【編者按】本文主要介紹了發(fā)那科弧焊機器人在車架焊接上的成功應(yīng)用案例锈锤。從FANUC弧焊機器人焊接控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成撵孤、程序框圖摔寨、焊接指令去枷、焊接參數(shù)般置以及系統(tǒng)優(yōu)點等方面進行了闡述。使用弧焊機器人對車架進行焊接是复，為提高焊接質(zhì)童删顶、穩(wěn)定性、工作效率佑笋，預(yù)防弧焊對人體的傷害創(chuàng)造了條件翼闹。弧焊機器人在焊接領(lǐng)域的應(yīng)用蒋纬，大大推動了自動化悍接技術(shù)的發(fā)展猎荠。

1 概述

弧焊技術(shù)是現(xiàn)代焊接技術(shù)的重要組成部分，其應(yīng)用范圍幾乎涵蓋了所有的焊接生產(chǎn)領(lǐng)域蜀备。在汽車應(yīng)用領(lǐng)域关摇，傳統(tǒng)車架的焊接一般采用人工CO2保護焊，存在焊縫不穩(wěn)定晾晕、焊接質(zhì)量差何屏、工作效率低、對人體傷害大等缺點窃等。近年來甫危，隨著市場競爭的日趨激烈，提高焊接生產(chǎn)率淀准、保證焊接質(zhì)量售荆、實現(xiàn)焊接生產(chǎn)自動化和智能化得到焊接生產(chǎn)企業(yè)的日益重視。其中弧焊機器人系統(tǒng)是實現(xiàn)自動化和智能化的主要手段烁讨，弧焊機器人在焊接領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛俭柒。

奇瑞公司P11焊裝車間車架生產(chǎn)線共有兩個機器人弧焊工位，每個工位有四臺弧焊機器人么养，左右對稱布置帅维。每臺機器人焊縫大約有15條，總長度約2.5m,焊接時問400 s协固，現(xiàn)場概況如圖1所示溢傅。八臺FANUC焊機器人擔(dān)負著P11車架縱梁總成的焊接任務(wù)。焊接夾具油缸驅(qū)動采用液壓控制迹蛤，油缸的動作順序控制采用PLC控制民珍。

圖1 FANUC弧焊機器人現(xiàn)場布置圖

2 弧焊機器人焊接系統(tǒng)硬件構(gòu)成

弧焊機器人焊接系統(tǒng)硬件主要由弧焊機器人、PLC盗飒、焊機系統(tǒng)嚷量、清槍器和安全控制系統(tǒng)組成陋桂。PLC與機器人之問采用PROFIBUS-DP通信方式進行信號交換，實現(xiàn)PLC對機器人的控制蝶溶。機器人與弧焊機控制器之間采用DEVICENET通信方式進行數(shù)據(jù)交換嗜历，實現(xiàn)了機器人對弧焊機的控制機及弧焊機參數(shù)的設(shè)置。系統(tǒng)硬件構(gòu)成框圖如圖2所示抖所。

圖2 系統(tǒng)硬件框圖

為了更好地了解弧焊系統(tǒng)梨州，現(xiàn)把框圖的各個部分作如下介紹。

(1)PLC田轧。采用西門子S7400系列CPU414-2DPPLC暴匠，該PLC為西門子高端PLC,CPU處理速度快，通信能力強傻粘，適用于大型控制系統(tǒng)每窖。PLC采用PROEIBUS-DP網(wǎng)路通訊(見圖3)實現(xiàn)分布式控制。PLC通過讀取外部信號狀態(tài)進行邏輯處理迹遏，驅(qū)動電磁閥動作菊蹬，控制液壓站的起停、控制弧焊機器人的自動運行懒俊。PLC就像聯(lián)絡(luò)員掏谎，把夾具、機器人钮瘪、液壓站锄菊、清槍器等設(shè)備一協(xié)調(diào)起來，實現(xiàn)有序的自動化工作（擴展閱讀：工業(yè)機器人最新技術(shù)與應(yīng)用專題）湿铃。

圖3網(wǎng)絡(luò)通信布置

(2)機器人潘羡。采用FANUC公司ARC Mate 100iB型弧焊機器人，控制系統(tǒng)選用高性能的焊接機器人FANUC SYSTEM R-30iA控制系統(tǒng)洲稽。該機器人工作半徑1687mm,腕部負載6kg，重復(fù)精度 士0.08刃勤，確保了焊縫位置的精確空制蚂朽。

(3)傳感器外圍輸人信一號如夾具油缸位置檢測信號、按鈕信號等湖饱，輸人給PLC掖蛤。

(4)液壓站。采用油泵為動力輸出井厌，液壓油為媒介蚓庭，驅(qū)動油缸的運動。

(5)電磁閥仅仆。由PLC輸出點控制其線圈通斷器赞，達到閥體換向垢袱，從而控制油缸動作方向的控制元件。

(6)焊機系統(tǒng)港柜。焊機系統(tǒng)主要由焊接電源请契、送絲機、焊槍組成夏醉。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示爽锥。

圖4 焊機系統(tǒng)實物

a.焊接電源:在車架焊接系統(tǒng)中選用林肯逆變電源Power Wave F355i。

① Power Wave焊接電源是模塊式畔柔、多過程焊接系統(tǒng)的一部分匙杏。依據(jù)不同的配置情況，它能支持恒電流布橄、恒電壓和脈沖焊接模式充陷。

② Power Wave電源專門設(shè)計與Power Feed送絲機配合使用。系統(tǒng)中的每一個元件具備與系統(tǒng)的其他元件“交流”的特殊電路蜕芭，這樣每個元件(電源载秀、送絲機和機器人控制器)就能“知道”其他元件在任何時候的“行動”。

③Power Wave F355i是一種具備高性能乳的、數(shù)字控制的逆變焊接電源泥贷，它能從事一些復(fù)雜的和高速度的波形控制。在60%負載持續(xù)率下硼环，額定輸出是350A和34V;在100%負載持續(xù)率下洼眶，輸出值為 300A和32V。

④Power Wave T355i和FANUC ARC Mate 100iB機器人通過DEVICENET協(xié)議進行通信狰宗，這是一種在工業(yè)應(yīng)用中處于領(lǐng)先地位的系統(tǒng)集成白庙。該系統(tǒng)采用數(shù)字化通信協(xié)議，所有焊接參數(shù)甘沾、工藝控制等操作僅通過機器人的示教器即可完成搬设，同時還能進行設(shè)備的故障診斷等。

b. 焊槍為德國制造撕捍，型號BINZEL 350GC拿穴。該品牌為一世界知名品牌，質(zhì)量可靠忧风。

c.送絲機為美國制造的數(shù)字控制自動送絲機默色，型號LINCOLN PF10R如圖S所示，特點如下：

1)數(shù)字控制狮腿。與Power Wave焊接電源配合使用腿宰，能產(chǎn)生極佳的焊接性能。

2)轉(zhuǎn)速反饋裝置能進行送絲速度的校對缘厢，從而實現(xiàn)送絲速度的精確控制吃度。

3) 送絲機制動裝置能在幾毫秒內(nèi)將送絲速度從最大值降低到0甩挫，從而降低焊絲粘連在焊接熔池中的幾率。

4) 單獨的送絲導(dǎo)向提供無故障的送絲以及簡便的焊絲安裝规肴、轉(zhuǎn)換和維護捶闸。

5)可讀數(shù)的標(biāo)尺便于精確設(shè)置送絲輪壓緊力。

(7)清槍器塞姻。當(dāng)機器人焊接完成后蚌长，噴嘴上會遺留焊渣，如果不清除干凈就會影響焊接質(zhì)量尺澜。使用清槍器能夠有效清掉焊渣绵顷。如圖6所示，清槍時機器人把噴嘴首先放到位置l,1號裝置在氣壓的作用下會向上頂升厅肩，高速旋轉(zhuǎn)清除焊渣螺蜻，然后放到位置2,2號裝置會噴出油霧到導(dǎo)電嘴上，這樣可以防止飛濺粘到導(dǎo)電嘴上禽制，提高焊接質(zhì)量剪酵。

圖5 送絲機實物圖

圖6 清槍機實物圖

(8)安全系統(tǒng):主要由雙通道安全繼電器、光棚膜却、雙手按鈕药呜、卷簾門組成。

雙手按鈕是起動夾具動作攘默、機器人運行的觸發(fā)設(shè)備访僚。為確保誤動作，當(dāng)兩手同時壓下按鈕時玲销，安全繼電器的雙通道回路才會導(dǎo)通输拇，觸發(fā)機器人的動作。

安全繼電器為雙通道贤斜、雙線圈策吠、雙觸電冗余設(shè)計，具有觸點強制斷開瘩绒、自檢功能奴曙，安全等級達4級。

光柵的檢測距離為1000mm草讶，可保護手指，安全等級為4級炉菲。當(dāng)光柵被觸發(fā)時堕战，機器人立即停止，控制夾具驅(qū)動油缸電磁閥斷電拍霜。

卷簾門關(guān)上時機器人才允許動作嘱丢，打開時機器人不允許動作薪介，確保人員進人時的安全。

3 弧焊機器人焊接系統(tǒng)PLC程序框圖

該生產(chǎn)線FANUC弧焊機器人焊接系統(tǒng)PLC程序框圖如圖7所示腔益。

圖7 弧焊機器人系統(tǒng)PLC程序框圖

4 FANUC弧焊機器人程序常用指令介紹

(1)運動指令草教。

指令1:JP[2] 100% fine

含義:機器人的運動軌跡不能確定〔執(zhí)行運動語句時，系統(tǒng)會自動計算最佳路徑舰打，使TCP點從當(dāng)前位置運動到該點经禽。

指令2:LP[3] 100% fine

含義:機器人執(zhí)行直線運動，TCP點從當(dāng)前位置走直線到達該點凫荡。

指令3:LP[4]/ LP[5] 1OOmm/sec Fine

含義:機器人執(zhí)行圓弧運動可剪，TCP點從當(dāng)前點經(jīng)過中間點P[4]到達P[5]點。

(2) Arcstart功抠〉囚妫弧焊起動指令，執(zhí)行該語句時耘昙，焊接開始沈路。

(3)Arcend∥侥弧焊結(jié)束指令加六，執(zhí)行該語句時，焊接結(jié)束阁最。

(4)CALL戒祠。程序調(diào)用指令，調(diào)用子程序用速种。

(5)擺動指令姜盈。

Weave Sine

Weave Circle

Weave Figure

Weave L

當(dāng)焊縫的間隙不太穩(wěn)定時，擺動指令的應(yīng)用就會起到很好的效果配阵。

參數(shù)設(shè)置屏如圖8所示FANUC弧焊機器人程序示例:

圖8 參數(shù)設(shè)置

Call Home

JP [1] 100% FINE

JP [2] 100% CNT100

JP [3] 100% CNT100

LP[4] weld_speed FINE

Arc Start[1]

LP[5] 20mm/sec FINE

Arc END[1]

JP[6] 50% CNT100

JP[7] 50% CNT100

JP[1] 50% CNT100

5 弧焊機器人焊接參數(shù)設(shè)置

在本弧焊機器人焊接系統(tǒng)中馏颂，F(xiàn)anuc機器人與焊接控制器通過DEVICENET總線進行連接，相互之間可進行大量的數(shù)據(jù)通信棋傍，這為通過機器人設(shè)置焊機參數(shù)以及對一焊機系統(tǒng)故障診斷提供了必要條件既可以在機器人示教器上設(shè)置焊接參數(shù)救拉，又可以通過機器人示教器診斷焊機故障。

6 Fanuc弧焊機器人焊接系統(tǒng)優(yōu)點：

(1)提高了發(fā)現(xiàn)和處理故障的能力瘫拣。

當(dāng)電源處于待機狀態(tài)和出現(xiàn)故障時可直接通過機器人示教器和其控制柜上的以太網(wǎng)接口來處理解決亿絮。

(2)緊湊集成的組裝。

通過簡單的內(nèi)部連接麸拄，使焊接電源和機器人的控制柜共用一根輸人電纜派昧。

(3)焊接參數(shù)完全由Fanuc機器人示教器控制。

Power Wave F355i內(nèi)置的焊接程序數(shù)據(jù)庫颤皆，能很容易少也從機器人示教器中進行存取酬苇。

(4)機器人控制器的以太網(wǎng)連接通信灯忙。

通過聯(lián)網(wǎng)的個人電腦能進行遙控檢測、修改蚤件、排除故障和焊接電源軟件的升級欢兑。

(5)機器人焊接系統(tǒng)能進行焊接模式的選擇。

如:預(yù)送氣完株、起弧前送絲速度置凤、電弧控制、回?zé)榛贰髷鄽饧笆栈〉冉潮谩＿@使得操作人員能很好的控制焊接工藝及程序。

(6)焊接參數(shù)的協(xié)調(diào)控制倘回。

不需要單獨設(shè)置送絲速度和電壓了酌，它能自動根據(jù)所設(shè)定的送絲速度來設(shè)置電壓和脈沖等特性。

(7)Power wave電源具有一個很大的焊接程序或稱為焊接模式的數(shù)據(jù)庫音瓷。

每個焊接模式是一個特定軟件程序对嚼，用于確定焊接電源的輸出特性。這些焊接模式被開發(fā)應(yīng)用于很廣的范圍绳慎，它們可以通過具體的焊絲型號纵竖、焊絲直徑、保護氣體類型或?qū)嶋H應(yīng)用來確定杏愤。

7應(yīng)用效果

Fanuc弧焊機器人焊接系統(tǒng)應(yīng)用于奇瑞車架焊接以后靡砌，工作效率提高，機器人軌跡運行速度最大可達2000mm/S珊楼，焊接速度最大可達35mm/s通殃。在車架焊接參數(shù)中，經(jīng)過反復(fù)調(diào)試厕宗，充分考慮焊接效率和焊接質(zhì)量因素画舌，采用6～15mm/s焊接速度。使用弧焊機器人焊接已慢，焊縫質(zhì)量可靠曲聂，工作效率穩(wěn)定。與人工焊接相比佑惠，有效避免了因人工技能侠呛、心情等因素造成的焊接質(zhì)量、生產(chǎn)效率問題凯践。機器人焊接和人工焊接效果對比如圖9所示跃等。

圖9焊接效果圖

當(dāng)然，機器人弧焊應(yīng)用仍有一些不足的地方，例如弧焊變形控制仍然比較困難喉投，需要在后續(xù)工位增加校正工位來機械校正焊接變形問題，目前正在做進一步的研究來提高焊接尺寸精度军含。

8結(jié)論

由FANUC ARC Mate 100iB弧焊機器人种车、林肯Power Wave F355i焊接電源、西門子S7400 CPU4142DP PLC組成孩砸，采用PROFIBUS-DP匿贝、DEVICENET總線方式集成的弧焊機器人焊接系統(tǒng)具有性能穩(wěn)定、安全一可靠贸掰、焊接質(zhì)量好丁傲、工作效率高、操作簡單等特點审胚，智能化故障診斷功能一也為維修提供了很大便利匈勋。該系統(tǒng)在奇瑞車架焊接上的首次使用便取得了良好效果，填補了奇瑞在車架自動化焊接上的空白膳叨，為推動弧焊自動化生產(chǎn)線的建設(shè)打下堅實的基礎(chǔ)洽洁。

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開資料來源于互聯(lián)網(wǎng)，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享菲嘴，并不代表本站贊同其觀點和對其真實性負責(zé)饿自，也不構(gòu)成任何其他建議。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布龄坪、編輯整理上傳昭雌，對此類作品本站僅提供交流平臺，不為其版權(quán)負責(zé)健田。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻烛卧、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問題抄课，請第一時間告知唱星，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認版權(quán)并按國家標(biāo)準支付稿酬或立即刪除內(nèi)容，以保證您的權(quán)益跟磨！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn局硝。