一种大型罐体机器人自动化焊接工作站的制作方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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】
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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。
[0006]所述伺服驱动器包括驱动器KSDOl?KSD09，所述驱动器KSDOl?KSD06通过电机电缆与六轴联动机器人的I?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。
[0007]所述焊枪上安装有激光跟踪装置。
[0008]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0.1_，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。
[0009]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。
[0010]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。
[0011]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】
[0012]图1是本发明中焊接系统的结构示意图。
[0013]图2是图1的主视图。
[0014]图3是图1中机架上装部分结构示意图(侧视图)。
[0015]图4是本发明控制系统的布线安装图。
[0016]图中:滑轨I，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】
[0017]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。
[0018]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I安装在地面基座上，滑轨I通过导轨滑块7与立柱8相连，同时，立柱8与滑轨I由齿轮齿条传动系统9实现传动，，实现立柱8在滑轨I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。
[0019]所述PLC自动化控制系统包括六大工作部分:
(I)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。
[0020](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。
[0021](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KSDOl?KSD09，所述驱动器KSDOl?KSD06通过电机电缆与六轴联动机器人4的I?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。
[0022](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-1BS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。
[0023](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-1BS卡(与RDC串口通讯，输出到KSD，实现双环控制)。
[0024](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。
[0025]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KSDOl?KSD06控制六轴联动机器人4上I?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。
【主权项】
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KSDOI?KSD09，所述驱动器KSDOI?KSD06通过电机电缆与六轴联动机器人的I?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。
【专利摘要】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。
【IPC分类】B23K37/02, B23K101/12, B23K31/02, B23K37/047
【公开号】CN104942459
【申请号】CN201510414861
【发明人】杨永康, 黄利文, 王兵, 景超, 郑廷洲, 彭宗海, 石磊, 田伟
【申请人】湖北省齐星汽车车身股份有限公司
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年7月15日