近年來(lái)，焊接機(jī)器人在我國(guó)汽車工業(yè)中得到了大量應(yīng)用，每年有近千臺(tái)的焊接機(jī)器人投入汽車生產(chǎn)中。除了汽車整裝廠使用大量機(jī)器人焊接外，在汽車零部件工廠也有大量的應(yīng)用，特別是在汽車底盤件的生產(chǎn)。由于底盤件是汽車的重要結(jié)構(gòu)安全件，其焊接質(zhì)量對(duì)汽車的安全性起決定作用，因此大都采用機(jī)器人來(lái)焊接。
機(jī)器人焊接生產(chǎn)線設(shè)備構(gòu)成
圖1，副車架
圖2，控制臂
圖3，后拖曳臂
該機(jī)器人焊接生產(chǎn)線主要用于轎車底盤件的左右控制臂總成、副車架總成、左右后拖曳臂總成的焊接，工件如圖1，圖2 9 u. S- `, z2 Q% u
圖3所示。在選擇生產(chǎn)線的設(shè)備時(shí)主要考慮以下幾個(gè)方面： * L: V" i5 k% D. f# [2 N# F. m
1）滿足生產(chǎn)綱領(lǐng)；
2）生產(chǎn)線具有很好的柔性；
3）焊接質(zhì)量滿足產(chǎn)品要求；
對(duì)于副車架總成的焊接，根據(jù)其焊縫的分布特點(diǎn)，采用雙機(jī)器人同時(shí)對(duì)稱施焊，可有效控制焊接時(shí)產(chǎn)生的扭曲變形。通過(guò)對(duì)三種工件總成焊接時(shí)焊縫數(shù)量、焊縫長(zhǎng)度的統(tǒng)計(jì)，以及對(duì)焊縫分布特點(diǎn)的分析，結(jié)合機(jī)器人焊接的特點(diǎn)，為了滿足單班制、251天，年產(chǎn)6萬(wàn)套/年的生產(chǎn)綱領(lǐng)，該機(jī)器人焊接生產(chǎn)線共由8套機(jī)器人焊接工作站組成。其中左右控制臂總成的焊接由4套單機(jī)器人焊接工作站完成，副車架總成的焊接由3套雙機(jī)器人焊接工作站完成，左右后拖曳臂總成的焊接由一套雙機(jī)器人焊接工作站完成。各機(jī)器人焊接工作站的焊縫數(shù)量及焊接節(jié)拍如表1所示。每個(gè)機(jī)器人焊接工作站都配置有焊槍清理器和一套頭尾架焊接變位機(jī)，變位機(jī)可與機(jī)器人之間協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。
其中輔助時(shí)間包括機(jī)器人空行程時(shí)間、裝卸件時(shí)間和焊槍清理時(shí)間。機(jī)器人空行程時(shí)間按照每條焊縫3s計(jì)算，裝卸件時(shí)間和焊槍清理時(shí)間按30s計(jì)算。計(jì)算機(jī)器人的焊接時(shí)間時(shí)取機(jī)器人的焊接速度為8mm/s。
副車架機(jī)器人工作站布局圖如下所示。
圖4，副車架雙機(jī)器人焊接工作站平面布局圖
機(jī)器人焊接工裝夾具設(shè)計(jì)要點(diǎn)
（1）機(jī)器人焊接夾具采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計(jì)，電控氣動(dòng)夾緊的定位方式。由人工裝卸工件，操作完畢，發(fā)出允許工作的信號(hào)后自動(dòng)控制夾緊、放松動(dòng)作；
（2）采用標(biāo)準(zhǔn)接口，水、電、氣采用快換接頭，滿足柔性生產(chǎn)的要求；
（3）左右控制臂總成、副車架及左右后拖曳臂總成三種工件的共同特點(diǎn)就是焊縫長(zhǎng)度長(zhǎng)、數(shù)量多。由于焊接時(shí)有大量的熱輸入，如果夾具設(shè)計(jì)不合理，焊接后會(huì)產(chǎn)生很大的焊接變形，影響尺寸精度。因此如何控制焊接變形是焊接夾具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。在夾具設(shè)計(jì)時(shí)采用以下幾個(gè)措施：
（a）在長(zhǎng)焊縫的定位夾緊部位采用整體銅材，并通水冷卻，提高夾具的散熱效果；
（b）采用具有自鎖功能的壓緊氣缸；
（c）副車架殼體由高強(qiáng)鋼沖壓而成，難免有很大的彈性變形，在總成夾具中采用TOX氣-液轉(zhuǎn)換缸壓緊，保證足夠的壓緊力。
（4）為了裝卸工件方便，保證裝卸工件時(shí)有很大的開敞性，將夾具體安裝在滑動(dòng)導(dǎo)軌上，通過(guò)氣缸帶動(dòng)，工件安裝好后，焊接時(shí)夾具體自動(dòng)滑入壓緊區(qū)壓緊，焊接完成后夾具自動(dòng)打開，夾具體滑出到裝卸工位。
機(jī)器人焊接工作站的控制系統(tǒng)
PLC控制系統(tǒng)用于機(jī)器人系統(tǒng)及其周邊裝置的協(xié)調(diào)與控制，可實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)定、系統(tǒng)編程、工作狀態(tài)顯示及故障報(bào)警顯示。
PLC采用SIMATIC S7-300，通過(guò)Profibus DP總線與夾具上兩個(gè)ET200S遠(yuǎn)程I/O模塊互聯(lián)。采用這種結(jié)構(gòu)既可減少現(xiàn)場(chǎng)接線，又可提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性；同時(shí)由于ET200S具有熱插拔和易于擴(kuò)展的特點(diǎn)，使系統(tǒng)擴(kuò)展和維護(hù)非常方便。其中一個(gè)ET200S模塊用于夾具信號(hào)連接及動(dòng)作控制，另一個(gè)ET200S模塊用于夾具自動(dòng)識(shí)別（通過(guò)短路線短接不同的輸入信號(hào)區(qū)別不同的夾具，簡(jiǎn)單又可*），通過(guò)HMI SIMATIC-TP-170B觸摸屏作為人機(jī)界面，實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)各部分的狀態(tài)，提高系統(tǒng)診斷和故障排除速度。
焊接生產(chǎn)線的特點(diǎn)
在生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)過(guò)程中，生產(chǎn)線的柔性和安全性是兩個(gè)重要的原則。
1、生產(chǎn)線的柔性，主要體現(xiàn)在下列幾個(gè)方面：
（1）所有焊接設(shè)備及工裝夾具具有互換性、通用性，通過(guò)更換夾具即可快速實(shí)現(xiàn)多種產(chǎn)品的生產(chǎn)要求，更換時(shí)間不超過(guò)10分鐘；
（2）機(jī)器人工作站具有互換性、通用性，整個(gè)焊接區(qū)有一個(gè)公用底板，底板上各方向均設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)5噸*車搬運(yùn)孔，易搬運(yùn)；
（3）工裝夾具與安裝支座連接標(biāo)準(zhǔn)化，水、電、氣等采用標(biāo)準(zhǔn)快速連接，以適應(yīng)柔性生產(chǎn)的要求；
（4）柔性控制。更換不同夾具時(shí)，只需要在觸摸屏上選擇相應(yīng)的工件號(hào)即可，通過(guò)與夾具自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行比較，如果相同，則自動(dòng)調(diào)用焊接程序，如果選擇錯(cuò)誤，則報(bào)警提示。
2、生產(chǎn)線的安全性設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在下列幾個(gè)方面：
（1）采用封閉式機(jī)器人焊接防護(hù)房，配有焊接煙塵凈化裝置；
（2）機(jī)器人程序啟動(dòng)采用雙手按鈕；
（3）焊接房安裝有自動(dòng)卷簾門，焊接時(shí)關(guān)閉，防止焊接弧光對(duì)人員的傷害，在門的上下分別設(shè)有到位開關(guān)以檢測(cè)門的工作狀態(tài)（開/關(guān)），同時(shí)在門的開關(guān)兩個(gè)位置分別設(shè)有位置鎖（防止松動(dòng)裝置及門的誤動(dòng)作）；
（4）在自動(dòng)卷簾門內(nèi)地面300mm高度設(shè)有安全光幕，采用30o傾斜布置，光幕長(zhǎng)度600mm，在自動(dòng)工作狀態(tài)下，如有人進(jìn)入焊接房或在夾具操作位置有人，機(jī)器人及變位機(jī)自動(dòng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
通過(guò)對(duì)機(jī)器人周邊裝置及控制系統(tǒng)的柔性設(shè)計(jì)，焊接機(jī)器人的柔性特點(diǎn)會(huì)得到更充分的發(fā)揮，從而滿足日益加劇的多品種、小批量的生產(chǎn)要求，為企業(yè)參與激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)提供有利的加工手段。 | 
發(fā)表于 2007-5-14 15:53:53
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