焊接機(jī)器人在汽車(chē)工程規(guī)劃中的應(yīng)用

王博一

[摘 要]隨著近年來(lái)我國(guó)在自動(dòng)化工業(yè)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，以汽車(chē)工程為代表的制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，日益成為了推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的核心力量與支撐性行業(yè)。當(dāng)下在我國(guó)國(guó)內(nèi)，在汽車(chē)配件制造以及汽車(chē)車(chē)橋焊裝生產(chǎn)線規(guī)劃領(lǐng)域，都開(kāi)始逐步轉(zhuǎn)向自動(dòng)化發(fā)展方向。但是在高速發(fā)展的背后，也存在著諸多弊端，例如國(guó)內(nèi)汽車(chē)工程制造業(yè)領(lǐng)域普遍存在的生產(chǎn)率低、浪費(fèi)嚴(yán)重等現(xiàn)象。本文基于此提出一種建立在PLC網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)之上的汽車(chē)車(chē)橋焊接技術(shù)，在它的應(yīng)用之下，極大的降低了生產(chǎn)成本、提高了生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)效率、增強(qiáng)了汽車(chē)整體質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞]焊接 工業(yè)機(jī)器人 PLC 汽車(chē)工程

中圖分類(lèi)號(hào)：TP242 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）12-0005-01

焊接機(jī)器人主要是指以從事焊接加工為主的工業(yè)生產(chǎn)機(jī)器人，通常情況下包括機(jī)器人和焊接設(shè)備兩大結(jié)構(gòu)部分。在操作控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方面，機(jī)器人主要分為本體和控制柜，其中的控制柜有分別有硬件和軟件組成。

1、汽車(chē)工程規(guī)劃中的機(jī)器人工作站

①機(jī)器人的選型

當(dāng)前在國(guó)內(nèi)汽車(chē)工程規(guī)劃發(fā)展領(lǐng)域，最常運(yùn)用到的機(jī)器人工作站為六軸機(jī)器人，它主要包括汽車(chē)焊接工件的基本結(jié)構(gòu)、焊縫的位置、焊接的方法以及機(jī)器人焊接的過(guò)程與路徑，其中焊接方法包括有TIG/MIG/MAG/CO2）等，在這里就以TIG焊接方法為例。首先需要考慮的問(wèn)題就是促使焊縫熔池調(diào)整到近似水平的最佳位置，之后再使得焊槍近似于垂直熔池，在這里就需要配置機(jī)器人滑臺(tái)，此舉的主要目的就是調(diào)整并確定空間軌跡。

②機(jī)器人焊接工藝及其相關(guān)裝備

在這里主要介紹工裝夾具和變位機(jī)。在現(xiàn)代化汽車(chē)工程發(fā)展領(lǐng)域，機(jī)器人最適用于大批量的零部件生產(chǎn)加工應(yīng)用方面，并且其重復(fù)性較好，其中對(duì)于焊接工件的一致性以及裝夾、定位的精度與位置要求比較高。也就是說(shuō)，在整個(gè)機(jī)器人工作站的設(shè)計(jì)中，關(guān)于工件裝配模臺(tái)、焊接夾具的設(shè)計(jì)是非常關(guān)鍵的。變位機(jī)在操作系統(tǒng)的最大功用就是承載著定位裝置、裝配模臺(tái)、焊接工件以及焊接夾具等任務(wù)，因此，對(duì)于變位機(jī)的性能要求必須是穩(wěn)定持久的，要擁有足夠穩(wěn)定的支撐性以及良好的傳動(dòng)性及其較小的傳動(dòng)誤差。

2、PLC網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在汽車(chē)工程發(fā)展領(lǐng)域，隨著焊接機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)的不斷更新與研發(fā)，當(dāng)前在市場(chǎng)上存在著多種不同的機(jī)器工業(yè)生產(chǎn)控制系統(tǒng)，例如DCS控制系統(tǒng)、FCS系統(tǒng)以及工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)等。其中，DCS -（Total Distributed Control System）主要是一種分散控制系統(tǒng)，具體功能體現(xiàn)在控制危險(xiǎn)分散、管理和顯示集中等方面，它基本上綜合了計(jì)算機(jī)、顯示、控制等現(xiàn)代化4C信息技術(shù)，在具體操作生產(chǎn)過(guò)程中，有助于實(shí)施分散控制、分級(jí)管理，進(jìn)而使其配置更為靈活。關(guān)于PLC網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)及其系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，首先需要考慮到本公司產(chǎn)品生產(chǎn)的特性來(lái)進(jìn)行。下面本文重點(diǎn)以PLC網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)應(yīng)用下的汽車(chē)工程機(jī)器人進(jìn)行探討分析。

（1）基本結(jié)構(gòu)

根據(jù)前文中關(guān)于機(jī)器人工作站在汽車(chē)工程中的應(yīng)用以及該企業(yè)實(shí)際發(fā)展?fàn)顩r等相關(guān)內(nèi)容的闡述，現(xiàn)在基本可以理解工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)構(gòu)成。它通常情況下是由六大子系統(tǒng)共同組合而成，有執(zhí)行系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、決策系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)。

（2）控制系統(tǒng)

本文基于上述實(shí)際發(fā)展情況，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種PLC編程控制系統(tǒng)，也可稱其為伺服控制系統(tǒng)，它主要有兩種不同的控制系統(tǒng)，一種是開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，另一種則是閉環(huán)控制系統(tǒng)。其中的反饋檢測(cè)元件相比較于其它的系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)應(yīng)用，其精度得到極大的提升，并且其誤差大大減小。在實(shí)際應(yīng)用操作中，主要是針對(duì)機(jī)器人系統(tǒng)傳動(dòng)鏈的誤差檢測(cè)，以及閉環(huán)系統(tǒng)內(nèi)部各工件、元件的相關(guān)誤差檢測(cè)，并且檢測(cè)出來(lái)的誤差基本上可以得到補(bǔ)償。

（3）PLC模塊的應(yīng)用

（如圖1所示）

其中，①主要指電源模塊，圖1中所展示的應(yīng)用，是一種Q-PLC的電源模塊，它在為PLC提供電源的同時(shí)，極大的優(yōu)化著整體功能的作用程度。②指的是CPU模塊，CPU對(duì)于整個(gè)操作系統(tǒng)而言，就如同大腦對(duì)于人而言，其主要是對(duì)一些基本的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行相應(yīng)處理。③指的則是I/O模塊，它是一種集中處理模塊，包括一些數(shù)據(jù)信號(hào)的正常輸入與輸出工作。④指的是 CC-Link 模塊 ，它應(yīng)當(dāng)屬于一個(gè)較為開(kāi)放式的網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)，在這里主要是一種設(shè)備級(jí)網(wǎng)絡(luò)，在整個(gè)系統(tǒng)操作與正常運(yùn)轉(zhuǎn)的前提下，它可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)控制器連接多個(gè)不同的設(shè)備，當(dāng)前在汽車(chē)機(jī)器焊接生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用比較普遍，在增加額外基本操作功能的基礎(chǔ)上海能夠有效的降低配線成本。⑤主要是指以太網(wǎng)模塊，主要用途就是汽車(chē)工業(yè)企業(yè)內(nèi)各生產(chǎn)部門(mén)之間的信息傳遞。⑥指的是網(wǎng)絡(luò)/信息處理模塊，主要功用在于數(shù)據(jù)信號(hào)指令的發(fā)出與接收、處理與控制。

結(jié)語(yǔ)：

在全球經(jīng)濟(jì)一體化不斷推進(jìn)的今天，尤其是在國(guó)內(nèi)工業(yè)制造業(yè)領(lǐng)域，隨著汽車(chē)行業(yè)的迅速發(fā)展，在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵時(shí)期，對(duì)于汽車(chē)更新?lián)Q代的焊接生產(chǎn)線將是勢(shì)在必然的發(fā)展趨勢(shì)，而在整個(gè)汽車(chē)焊接生產(chǎn)線工藝流程中引入并采用現(xiàn)代化機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)，極大的提高了汽車(chē)焊接生產(chǎn)線柔性。

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