ABB機器人弧焊系統(tǒng)的設計和應用

摘 要：在本次研究中通過闡明了ABB機器人弧焊系統(tǒng)的主要控制原理，以及分析汽車本身的焊接應用，介紹了該弧焊系統(tǒng)的硬件配置及軟件設計。本次系統(tǒng)主要借助ABB機器人最新研發(fā)的IRC5控制設備及兩臺機器人外部軸變位機設備，有效提升了機器人弧焊系統(tǒng)的緊密性及柔性，很大程度的提升了生產效率。

關鍵詞：ABB機器人；弧焊系統(tǒng)；IGBT弧焊

中圖分類號：TP242 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）27-0264-02

引 言

在開展現(xiàn)代化技術型工業(yè)生產進程中，將機器人先進技術引用其中，能夠起到有效的生產效率提升、勞動力投入有所減少、企業(yè)運營發(fā)展較好的成效?，F(xiàn)代化技術設施系統(tǒng)運行，同時也在一定程度上將企業(yè)本身的生產工作開展現(xiàn)代化水平有所展現(xiàn)，提高了企業(yè)的整體競爭實力及信息化企業(yè)形象[1]。本次研究通過將某一汽車有限公司的裝焊車間，在生產運行中的弧焊站內部ABB機器人弧焊系統(tǒng)展開分析，發(fā)現(xiàn)應用該ABB機器人弧焊系統(tǒng)，有效降低了生產的故障率，提高了生產效率已經生產2萬根縱梁，生產節(jié)拍僅為5min。由此本次研究展開對ABB機器人弧焊系統(tǒng)的設計和應用分析。

1 系統(tǒng)總體構造

在本次ABB機器人弧焊系統(tǒng)研究中，通過系統(tǒng)化采用了ABBIRB1400型6軸機器人設備，在理論基礎上能夠確保工作半徑位置及精度均可在0.02mm以內[2]，弧焊機設備在系統(tǒng)運行中，主要借助了全新數字化焊接技術，確保生產過程中功能耗損節(jié)省、工作功率因子數高、減少飛濺情況發(fā)生率的穩(wěn)定可靠焊接質量?；『赶到y(tǒng)設備能夠儲存130套焊接規(guī)范標準，滿足不同的板材焊接需求，由此實現(xiàn)了細化、廣化的焊接效果[3]。針對兩套夾具借助獨立化上下件，能夠有效提升整體的生產效率。

2 系統(tǒng)具體設計

2.1 系統(tǒng)硬件配置

ABB機器人弧焊系統(tǒng)在硬件配置設計中，主要結構組成包括了五部分：IRC5機器人控制器、機器人本體、IGBT焊接控制器、兩套氣動式焊接夾具、變位機。具體硬件配置（如表1所示）。

其中配件設備包括[4]：①機器人將機器人的第6軸上完成焊槍的安裝，之后將其作為機器人的主要移動TCP工具中心點，該TCP點可以到達機器人的所有工作區(qū)域相應位置，實現(xiàn)了三種弧焊運動方式，其一即各軸之間單獨運動、其二即機器人的TCP點不動、其三即TCP點直線運動。該TCP點能夠繞機器人不同軸轉動，以機器人大地坐標為據點，進而手動選擇相應的弧焊目標位置，移動空間量也隨之縮小確保工作能夠多開姿態(tài)化運動；②IRC5控制器，該設備主要作為弧焊系統(tǒng)的核心控制元件，主要控制了驅動、電源、其他主要部件，同時還包括控制了機器人弧焊系統(tǒng)的通信輸入輸出及運動；③IGBT焊接控制器，主要焊接設備采用標準YD500HG3焊機，主要實現(xiàn)的控制信號包括5個輸出類信號、1個輸入信號。在該控制器運行系統(tǒng)中，僅僅需要設置五個機器人焊接參數，機器人即可根據不同參數設置相應的焊接信號模擬控制，最終完成對焊接電壓及電流的有效控制；④氣動式焊接夾具，在左右兩邊分別配置一套，電磁閥主要由現(xiàn)場總線輸出輸入板加以控制。該總線作為工業(yè)生產中的總路線，具備了較好的應用可靠性及較強的抗干擾能力，同時也具備了較強的穩(wěn)定性和現(xiàn)場布線優(yōu)點，被廣泛運用于工業(yè)通信中。在完成DSQ652板子地址設置之后，依據編碼根據實際地址完成虛擬地址設置，確保地址的一一對應無重復。

2.2 系統(tǒng)軟件設計

首先通過實現(xiàn)該系統(tǒng)的手動人工元件安裝之后，夾具內部元件型號相應監(jiān)測裝置，該系統(tǒng)由ABB機器人作為弧焊系統(tǒng)的運行主體，依據所需要生產的不同元件需求，自動化選擇針對性的焊接元件程序，完成了元件的焊接及監(jiān)測自動化，同時了確保了機器人及外部設備的結合運行[5]。在該弧焊系統(tǒng)的焊接過程中，變位機不斷所依據的相關設備具體位置確保了焊接的姿態(tài)最佳化，軟件設計流程（如圖1所示）。

2.3 機器人工作站及路徑規(guī)劃

通過在本次設計研究的ABB機器人模擬軟件Robotstudio中，創(chuàng)建機器人焊接工作點（如圖2所示），具體創(chuàng)建步驟包括三個：首先將角接焊縫模型導入，考慮到軟件Robotstudio三維建模功能較弱，對此借助專業(yè)三維制圖軟件，創(chuàng)設角接焊縫模型，將其保存后綴名未stl的格式文件之后，將其導入至焊接機器人的工作站點中；其次將軟件的模型數據庫打開，將ABB機器人弧焊及焊接輔助工作臺導入；之后對軟件Robotstudio的可視化系統(tǒng)加以調節(jié)，確保空間角接焊縫路徑，能夠處于機器人的工作空間范圍內。

通過將經過計算得出的離散點位置在軟件Robotstudio中輸入，之后即可實現(xiàn)對機器人弧焊系統(tǒng)的工作路徑軌跡規(guī)劃，對其焊接姿態(tài)加以調節(jié)。通過旋轉角度θ即可完成對焊槍調節(jié)，確保焊槍不會與工件發(fā)生碰撞。經仿真實驗發(fā)現(xiàn)，各個離散據點的數據精準度較高，能夠符合ABB機器人弧焊系統(tǒng)的相應焊接需求。

3 結 語

綜上在本次研究中所設計的ABB機器人弧焊系統(tǒng)，行之有效的提升了生產效率，同時也確保了焊接工作的整體質量，提高焊接工作穩(wěn)定可靠性，提高經濟效益。

參考文獻

[1]韋宏明.基于DeviceNet的ABB工業(yè)機器人弧焊工作站的設計[C].中國職協(xié)2014年度優(yōu)秀科研成果獲獎論文集，2014.

[2]田啟良，沈 健，嵇保健，等.ABB弧焊機器人系統(tǒng)的焊接路徑規(guī)劃研究[J].機械設計與制造，2016（12）：153～156.

[3]黃小麗.基于西門子PLC的ABB點焊機器人工程設計與調試[J].天津職業(yè)大學學報，2016，25（5）：76～80.

[4]王家勇，閆志明.ABB機器人澆鑄工作站的設計和應用[J].智慧工廠，2014（2）：41～43.

[5]藍偉銘，李 楊.副車架總成機器人焊接工作站的設計及應用[J].科技創(chuàng)新與應用，2018（1）.

收稿日期：2018-8-10