一種大型罐體機器人自動化焊接工作站的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及汽車制造技術(shù)領(lǐng)域機械，具體涉及一種大型罐體機器人自動化焊接工作站。
【背景技術(shù)】
[0002]在罐式汽車生產(chǎn)過程中，與罐式汽車相關(guān)的技術(shù)主要有生產(chǎn)技術(shù)、設(shè)計技術(shù)和測試技術(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)系到整個工程質(zhì)量、施工效率、施工成本、以及運行期間的安全可靠性和經(jīng)濟效益。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，焊接速度很慢，焊接效率低，焊接生產(chǎn)周期長，時間成本高，全部使用人工進行焊接生產(chǎn)，人力成本高，焊接過程對人具有危險性，焊接質(zhì)量會隨人的隨意性無法保證。②采用罐體焊接專機，常用的罐體焊接專機主要有環(huán)焊縫自動焊接專機、縱焊縫自動焊接專機、環(huán)焊縫和縱焊縫自動焊接專機。環(huán)焊縫自動焊接專機與縱焊縫自動焊接專機雖然有較快的焊接速度，在一定程度上節(jié)約了時間成本，但其焊接加工的范圍卻僅限于單一的環(huán)焊縫或縱焊縫，自動化程度太低，焊接質(zhì)量任然無法完全滿足罐體焊接加工的需要；而環(huán)焊縫和縱焊縫自動焊接專機雖然同樣擁有較快的焊接速度，且也能夠同時完成環(huán)焊縫和縱焊縫自動焊接工作，但部分設(shè)備對罐體的長度有嚴格的限制，無法對部分大型罐體進行加工，其焊接范圍也僅限于環(huán)焊縫和縱焊縫，對其他附件及角焊縫仍無法實現(xiàn)完全的自動化焊接，焊接不具備“柔性”無法根據(jù)焊縫的實際情況進行焊接加工，焊接質(zhì)量也無法完全滿足罐體焊接加工的需要，性價比不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的是克服現(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器人自動化焊接工作站。
[0004]為實現(xiàn)以上目的，本實用新型的技術(shù)解決方案是:一種大型罐體機器人自動化焊接工作站，包括焊接系統(tǒng)和PLC自動化控制系統(tǒng)，所述PLC自動化控制系統(tǒng)通過網(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、變位機和機架，所述機架套裝在滑軌上，所述變位機位于兩條滑軌的中心線上，所述機架上安裝有六軸聯(lián)動機器人，所述六軸聯(lián)動機器人上固定有焊槍。
[0005]所述PLC自動化控制系統(tǒng)包括電源供給單元、ESC安全系統(tǒng)、伺服驅(qū)動器、RDC數(shù)模信號轉(zhuǎn)換模塊、工控機和KCP示教器。
[0006]所述伺服驅(qū)動器包括驅(qū)動器KSD01?KSD09，所述驅(qū)動器KSD01?KSD06通過電機電纜與六軸聯(lián)動機器人的1?6軸伺服電機相連接，驅(qū)動器KSD07?KSD08分別與機架X軸伺服電機和機架Z軸私服電機相連接，驅(qū)動器KSD09與變位機旋轉(zhuǎn)軸伺服電機相連接。
[0007]所述焊槍上安裝有激光跟蹤裝置。
[0008]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點:
[0009]1、本實用新型通過六軸聯(lián)動機器人來控制焊槍的移動，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0.1mm，焊接質(zhì)量好，變形小，而且由于六軸聯(lián)動機器人空間動作靈活自如，能使焊槍移動到罐體各個部位，可對各種焊縫形式進行焊接加工。
[0010]2、本實用新型焊接過程一次性完成，中途無其他操作，在程序的控制下，可對罐體的縱焊縫、環(huán)焊縫、角焊縫及其他附件一次性焊接完成。
[0011]3、本實用新型采用了領(lǐng)先的三線激光視覺跟蹤技術(shù)，增強焊接單元對外部環(huán)境的適應(yīng)能力，可根據(jù)焊縫實際情況規(guī)劃焊接路徑，實時調(diào)整焊接姿態(tài)，解決了罐體重復裝夾出現(xiàn)焊縫偏差的問題。
[0012]4、本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)置合理，制作成本低，工作穩(wěn)定性高，將機器人倒掛安裝在橫梁上，不僅減輕了機器人的負荷，也使機器人的運行動作更為自如，工作區(qū)域大，安全性好。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型中焊接系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2是圖1的主視圖。
[0015]圖3是圖1中機架上裝部分結(jié)構(gòu)示意圖(側(cè)視圖)。
[0016]圖4是本實用新型控制系統(tǒng)的布線安裝圖。
[0017]圖中:滑軌1，機架2，變位機3，六軸聯(lián)動機器人4，焊槍5，激光跟蹤裝置6，導軌滑塊7，立柱8，齒輪齒條傳動系統(tǒng)9，爬梯10，橫梁11，護欄12，Z軸滑臺座13，機器人安裝座14，機器人底座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，變位機夾爪23。
【具體實施方式】
[0018]以下結(jié)合【附圖說明】和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0019]參見圖1-圖4，一種大型罐體機器人自動化焊接工作站，包括焊接系統(tǒng)和PLC自動化控制系統(tǒng)，所述PLC自動化控制系統(tǒng)通過網(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3和機架2，所述滑軌1安裝在地面基座上，滑軌1通過導軌滑塊7與立柱8相連，同時，立柱8與滑軌1由齒輪齒條傳動系統(tǒng)9實現(xiàn)傳動，，實現(xiàn)立柱8在滑軌1上移動(機床X軸移動)，在立柱8上安設(shè)有爬梯10，立柱8通過螺栓與橫梁11相連，橫梁11上安設(shè)有護欄12，橫梁11側(cè)面安裝機床Z軸滑臺座13，Z軸滑臺座13通過導軌滑塊系統(tǒng)與機器人安裝座14相連，實現(xiàn)機床Z軸的上下移動，六軸聯(lián)動機器人4通過機器人底座15與機器人安裝座14相連，機器人底座15通過第一旋轉(zhuǎn)軸16與機器人第一軸A相連，實現(xiàn)機器人的旋轉(zhuǎn)，機器人第一軸A通過第二旋轉(zhuǎn)軸17與機器人第二軸B相連，實現(xiàn)機器人上臂上下擺動，機器人第二軸B通過第三旋轉(zhuǎn)軸18與機器人第三軸C相連，實現(xiàn)機器人下臂的上下擺動，機器人第三軸C通過第四旋轉(zhuǎn)軸19與機器人第四軸D相連，實現(xiàn)機器人第四D軸繞機器人第三軸C的軸線方向旋轉(zhuǎn)，機器人第四軸D通過第五旋轉(zhuǎn)軸20與第五軸E相連，實現(xiàn)機器人第五軸E上下擺動，機器人第五軸E通過第六旋轉(zhuǎn)軸21與機器人第六軸F相連，實現(xiàn)機器人第六軸F繞機器人第五軸E軸心方向旋轉(zhuǎn)，機器人第六軸F前端安裝焊槍5，實現(xiàn)機器人的焊接，焊槍5上安裝有焊縫激光跟蹤裝置6，實現(xiàn)機器人焊接姿態(tài)的調(diào)整。在機床橫梁正下方安裝有裝夾罐體的變位機3，變位機3安設(shè)在與地面基座相連的地軌22上，實現(xiàn)兩變位機之間的距離調(diào)整，焊接罐體通過變位機夾爪23夾裝在兩變位機之間。
[0020]所述PLC自動化控制系統(tǒng)包括六大工作部分:
[0021](1)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)過變壓，輔助電源向工控機、安全模塊、電機制動、電池等模塊提供27V直流電，主電源向各伺服驅(qū)動器提供600V電壓。
[0022](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、示教器及外圍設(shè)備連接，對整個系統(tǒng)進行電路保護。
[0023](3)伺服驅(qū)動器(KSD):與工控機間采用INTERBUS總線方式通訊，包括驅(qū)動器KSD01?KSD09，所述驅(qū)動器KSD01?KSD06通過電機電纜與六軸聯(lián)動機器人4的1?6軸伺服電機相連接，實時控制六軸聯(lián)動機器人4上的6軸運動，驅(qū)動器KSD07?KSD08分別與機架X軸伺服電機和機架Z軸私服電機相連接，用來控制機架2及機器人安裝座14的運動，驅(qū)動器KSD09與變位機旋轉(zhuǎn)軸伺服電機相連接，用來控制變位機3旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動角度。
[0024](4) RDC數(shù)模信號轉(zhuǎn)換模塊:由旋轉(zhuǎn)變壓器將位置及溫度信號反饋給RDC，進行數(shù)模轉(zhuǎn)換后傳輸?shù)焦た貦C內(nèi)DSE-1BS卡，數(shù)據(jù)處理后通過主電源，控制各驅(qū)動器對伺服電機進行驅(qū)動。
[0025](5)工控機:整個控制系統(tǒng)的中樞部分，負責與主電源、安全回路、RDC及外圍設(shè)備進行信號交換和處理，除標準配置外，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，實現(xiàn)雙環(huán)控制)。
[0026](6) KCP示教器:機器人示教編程，變量、參數(shù)設(shè)置工具，負責所有人機交互操作。
[0027]本實用新型的工作過程為:
[0028]1)將待焊接罐體固定在變位機上，并初始化PLC自動化控制系統(tǒng)，確認機器人各軸角度、零點是否正確；
[0029]2)預先設(shè)計好六軸聯(lián)動機器人、機架、變位機運動的參考坐標系，并將焊槍移動到初始坐標點，使焊槍的定位精度小于0.2mm ；
[0030]3)采用CMT冷金屬過渡焊接技術(shù)開始焊接，驅(qū)動器KSD01?KSD06控制六軸聯(lián)動機器人4上1?6軸的運動軌跡，驅(qū)動器KSD07?KSD08控制機架2及機器人安裝座14的運動軌跡，驅(qū)動器KSD09控制變位機3的運動軌跡，焊槍在焊接的過程中可根據(jù)激光跟蹤裝置的信息反饋規(guī)劃焊接路徑，實時調(diào)整焊接姿態(tài)，完成對罐體焊縫的焊接。
【主權(quán)項】
1.一種大型罐體機器人自動化焊接工作站，包括焊接系統(tǒng)和PLC自動化控制系統(tǒng)，所述PLC自動化控制系統(tǒng)通過網(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、變位機和機架，所述機架套裝在滑軌上，所述變位機位于兩條滑軌的中心線上，所述機架上安裝有六軸聯(lián)動機器人，所述六軸聯(lián)動機器人上固定有焊槍。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型罐體機器人自動化焊接工作站，其特征在于:所述PLC自動化控制系統(tǒng)包括電源供給單元、ESC安全系統(tǒng)、伺服驅(qū)動器、RDC數(shù)模信號轉(zhuǎn)換模塊、工控機和KCP示教器。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大型罐體機器人自動化焊接工作站，其特征在于:所述伺服驅(qū)動器包括驅(qū)動器KSD01?KSD09，所述驅(qū)動器KSD01?KSD06通過電機電纜與六軸聯(lián)動機器人的1?6軸伺服電機相連接，驅(qū)動器KSD07?KSD08分別與機架X軸伺服電機和機架Z軸私服電機相連接，驅(qū)動器KSD09與變位機旋轉(zhuǎn)軸伺服電機相連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型罐體機器人自動化焊接工作站，其特征在于:所述焊槍上安裝有激光跟蹤裝置。
【專利摘要】一種大型罐體機器人自動化焊接工作站，包括焊接系統(tǒng)和PLC自動化控制系統(tǒng)，所述PLC自動化控制系統(tǒng)通過網(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、變位機和機架，所述機架套裝在滑軌上，所述變位機位于兩條滑軌的中心線上，所述機架上安裝有六軸聯(lián)動機器人，所述六軸聯(lián)動機器人上固定有焊槍。本實用新型可實現(xiàn)焊接系統(tǒng)全自動化，焊縫更加光滑平整，且焊接精度高，其空間定位精確度可達0.1mm，焊接質(zhì)量好，變形小，而且由于六軸聯(lián)動機器人空間動作靈活自如，能使焊槍移動到罐體各個部位，可對各種焊縫形式進行焊接加工。
【IPC分類】B23K101/12, B23K37/047, B23K31/02, B23K37/02
【公開號】CN204954184
【申請?zhí)枴緾N201520514938
【發(fā)明人】楊永康, 黃利文, 王兵, 景超, 鄭廷洲, 彭宗海, 石磊, 田偉
【申請人】湖北省齊星汽車車身股份有限公司
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年7月15日