自動(dòng)扶梯桁架機(jī)器人自動(dòng)化焊接系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

王魯非

(沈陽(yáng)通用機(jī)器人技術(shù)股份有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110000)

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自動(dòng)扶梯桁架機(jī)器人自動(dòng)化焊接系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

王魯非

(沈陽(yáng)通用機(jī)器人技術(shù)股份有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110000)

摘要：在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新以及設(shè)計(jì)，成功開發(fā)出一套3臺(tái)行走弧焊機(jī)器人，采用左右工位布局工裝夾具，任何一個(gè)工裝工位均具有自動(dòng)扶梯桁架自動(dòng)化焊接系統(tǒng)，該系統(tǒng)由氣缸升降平臺(tái)4組以及伺服行走機(jī)構(gòu)1個(gè)組成。自動(dòng)扶梯桁架自動(dòng)化焊接系統(tǒng)主控制器主要為中型PLC以及觸摸屏，可以自動(dòng)控制以及安全控制工件選型工作、工裝伺服行走機(jī)構(gòu)定位工作以及整個(gè)機(jī)器人焊接系統(tǒng)工作等。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)扶梯;桁架機(jī)器人;自動(dòng)化焊接系統(tǒng);設(shè)計(jì)分析

1前言

隨著社會(huì)的發(fā)展，我國(guó)國(guó)內(nèi)房地產(chǎn)以及公共交通等實(shí)現(xiàn)明顯的發(fā)展。所以，自動(dòng)扶梯的需求量則呈現(xiàn)一個(gè)逐漸上漲的趨勢(shì)。自動(dòng)扶梯桁架部分是自動(dòng)扶梯最為重要的核心部件，自動(dòng)扶梯桁架部分種類以及規(guī)格非常的多，大致其焊縫的數(shù)量非常的龐大，目前來說，我國(guó)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)自動(dòng)扶梯的廠家一般都是使用人工焊接模式完成生產(chǎn)的[1]。但是，目前人工成本正處在一個(gè)逐漸增加的趨勢(shì)下，同時(shí)工人對(duì)自己的工作條件要求逐漸變高，這樣一來自動(dòng)扶梯桁架人工焊接模式就很難滿足大批量生產(chǎn)自動(dòng)扶梯的需要。

2自動(dòng)扶梯桁架機(jī)器人自動(dòng)化焊接系統(tǒng)設(shè)計(jì)

對(duì)多種規(guī)格的工件、焊接效率、機(jī)器人臂長(zhǎng)進(jìn)行綜合考慮。完成一套3臺(tái)行走弧焊機(jī)器人的設(shè)計(jì)，采用左右工位布局工裝夾具，任何一個(gè)工裝工位均具有自動(dòng)扶梯桁架自動(dòng)化焊接系統(tǒng)。由氣缸升降平臺(tái)4組以及伺服行走機(jī)構(gòu)1個(gè)組成。可以自動(dòng)化焊接近百種規(guī)格工件。分析該自動(dòng)扶梯桁架機(jī)器人自動(dòng)化焊接系統(tǒng)總體布局得到下圖：

3電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

3.1控制系統(tǒng)框圖。想要從根本上滿足安全生產(chǎn)的需要以及便于操作控制要求，需要由以下兩個(gè)部分來組成整個(gè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)：首先是工裝部分控制，其次是焊接機(jī)器人的主控系統(tǒng)部分控制，對(duì)上述整個(gè)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，得到下圖：

3.2控制部分硬件組成分析以及其主要功能設(shè)計(jì)情況。首先，主控部分控制核心部件主要是西門子S7-300系列PLC以及觸摸屏[2]。信號(hào)交互則主要選取KUKA機(jī)器人3臺(tái)跟Profibus-DP總線兩者，在上述的基礎(chǔ)上監(jiān)控機(jī)器人的狀態(tài)，對(duì)機(jī)器人的急停、暫停、啟動(dòng)以及再啟動(dòng)進(jìn)行控制，通過IO信號(hào)的硬接，對(duì)周邊外圍部分的安全進(jìn)行控制在觸摸屏上的設(shè)計(jì)界面能夠完成工裝狀態(tài)、機(jī)器人的狀態(tài)、周邊設(shè)備各種狀態(tài)的顯示，并且完成有效的監(jiān)控。其次，工裝部分主要由以下兩個(gè)部分構(gòu)成：第一個(gè)是倫茨觸摸屏，第二個(gè)是PLC一體化控制器，一般會(huì)選取使用CANBUS通訊模式，選取兩臺(tái)工裝移動(dòng)伺服，選取七個(gè)中繼盒以及兩個(gè)工裝操作盒來完成一個(gè)CANBUS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的有效構(gòu)成。CANBUS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)主要的功能就是有效的選擇、檢測(cè)、判別工裝工件型號(hào)，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)操作以及自動(dòng)定位工裝伺服機(jī)構(gòu)等。

4系統(tǒng)自動(dòng)化控制分析

自動(dòng)化控制首要的工作就是建立工裝坐標(biāo)系統(tǒng)，列出所有的區(qū)域號(hào)。其次是完成機(jī)器人外部軸坐標(biāo)系統(tǒng)的構(gòu)建，做好變換工件工作，同時(shí)保證工裝移動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)距離，也就是說，機(jī)器人焊接程序點(diǎn)位需要嚴(yán)格沿著外部軸作作平移，促使機(jī)器人的示教工作大大減少[3]。其次就是完成工裝自動(dòng)控制程序的設(shè)計(jì)，本次研究選取的工裝系統(tǒng)控制開發(fā)環(huán)境是CodeSys編程軟件，在實(shí)際工作中，采取國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC61131-3完成語言編程，對(duì)上述整個(gè)工裝系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格有效的控制。再次是實(shí)現(xiàn)主控自動(dòng)控制程序的有效設(shè)計(jì)，在實(shí)際工作中，選取機(jī)器人外部控制模式，在定位工件以及完成工件安裝工作之后，準(zhǔn)確給定程序的代號(hào)，使用雙手啟動(dòng)按鈕的方式完成機(jī)器人相應(yīng)工件焊接程序的自動(dòng)調(diào)用，對(duì)3臺(tái)機(jī)器人進(jìn)行控制，并且促使其完成焊接整體工件，機(jī)器人在進(jìn)行焊接的過程中，可以順利的實(shí)現(xiàn)3臺(tái)機(jī)器人故障的暫停、手動(dòng)暫停以及急停，或者是再啟動(dòng)等工作。最后是使用機(jī)器人坐標(biāo)平移傳感器以及接觸傳感器。重點(diǎn)關(guān)注實(shí)際精度大小，考慮平移或者是鏡像之后，重點(diǎn)考慮其存在的誤差，之后準(zhǔn)確的定位基準(zhǔn)焊縫起始點(diǎn)以及基準(zhǔn)焊縫結(jié)束點(diǎn)，對(duì)焊接軌跡產(chǎn)生的偏差進(jìn)行修正[4]。

5總結(jié)

自動(dòng)扶梯桁架機(jī)器人自動(dòng)化焊接系統(tǒng)從根本上取代了人工焊接模式，就是使用一套工裝夾具就可以從根本上解決各種規(guī)格的自動(dòng)扶梯桁架工件焊接，具有操作方便以及穩(wěn)定可靠等優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際工作中使用，可以促使焊接的質(zhì)量以及焊接的生產(chǎn)效率實(shí)現(xiàn)根本性的提升，目前工廠已經(jīng)針對(duì)上述機(jī)器人進(jìn)行大批量的生產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)效益以及社會(huì)效益非常的顯著。

參考文獻(xiàn)：

[1]張華軍.大厚板高強(qiáng)鋼雙面雙弧焊新工藝及機(jī)器人自動(dòng)化焊接技術(shù)[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué),2012.1211.

[2]毛志偉.旋轉(zhuǎn)電弧傳感移動(dòng)焊接機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真[D].南昌大學(xué),2013.21.

[3]張曉輝.焊接機(jī)器人控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D].東華大學(xué),2012.33.

中圖分類號(hào):TP29

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1671-1602(2016)10-0034-01