CN104942459A - 一种大型罐体机器人自动化焊接工作站 - Google Patents
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Abstract
一种大型罐体机器人自动化焊接工作站,包括焊接系统和PLC自动化控制系统,所述PLC自动化控制系统通过网络总线与焊接系统相连接,其特征在于:所述焊接系统包括滑轨、变位机和机架,所述机架套装在滑轨上,所述变位机位于两条滑轨的中心线上,所述机架上安装有六轴联动机器人,所述六轴联动机器人上固定有焊枪。本发明可实现焊接系统全自动化,焊缝更加光滑平整,且焊接精度高,其空间定位精确度可达0.1mm,焊接质量好,变形小,而且由于六轴联动机器人空间动作灵活自如,能使焊枪移动到罐体各个部位,可对各种焊缝形式进行焊接加工。
Description
技术领域
本发明涉及汽车制造技术领域机械,具体涉及一种大型罐体机器人自动化焊接工作站。
背景技术
在罐式汽车生产过程中,与罐式汽车相关的技术主要有生产技术、设计技术和测试技术,生产技术中罐体的焊接生产尤为重要,罐体焊接的质量,直接关系到整个工程质量、施工效率、施工成本、以及运行期间的安全可靠性和经济效益。在现有技术中,罐体焊接通常采用两种方式:①采用人工手工焊接,手工焊接具有以下缺点,焊接速度很慢,焊接效率低,焊接生产周期长,时间成本高,全部使用人工进行焊接生产,人力成本高,焊接过程对人具有危险性,焊接质量会随人的随意性无法保证。②采用罐体焊接专机,常用的罐体焊接专机主要有环焊缝自动焊接专机、纵焊缝自动焊接专机、环焊缝和纵焊缝自动焊接专机。环焊缝自动焊接专机与纵焊缝自动焊接专机虽然有较快的焊接速度,在一定程度上节约了时间成本,但其焊接加工的范围却仅限于单一的环焊缝或纵焊缝,自动化程度太低,焊接质量任然无法完全满足罐体焊接加工的需要;而环焊缝和纵焊缝自动焊接专机虽然同样拥有较快的焊接速度,且也能够同时完成环焊缝和纵焊缝自动焊接工作,但部分设备对罐体的长度有严格的限制,无法对部分大型罐体进行加工,其焊接范围也仅限于环焊缝和纵焊缝,对其他附件及角焊缝仍无法实现完全的自动化焊接,焊接不具备“柔性”无法根据焊缝的实际情况进行焊接加工,焊接质量也无法完全满足罐体焊接加工的需要,性价比不高。
发明内容
本发明的目的是克服现技术的缺陷和不足,提供一种焊接质量好、加工效率高和易于操作使用的大型罐体机器人自动化焊接工作站。
为实现以上目的,本发明的技术解决方案是:一种大型罐体机器人自动化焊接工作站,包括焊接系统和PLC自动化控制系统,所述PLC自动化控制系统通过网络总线与焊接系统相连接,其特征在于:所述焊接系统包括滑轨、变位机和机架,所述机架套装在滑轨上,所述变位机位于两条滑轨的中心线上,所述机架上安装有六轴联动机器人,所述六轴联动机器人上固定有焊枪。
所述PLC自动化控制系统包括电源供给单元、ESC安全系统、伺服驱动器、RDC数模信号转换模块、工控机和KCP示教器。
所述伺服驱动器包括驱动器KSD01~KSD09,所述驱动器KSD01~KSD06通过电机电缆与六轴联动机器人的1~6轴伺服电机相连接,驱动器KSD07~KSD08分别与机架X 轴伺服电机和机架Z轴私服电机相连接,驱动器KSD09与变位机旋转轴伺服电机相连接。
所述焊枪上安装有激光跟踪装置。
本发明与现有技术相比,具有以下优点:
1、本发明通过六轴联动机器人来控制焊枪的移动,这样不仅使焊缝更加光滑平整,且焊接精度高,其空间定位精确度可达0.1mm,焊接质量好,变形小,而且由于六轴联动机器人空间动作灵活自如,能使焊枪移动到罐体各个部位,可对各种焊缝形式进行焊接加工。
2、本发明焊接过程一次性完成,中途无其他操作,在程序的控制下,可对罐体的纵焊缝、环焊缝、角焊缝及其他附件一次性焊接完成。
3、本发明采用了领先的三线激光视觉跟踪技术,增强焊接单元对外部环境的适应能力,可根据焊缝实际情况规划焊接路径,实时调整焊接姿态,解决了罐体重复装夹出现焊缝偏差的问题。
4、本发明结构简单,设置合理,制作成本低,工作稳定性高,将机器人倒挂安装在横梁上,不仅减轻了机器人的负荷,也使机器人的运行动作更为自如,工作区域大,安全性好。
附图说明
图1是本发明中焊接系统的结构示意图。
图2是图1的主视图。
图3是图1中机架上装部分结构示意图(侧视图)。
图4是本发明控制系统的布线安装图。
图中:滑轨1,机架2,变位机3,六轴联动机器人4,焊枪5,激光跟踪装置6,导轨滑块7,立柱8,齿轮齿条传动系统9,爬梯10,横梁11,护栏12,Z轴滑台座13,机器人安装座14,机器人底座15,第一旋转轴16,第二旋转轴17,第三旋转轴18,第四旋转轴19,第五旋转轴20,第六旋转轴21,地轨22,变位机夹爪23。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图1-图4,一种大型罐体机器人自动化焊接工作站,包括焊接系统和PLC自动化控制系统,所述PLC自动化控制系统通过网络总线与焊接系统相连接,所述焊接系统包括滑轨1、变位机3和机架2,所述滑轨1安装在地面基座上,滑轨1通过导轨滑块7与立柱8相连,同时,立柱8与滑轨1由齿轮齿条传动系统9实现传动,,实现立柱8在滑轨1上移动(机床X轴移动),在立柱8上安设有爬梯10,立柱8通过螺栓与横梁11相连,横梁11上安设有护栏12,横梁11侧面安装机床Z轴滑台座13,Z轴滑台座13通过导轨滑块系统与机器人安装座14相连,实现机床Z轴的上下移动,六轴联动机器人4通过机器人底座15与机器人安装座14相连,机器人底座15通过第一旋转轴16与机器人第一轴A相连,实现机器人的旋转,机器人第一轴A通过第二旋转轴17与机器人第二轴B相连,实现机器人上臂上下摆动,机器人第二轴B通过第三旋转轴18与机器人第三轴C相连,实现机器人下臂的上下摆动,机器人第三轴C通过第四旋转轴19与机器人第四轴D相连,实现机器人第四D轴绕机器人第三轴C的轴线方向旋转,机器人第四轴D通过第五旋转轴20与第五轴E相连,实现机器人第五轴E上下摆动,机器人第五轴E通过第六旋转轴21与机器人第六轴F相连,实现机器人第六轴F绕机器人第五轴E轴心方向旋转,机器人第六轴F前端安装焊枪5,实现机器人的焊接,焊枪5上安装有焊缝激光跟踪装置6,实现机器人焊接姿态的调整。在机床横梁正下方安装有装夹罐体的变位机3,变位机3安设在与地面基座相连的地轨22上,实现两变位机之间的距离调整,焊接罐体通过变位机夹爪23夹装在两变位机之间。
所述PLC自动化控制系统包括六大工作部分:
(1)电源供给单元:包括主电源和辅助电源,由变压器分别向主、辅电源输出240V交流电,经过变压,辅助电源向工控机、安全模块、电机制动、电池等模块提供27V直流电,主电源向各伺服驱动器提供600V电压。
(2)ESC安全系统:由主电源直接向ESC卡提供27V直流电,并与工控机、示教器及外围设备连接,对整个系统进行电路保护。
(3)伺服驱动器(KSD):与工控机间采用INTERBUS总线方式通讯,包括驱动器KSD01~KSD09,所述驱动器KSD01~KSD06通过电机电缆与六轴联动机器人4的1~6轴伺服电机相连接,实时控制六轴联动机器人4上的6轴运动,驱动器KSD07~KSD08分别与机架X 轴伺服电机和机架Z轴私服电机相连接,用来控制机架2及机器人安装座14的运动,驱动器KSD09与变位机旋转轴伺服电机相连接,用来控制变位机3旋转轴的转动角度。
(4)RDC数模信号转换模块:由旋转变压器将位置及温度信号反馈给RDC,进行数模转换后传输到工控机内DSE-IBS卡,数据处理后通过主电源,控制各驱动器对伺服电机进行驱动。
(5)工控机:整个控制系统的中枢部分,负责与主电源、安全回路、RDC及外围设备进行信号交换和处理,除标准配置外,还包括MFC卡(控制安全回路,非可屏蔽性中断)和DSE-IBS卡(与RDC串口通讯,输出到KSD,实现双环控制)。
(6)KCP示教器:机器人示教编程,变量、参数设置工具,负责所有人机交互操作。
本发明的工作过程为:
1)将待焊接罐体固定在变位机上,并初始化PLC自动化控制系统,确认机器人各轴角度、零点是否正确;
2)预先设计好六轴联动机器人、机架、变位机运动的参考坐标系,并将焊枪移动到初始坐标点,使焊枪的定位精度小于0.2mm;
3)采用CMT冷金属过渡焊接技术开始焊接,驱动器KSD01~KSD06控制六轴联动机器人4上1~6轴的运动轨迹,驱动器KSD07~KSD08控制机架2及机器人安装座14的运动轨迹,驱动器KSD09控制变位机3的运动轨迹,焊枪在焊接的过程中可根据激光跟踪装置的信息反馈规划焊接路径,实时调整焊接姿态,完成对罐体焊缝的焊接。
Claims (4)
1. 一种大型罐体机器人自动化焊接工作站,包括焊接系统和PLC自动化控制系统,所述PLC自动化控制系统通过网络总线与焊接系统相连接,其特征在于:所述焊接系统包括滑轨、变位机和机架,所述机架套装在滑轨上,所述变位机位于两条滑轨的中心线上,所述机架上安装有六轴联动机器人,所述六轴联动机器人上固定有焊枪。
2. 根据权利要求1所述的大型罐体机器人自动化焊接工作站,其特征在于:所述PLC自动化控制系统包括电源供给单元、ESC安全系统、伺服驱动器、RDC数模信号转换模块、工控机和KCP示教器。
3.根据权利要求2所述的大型罐体机器人自动化焊接工作站,其特征在于:所述伺服驱动器包括驱动器KSD01~KSD09,所述驱动器KSD01~KSD06通过电机电缆与六轴联动机器人的1~6轴伺服电机相连接,驱动器KSD07~KSD08分别与机架X 轴伺服电机和机架Z轴私服电机相连接,驱动器KSD09与变位机旋转轴伺服电机相连接。
4.根据权利要求1所述的大型罐体机器人自动化焊接工作站,其特征在于:所述焊枪上安装有激光跟踪装置。
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