CN102513751A - 一种焊接机器人及其焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种焊接机器人及其焊接方法，其中，所述焊接机器人包括：机器人本体、焊枪、夹具、机器人控制装置及PLC控制装置，所述机器人本体连接焊枪、机器人控制装置，所述PLC控制装置连接夹具和机器人控制装置。通过本发明提供的焊接机器人及其焊接方法，能够自动完成焊接过程，并可以由PL控制装置来控制焊接速度的快慢。同时，与传统的由人工进行焊接相比，有效提高焊接过程的自动化程度及产品的质量，减少操作者的劳动强度，节约了时间，降低了成本，具有很强的市场竞争力。

Description

一种焊接机器人及其焊接方法

技术领域

本发明涉及汽车制造技术领域，尤其涉及一种焊接机器人及其焊接方法。

背景技术

机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。

现代汽车工业发展迅猛，车型更新日新月异，产品品质不断提高，生产规模越来越大。许多过去由人工完成的制造工艺过程正逐渐由先进的机械自动化生产设备来实现，由此引发了对机械自动化制造工艺设备及生产线越来越多的需求。如何使焊接机器人完全取代人工，同时又能够很好地保证焊接质量，是当前研究的方向之一。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种焊接机器人及其焊接方法，旨在解决现有的汽车焊装过程中，采用人工进行焊接，从而使得生产效率低下的问题。

本发明的技术方案如下：

一种焊接机器人，设置在汽车焊装生产线上，其中，所述焊接机器人包括：机器人本体、焊枪、夹具、机器人控制装置及PLC控制装置。其中，所述机器人本体连接焊枪、机器人控制装置，所述PLC控制装置连接夹具和机器人控制装置。

所述的焊接机器人，其中，所述机器人控制装置和所述机器人本体通过电机供电电缆及编码器线连接。

所述的焊接机器人，其中，所述焊枪为伺服焊枪。

所述的焊接机器人，其中，所述焊接机器人进一步包括：

初始化模块，用于对机器人进行初始化；

零点确认模块，用于确认机器人各轴角度、零点是否准确；

地址分配模块，用于设置机器人控制装置主网络地址、机器人从网络地址，并根据实际需要定义笛卡尔坐标，确定焊枪的坐标；

机器人编程模块，用于设定焊枪运动轨迹，设定I/O信号与外界的交互程序；

通讯模块，用于与PLC控制装置交互信号，指挥PLC控制装置来控制所述焊枪进行焊接；

焊接控制模块，用于根据预先设定的焊枪运动轨迹控制焊枪和夹具运动，完成焊接；

所述初始化模块、零点确认模块、地址分配模块、机器人编程模块、通讯模块和焊接控制模块依次连接。

一种所述的滚边机器人的焊接方法，其中，所述方法包括以下步骤：

S1、焊接机器人装配在汽车焊装生产线的焊接工位上；

S2、焊接机器人通电后初始化；

S3、确认机器人各轴角度、零点是否准确；

S4、设置机器人控制装置主网络地址、机器人从网络地址，并根据实际需要定义笛卡尔坐标，确定焊枪的坐标；

S5、校正预先设定的焊枪运动轨迹与实际偏差；

S6、调试优化焊接轨迹，与 PLC控制装置通信，控制焊枪和夹具运动，完成焊接。

有益效果：本发明提供的焊接机器人及其焊接方法，能够自动完成焊接过程，并可以由PL等级控制装置来控制焊接速度的快慢。同时，与传统的由人工进行焊接相比，有效提高焊接过程的自动化程度及产品的质量，减少操作者的劳动强度，节约了时间，降低了成本，具有很强的市场竞争力。

附图说明

图1为本发明的焊接机器人的结构框图。

图2为本发明的焊接机器人的焊接方法的流程图。

具体实施方式

本发明提供一种焊接机器人及其焊接方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，其为本发明的焊接机器人的结构框图。如图所示，所述焊接机器人包括：机器人本体100、焊枪200、夹具300、机器人控制装置400及PLC控制装置500。其中，所述机器人本体100连接焊枪200、机器人控制装置400，所述PLC控制装置500连接夹具300和机器人控制装置400。

具体来说，所述机器人本体100用于根据机器人控制装置400发出的指令，来做出各种动作，从而带动与其相连的焊枪200（在本实施例中，所述焊枪为伺服焊枪）对工件进行焊接。夹具300用于对工件进行固定，主要包括夹紧和定位，从而配合焊枪200来进行焊接操作。PLC控制装置通过采集机器人控制装置与PLC控制装置的交互信号，从而指挥所述夹具完成夹紧和打开动作。所述PLC（Programmable Logic Controller）是可编程逻辑控制器。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。

进一步地，，所述机器人控制装置和所述机器人本体通过电机供电电缆及编码器线连接，所述PLC控制装置和所述机器人控制装置其相互之间的通信可以通过Devicenet连接。Devicenet是90年代中期发展起来的一种基于CAN（Controller Area Network）技术的低成本、高性能的通信网络，最初由美国Rockwell公司开发应用。其是一种低成本的通讯总线。它将工业设备（如：限位开关，光电传感器，阀组，马达启动器，过程传感器，条形码读取器，变频驱动器，面板显示器和操作员接口）连接到网络，从而消除了昂贵的硬接线成本。直接互连性改善了设备间的通讯，并同时提供了相当重要的设备级诊断功能，这是通过硬接线I/O接口很难实现的。它在提供多供货商同类部件间的可互换性的同时，减少了配线和安装工业自动化设备的成本和时间。DeviceNet不仅仅使设备之间以一根电缆互相连接和通讯，更重要的是它给系统所带来的设备级的诊断功能。该功能在传统的I/O上是很难实现的。

另外，所述焊接机器人进一步包括：初始化模块、零点确认模块、地址分配模块、机器人编程模块、通讯模块和焊接控制模块。所述初始化模块、零点确认模块、地址分配模块、机器人编程模块、通讯模块和焊接控制模块依次连接。其中，所述初始化模块，用于对机器人进行初始化（一般在焊接机器人上电后进行）；所述零点确认模块，用于确认机器人各轴角度、零点是否准确；所述地址分配模块，用于设置机器人控制装置主网络地址、机器人从网络地址，并根据实际需要定义笛卡尔坐标，确定焊枪的坐标；所述机器人编程模块用于设定焊枪运动轨迹，设定I/O信号与外界的交互程序；所述通讯模块，用于与PLC控制装置交互信号，指挥PLC控制装置来控制所述焊枪进行焊接；所述焊接控制模块用于根据预先设定的焊枪运动轨迹控制焊枪和夹具运动，完成焊接。

下面提供一段相应的代码来解释上述功能是如何实现的：应当理解的是，可以采用其他形式的代码来实现，不限于所述举例。

MOVJ C00010 BC00010 EC00010 VJ=100.00 PL=3 轴运动 包括7轴滑台 私服焊钳位置等级 2

'WAIT DROP

DOUT OT#(4) ON  与所在工位没有干涉，工位中的 夹具可以自由动作

DOUT OT#(10) ON 与其他1机器人无干涉 其他1机器人可以自由动作 

DOUT OT#(11) ON  与其他2机器人无干涉 其他2机器人可以自由动作

DOUT OT#(33) ON  机器人请求 PLC 进行一次焊接 

WAIT IN#(33)=ON  夹具位置等条件，位置正确，可以进行一次进入焊接

DOUT OT#(41) OFF  进入工位区域 夹具不允许再动作 

DOUT OT#(5) OFF  与工位区域干涉，不许再动作

MOVJ C00011 BC00011 EC00011 VJ=100.00 PL=2  轴运动 包括7轴滑台 私服焊钳 速度100% 位置等级 2

MOVJ C00012 BC00012 EC00012 VJ=100.00 PL=1

MOVJ C00013 BC00013 EC00013 VJ=100.00 PL=1

MOVL C00014 BC00014 EC00014 V=400.0 PL=0 直线运动 包括7轴滑台 私服焊钳 速度400mm/s 位置等级 2

 'DROP

DOUT OT#(34) ON  请求2次焊接 1次焊接结束后 需要对应的夹具动作。

WAIT IN#(37)=ON 允许进入 2次焊接

MOVL C00015 BC00015 EC00015 V=166.7 PL=0  直线运动 包括7轴滑台 私服焊钳 速度166.7mm/s 位置等级 2

MOVJ C00016 BC00016 EC00016 VJ=100.00 PL=2 

MOVJ C00017 BC00017 EC00017 VJ=100.00 PL=2

MOVJ C00018 BC00018 EC00018 VJ=100.00 PL=3

DOUT OT#(33) OFF  2次进入 夹具区域，夹具不许再动作

'WAIT WELD

MOVJ C00019 BC00019 EC00019 VJ=100.00 PL=3

MOVJ C00020 BC00020 EC00020 VJ=100.00 PL=2

MOVJ C00021 BC00021 EC00021 VJ=100.00 PL=2

MOVJ C00022 BC00022 EC00022 VJ=100.00 PL=0

另外，本发明还提供了一种上述的焊接机器人的焊接方法，如图2所示，所述方法包括以下步骤：

S1、焊接机器人装配在汽车焊装生产线的焊接工位上；

S2、焊接机器人通电后初始化；

S3、确认机器人各轴角度、零点是否准确；

S4、设置机器人控制装置主网络地址、机器人从网络地址，并根据实际需要定义笛卡尔坐标，确定焊枪的坐标；

S5、校正预先设定的焊枪运动轨迹与实际偏差；

S6、调试优化焊接轨迹，与 PLC控制装置通信，控制焊枪和夹具运动，完成焊接。

综上所述，本发明提供的一种焊接机器人及其焊接方法，其中，所述焊接机器人包括：机器人本体、焊枪、夹具、机器人控制装置及PLC控制装置，所述机器人本体连接焊枪、机器人控制装置，所述PLC控制装置连接夹具和机器人控制装置。通过本发明提供的焊接机器人及其焊接方法，能够自动完成焊接过程，并可以由PL控制装置来控制焊接速度的快慢。同时，与传统的由人工进行焊接相比，有效提高焊接过程的自动化程度及产品的质量，减少操作者的劳动强度，节约了时间，降低了成本，具有很强的市场竞争力。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种焊接机器人，设置在汽车焊装生产线上，其特征在于，所述焊接机器人包括：机器人本体、焊枪、夹具、机器人控制装置及PLC控制装置；

其中，所述机器人本体连接焊枪、机器人控制装置，所述PLC控制装置连接夹具和机器人控制装置。

2.根据权利要求1所述的焊接机器人，其特征在于，所述机器人控制装置和所述机器人本体通过电机供电电缆及编码器线连接。

3.根据权利要求1所述的焊接机器人，其特征在于，所述焊枪为伺服焊枪。

4.根据权利要求1所述的焊接机器人，其特征在于，所述焊接机器人进一步包括：

初始化模块，用于对机器人进行初始化；

零点确认模块，用于确认机器人各轴角度、零点是否准确；

地址分配模块，用于设置机器人控制装置主网络地址、机器人从网络地址，并根据实际需要定义笛卡尔坐标，确定焊枪的坐标；

机器人编程模块，用于设定焊枪运动轨迹，设定I/O信号与外界的交互程序；

通讯模块，用于与PLC控制装置交互信号，指挥PLC控制装置来控制所述焊枪进行焊接；

焊接控制模块，用于根据预先设定的焊枪运动轨迹控制焊枪和夹具运动，完成焊接；

所述初始化模块、零点确认模块、地址分配模块、机器人编程模块、通讯模块和焊接控制模块依次连接。

5.一种权利要求1所述的滚边机器人的焊接方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、焊接机器人装配在汽车焊装生产线的焊接工位上；

S2、焊接机器人通电后初始化；

S3、确认机器人各轴角度、零点是否准确；

S4、设置机器人控制装置主网络地址、机器人从网络地址，并根据实际需要定义笛卡尔坐标，确定焊枪的坐标；

S5、校正预先设定的焊枪运动轨迹与实际偏差；

S6、调试优化焊接轨迹，与 PLC控制装置通信，控制焊枪和夹具运动，完成焊接。