 在 修 磨 器 上 , 这 样便于修磨后的长度检测。三、结语在 从 日 本 引 进 、 消 化 白 车 身 自 动 生 产
14、 线 的 过 程 中 , 我 们 总 结 出 点 焊 机 器 人 控 制 系 统 特 点 。 在 产 能 扩 张 中 增 加 的 28台 点 焊 机 器 人 , 在 新 工 厂 建 设 中 使 用 的 150 多 台 点 焊 机 器 人 , 都 是 结 合 机 器 人 系 统 的 上 述 结 构 特 点 具 体 配 置 的 。 这 里 把 应 用 的 一 些 特 点 介 绍 给 大 家 , 希 望 与 专 家 进 行 机 器 人 应 用 技 术 经 验 方 面 的 交 流 , 促 进 机 器 人 应 用 系 统 的 技 术 进步。(20100220)4. 循环水控制部分特点在 机 器 人 焊
15、接 变 压 器 和 焊 钳 的 水 回 路 上 安 装 流 量 开 关 , 可 设 置 水 流 量 的 上 限 和 下限 。 在 水 路 的 截 流 阀 接 通 状 态 下 , 如 果 流 量 小 于 下 限 时 , 则 系 统 停 止 工 作 ; 如 果 流 量 大于上限,水路可能泄露,系统立刻关断截流阀,防止循环水大量泄露,见图9。热加工36 2010年 第8期 焊接与切割file:/D|/ 我的资料 /Desktop/ 新建文本文档 .txtAppliance Error (configuration_error)Your request could not be processed because of a configuration error: Could not connect to LDAP server.For assistance, contact your network support team.file:/D|/ 我的资料 /Desktop/ 新建文本文档 .txt2012-07-12 20:42:52