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1、【工業(yè)研究論文】工業(yè)機器人焊接生產(chǎn)線設計研究
摘要:在我國現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中,工業(yè)機器人應用愈加廣泛,在節(jié)約工業(yè)生產(chǎn)的人力成本投入的同時,也大大提升了工業(yè)生產(chǎn)的效率和質量。而在工業(yè)機器人的工業(yè)生產(chǎn)中,焊接工作就是其主要應用方向,因此對工業(yè)機器人的焊接生產(chǎn)線進行設計和研究是實現(xiàn)工業(yè)機器人使用的重要基礎。本文對工業(yè)機器人的結構組成進行分析,對其焊接生產(chǎn)線的設計要點進行研究,為工業(yè)生產(chǎn)中工業(yè)機器人的使用奠定基礎。
關鍵詞:工業(yè)機器人;焊接生產(chǎn)線;設計;要點
引言
工業(yè)機器人是一種機械裝置,是適用于多產(chǎn)業(yè)領域的多關節(jié)機械手或者是多自由度的功能性機器,
2、具有自動執(zhí)行工作的應用優(yōu)點,在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中得到了高度重視。工業(yè)機器人中包含移動機器人、點焊機器人、弧焊機器人、激光加工機器人、真空機器人以及潔凈機器人等等,而在工業(yè)生產(chǎn)中使用較多的機器人種類就是點焊機器人和弧焊機器人。在機器人焊接作業(yè)開展中,前提基礎就是對焊接生產(chǎn)線的設計與研究,是保證機器人正常運行的前提。
1工業(yè)機器人的結構組成及其焊接工藝介紹
工業(yè)機器人作為當前工業(yè)生產(chǎn)中應用較為廣泛的現(xiàn)代機械裝置,為我國現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展做成了巨大貢獻。工業(yè)機器人作為現(xiàn)代機械的重要代表,其主要結構組成分為三個方面:即主體、驅動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。工業(yè)機器人的主體就是其基座和執(zhí)行機械
3、組織,包括機械臂、機械腕和機械手,甚至有部分工業(yè)機器人還具備行走機構[1]。驅動系統(tǒng)就是工業(yè)機器人的動力裝置和傳動系統(tǒng),是工業(yè)機器人正常使用的動力基礎。最后的控制系統(tǒng)就是生產(chǎn)指令輸入的程序結構和執(zhí)行機構,是工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)工作的指令基礎。焊接是工業(yè)機器人主要的生產(chǎn)作業(yè)之一,現(xiàn)階段的工業(yè)機器人焊接使用中,其主要的焊接工藝就是電阻焊和電弧等,而在工業(yè)生產(chǎn)中,應用較為廣泛的就是電阻焊和電弧焊。電阻焊的焊接原理就是利用電極電流以工件為載體實現(xiàn)熱量的傳輸,進而給電極之間的焊接結構施加熱能,實現(xiàn)對焊接部件的加熱融化,最終實現(xiàn)金屬焊接。而電弧焊則和電阻焊有一定的區(qū)別,主要就是在其兩者之間的熱效率和焊縫上
4、,電阻焊的熱效率更高,并且焊縫也更為致密,在現(xiàn)代工業(yè)機器人的焊接工藝使用中,如果沒有特殊要求,多采用電阻焊進行作業(yè),以提升工業(yè)焊接的質量。在工業(yè)機器人的焊接過程中,多采用點焊的方式進行,并且需要對焊接部件的表面狀態(tài)、焊槍電極壓力以及加熱溫度進行全面把控,避免這三方面影響工業(yè)機器人電阻焊過程中的接觸電阻。在工業(yè)機器人的焊接工藝中,需要焊接生產(chǎn)線的前提基礎,為其焊接作業(yè)的開展奠定生產(chǎn)線基礎,保證對焊接部件焊接作業(yè)的順利開展,因此在工業(yè)生產(chǎn)中進行工業(yè)機器人焊接使用時,首要的任務就是對工業(yè)機器人的焊接生產(chǎn)線進行設計研究,為工業(yè)機器人焊接作業(yè)的順利開展提供保障。
2工業(yè)機器人焊接生產(chǎn)線的
5、設計要點分析
在工業(yè)機器人的焊接生產(chǎn)線的設計過程中,其主要的設計研究內容包含了三個方面,即仿真系統(tǒng)設計、控制系統(tǒng)設計以及系統(tǒng)設計的實現(xiàn)?;诖?,在工業(yè)機器人的焊接生產(chǎn)線設計中,就需要對這三個設計要點著重考慮,以保證其設計的科學性和實用性。首先,工業(yè)機器人焊接生產(chǎn)線的仿真系統(tǒng)設計。在現(xiàn)代工業(yè)機器人的仿真設計中,主要是通過ROBCAD進行的,是一種現(xiàn)代化的設計軟件,主要應用在生產(chǎn)線的概念設計、結構設計以及仿真設計等領域[2]。工業(yè)機器人焊接生產(chǎn)線仿真系統(tǒng)設計中,就要應用ROBCAD的仿真3D模型進行設計,以便設計過程中對模型進行旋轉修改,保證焊接生產(chǎn)線設計的整體效果。在工業(yè)機器人焊
6、接生產(chǎn)線的仿真系統(tǒng)設計中,主要包含對ROBCAD中仿真模型的夾具運動動作進行設計制作,是實現(xiàn)工業(yè)機器人運動學機構和機械工具運動的基礎,其設計步驟就是在ROBCAD的Modeling模塊中打開動作設計的軟件系統(tǒng),然后分別創(chuàng)建Link、Axis以及Joint,Link創(chuàng)建中要設計兩個Link,然后通過Axis對焊接生產(chǎn)線仿真系統(tǒng)中的機械機構運動形式進行定義,然后以Joint定義運動步驟,最終實現(xiàn)對工業(yè)機器人夾具運動動作的設計。在工業(yè)機器人焊接生產(chǎn)線的仿真系統(tǒng)設計中,還要根據(jù)其焊接作業(yè)的實際情況對機器人的焊槍類型進行選擇,主要有同樣長度上下電極臂構成、運動形式呈現(xiàn)為張開式上下弧形運動的X型焊槍和上下
7、電極臂直線運動的C型焊槍,要根據(jù)機器人的實際焊接作業(yè)進行科學化的設計選擇。然后,還要在ROBCAD中對機器人和焊槍的結合以及生產(chǎn)線中的布局進行仿真設計,機器人與焊槍結合中主要是采用ROBCAD中的Mount功能實現(xiàn)兩者的結合,保證焊槍隨機器人軸進行運動,然后根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)焊接作業(yè)的實際需求,在ROBCAD中對機器人進行布局,并要進行機器人碰撞區(qū)測試,以保證工業(yè)機器人焊接生產(chǎn)線作業(yè)過程中不會出現(xiàn)運動碰撞的情況。其次,工業(yè)機器人焊接生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)設計??刂葡到y(tǒng)是工業(yè)機器人焊接生產(chǎn)線設計工作的重點所在,是實現(xiàn)生產(chǎn)線焊接作業(yè)自動化控制的重要基礎。在工業(yè)機器人焊接生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)設計中,系統(tǒng)硬件組態(tài)設計
8、是首要環(huán)節(jié),其設計要點是以機器人臺數(shù)以及CPU作為系統(tǒng)PLC的從站和主站進行設計[3]。以我國工業(yè)機器人焊接生產(chǎn)線設計中常用的CPU為例:其CPU型號為416F-3PN/DP作為工業(yè)機器人焊接生產(chǎn)線的PLC主控制器,將所需要的機器人臺數(shù)進行編號作為從站,在系統(tǒng)設計中,PLC對機器人的外圍設備動作進行全面控制,以實現(xiàn)其焊接作業(yè)。在硬件組態(tài)設計完成后,就要以圖形編程語言進行PLC順序控制流程的設計,目前階段使用的主要圖形編程語言就是S7-GRAPH。在順序控制流程設計結束后,就要對工業(yè)機器人焊接生產(chǎn)線的焊接作業(yè)內容進行設計、區(qū)分,以保證每臺焊接機器人都能夠完成其焊接作業(yè)。這時,就要使用到Graph
9、程序設計系統(tǒng),然后分別根據(jù)焊接生產(chǎn)線設計中每臺機器人焊接作業(yè)的區(qū)分,對其焊接作業(yè)內容進行程序設計。最后,工業(yè)機器人焊接生產(chǎn)線的系統(tǒng)設計實現(xiàn)。在前期設計過程中,使用ROBCAD機器人仿真軟件對焊接生產(chǎn)線的主要模型進行設計,包括了夾具、焊槍以及模型動作,將設計好的動作模型與機器人進行的結合,通過對控制系統(tǒng)的設計,對機器人布局和控制進行了分析。然后又在控制系統(tǒng)設計中對機器人的控制程序進行了順序設計,實現(xiàn)了對工業(yè)機器人焊接生產(chǎn)線的全面控制。這些都屬于工業(yè)機器人焊接生產(chǎn)線的離線設計,主要實地焊接生產(chǎn)線的布局以及機器人的作業(yè)動作等進行設計。而在最后,就是要將離線設計實施到現(xiàn)場之中,以實現(xiàn)項目實施期,并在現(xiàn)
10、場實際中對設計不足的位置進行修正。要先根據(jù)設計結果進行生產(chǎn)線設備的安裝,然后將ROBCAD的仿真數(shù)據(jù)輸入到機器人設置之中,并將離線程序也下載到機器人控制之中。完成后,還要根據(jù)現(xiàn)場的實際情況進行設計優(yōu)化,以保證仿真系統(tǒng)設計的正常運行。在PLC離線控制程序的系統(tǒng)設計實現(xiàn)中也是如此,但是相比較于ROBCAD的仿真系統(tǒng)設計,PLC控制系統(tǒng)設計一般修改較小,具有很高的適用性。
3結束語
工業(yè)機器人焊接生產(chǎn)線是當前工業(yè)生產(chǎn)中焊接作業(yè)的主要從業(yè)機構,在設計過程中,要從仿真系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及最后系統(tǒng)實現(xiàn)的修正三個方面著手,保證生產(chǎn)線設計的科學性,推動我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
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