论文部分内容阅读
摘 要：在本次研究中通过阐明了ABB机器人弧焊系统的主要控制原理，以及分析汽车本身的焊接应用，介绍了该弧焊系统的硬件配置及软件设计。本次系统主要借助ABB机器人最新研发的IRC5控制设备及两台机器人外部轴变位机设备，有效提升了机器人弧焊系统的紧密性及柔性，很大程度的提升了生产效率。
关键词：ABB机器人；弧焊系统；IGBT弧焊
中图分类号：TP242 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）27-0264-02
引 言
在开展现代化技术型工业生产进程中，将机器人先进技术引用其中，能够起到有效的生产效率提升、劳动力投入有所减少、企业运营发展较好的成效。现代化技术设施系统运行，同时也在一定程度上将企业本身的生产工作开展现代化水平有所展现，提高了企业的整体竞争实力及信息化企业形象[1]。本次研究通过将某一汽车有限公司的装焊车间，在生产运行中的弧焊站內部ABB机器人弧焊系统展开分析，发现应用该ABB机器人弧焊系统，有效降低了生产的故障率，提高了生产效率已经生产2万根纵梁，生产节拍仅为5min。由此本次研究展开对ABB机器人弧焊系统的设计和应用分析。
1 系统总体构造
在本次ABB机器人弧焊系统研究中，通过系统化采用了ABBIRB1400型6轴机器人设备，在理论基础上能够确保工作半径位置及精度均可在0.02mm以内[2]，弧焊机设备在系统运行中，主要借助了全新数字化焊接技术，确保生产过程中功能耗损节省、工作功率因子数高、减少飞溅情况发生率的稳定可靠焊接质量。弧焊系统设备能够储存130套焊接规范标准，满足不同的板材焊接需求，由此实现了细化、广化的焊接效果[3]。针对两套夹具借助独立化上下件，能够有效提升整体的生产效率。
2 系统具体设计
2.1 系统硬件配置
ABB机器人弧焊系统在硬件配置设计中，主要结构组成包括了五部分：IRC5机器人控制器、机器人本体、IGBT焊接控制器、两套气动式焊接夹具、变位机。具体硬件配置（如表1所示）。
其中配件设备包括[4]：①机器人将机器人的第6轴上完成焊枪的安装，之后将其作为机器人的主要移动TCP工具中心点，该TCP点可以到达机器人的所有工作区域相应位置，实现了三种弧焊运动方式，其一即各轴之间单独运动、其二即机器人的TCP点不动、其三即TCP点直线运动。该TCP点能够绕机器人不同轴转动，以机器人大地坐标为据点，进而手动选择相应的弧焊目标位置，移动空间量也随之缩小确保工作能够多开姿态化运动；②IRC5控制器，该设备主要作为弧焊系统的核心控制元件，主要控制了驱动、电源、其他主要部件，同时还包括控制了机器人弧焊系统的通信输入输出及运动；③IGBT焊接控制器，主要焊接设备采用标准YD500HG3焊机，主要实现的控制信号包括5个输出类信号、1个输入信号。在该控制器运行系统中，仅仅需要设置五个机器人焊接参数，机器人即可根据不同参数设置相应的焊接信号模拟控制，最终完成对焊接电压及电流的有效控制；④气动式焊接夹具，在左右两边分别配置一套，电磁阀主要由现场总线输出输入板加以控制。该总线作为工业生产中的总路线，具备了较好的应用可靠性及较强的抗干扰能力，同时也具备了较强的稳定性和现场布线优点，被广泛运用于工业通信中。在完成DSQ652板子地址设置之后，依据编码根据实际地址完成虚拟地址设置，确保地址的一一对应无重复。
2.2 系统软件设计
首先通过实现该系统的手动人工元件安装之后，夹具内部元件型号相应监测装置，该系统由ABB机器人作为弧焊系统的运行主体，依据所需要生产的不同元件需求，自动化选择针对性的焊接元件程序，完成了元件的焊接及监测自动化，同时了确保了机器人及外部设备的结合运行[5]。在该弧焊系统的焊接过程中，变位机不断所依据的相关设备具体位置确保了焊接的姿态最佳化，软件设计流程（如图1所示）。
2.3 机器人工作站及路径规划
通过在本次设计研究的ABB机器人模拟软件Robotstudio中，创建机器人焊接工作点（如图2所示），具体创建步骤包括三个：首先将角接焊缝模型导入，考虑到软件Robotstudio三维建模功能较弱，对此借助专业三维制图软件，创设角接焊缝模型，将其保存后缀名未stl的格式文件之后，将其导入至焊接机器人的工作站点中；其次将软件的模型数据库打开，将ABB机器人弧焊及焊接辅助工作台导入；之后对软件Robotstudio的可视化系统加以调节，确保空间角接焊缝路径，能够处于机器人的工作空间范围内。
通过将经过计算得出的离散点位置在软件Robotstudio中输入，之后即可实现对机器人弧焊系统的工作路径轨迹规划，对其焊接姿态加以调节。通过旋转角度θ即可完成对焊枪调节，确保焊枪不会与工件发生碰撞。经仿真实验发现，各个离散据点的数据精准度较高，能够符合ABB机器人弧焊系统的相应焊接需求。
3 结 语
综上在本次研究中所设计的ABB机器人弧焊系统，行之有效的提升了生产效率，同时也确保了焊接工作的整体质量，提高焊接工作稳定可靠性，提高经济效益。
参考文献
[1]韦宏明.基于DeviceNet的ABB工业机器人弧焊工作站的设计[C].中国职协2014年度优秀科研成果获奖论文集，2014.
[2]田啟良，沈 健，嵇保健，等.ABB弧焊机器人系统的焊接路径规划研究[J].机械设计与制造，2016（12）：153～156.
[3]黄小丽.基于西门子PLC的ABB点焊机器人工程设计与调试[J].天津职业大学学报，2016，25（5）：76～80.
[4]王家勇，闫志明.ABB机器人浇铸工作站的设计和应用[J].智慧工厂，2014（2）：41～43.
[5]蓝伟铭，李 杨.副车架总成机器人焊接工作站的设计及应用[J].科技创新与应用，2018（1）.
收稿日期：2018-8-10
关键词：ABB机器人；弧焊系统；IGBT弧焊
中图分类号：TP242 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）27-0264-02
引 言
在开展现代化技术型工业生产进程中，将机器人先进技术引用其中，能够起到有效的生产效率提升、劳动力投入有所减少、企业运营发展较好的成效。现代化技术设施系统运行，同时也在一定程度上将企业本身的生产工作开展现代化水平有所展现，提高了企业的整体竞争实力及信息化企业形象[1]。本次研究通过将某一汽车有限公司的装焊车间，在生产运行中的弧焊站內部ABB机器人弧焊系统展开分析，发现应用该ABB机器人弧焊系统，有效降低了生产的故障率，提高了生产效率已经生产2万根纵梁，生产节拍仅为5min。由此本次研究展开对ABB机器人弧焊系统的设计和应用分析。
1 系统总体构造
在本次ABB机器人弧焊系统研究中，通过系统化采用了ABBIRB1400型6轴机器人设备，在理论基础上能够确保工作半径位置及精度均可在0.02mm以内[2]，弧焊机设备在系统运行中，主要借助了全新数字化焊接技术，确保生产过程中功能耗损节省、工作功率因子数高、减少飞溅情况发生率的稳定可靠焊接质量。弧焊系统设备能够储存130套焊接规范标准，满足不同的板材焊接需求，由此实现了细化、广化的焊接效果[3]。针对两套夹具借助独立化上下件，能够有效提升整体的生产效率。
2 系统具体设计
2.1 系统硬件配置
ABB机器人弧焊系统在硬件配置设计中，主要结构组成包括了五部分：IRC5机器人控制器、机器人本体、IGBT焊接控制器、两套气动式焊接夹具、变位机。具体硬件配置（如表1所示）。
其中配件设备包括[4]：①机器人将机器人的第6轴上完成焊枪的安装，之后将其作为机器人的主要移动TCP工具中心点，该TCP点可以到达机器人的所有工作区域相应位置，实现了三种弧焊运动方式，其一即各轴之间单独运动、其二即机器人的TCP点不动、其三即TCP点直线运动。该TCP点能够绕机器人不同轴转动，以机器人大地坐标为据点，进而手动选择相应的弧焊目标位置，移动空间量也随之缩小确保工作能够多开姿态化运动；②IRC5控制器，该设备主要作为弧焊系统的核心控制元件，主要控制了驱动、电源、其他主要部件，同时还包括控制了机器人弧焊系统的通信输入输出及运动；③IGBT焊接控制器，主要焊接设备采用标准YD500HG3焊机，主要实现的控制信号包括5个输出类信号、1个输入信号。在该控制器运行系统中，仅仅需要设置五个机器人焊接参数，机器人即可根据不同参数设置相应的焊接信号模拟控制，最终完成对焊接电压及电流的有效控制；④气动式焊接夹具，在左右两边分别配置一套，电磁阀主要由现场总线输出输入板加以控制。该总线作为工业生产中的总路线，具备了较好的应用可靠性及较强的抗干扰能力，同时也具备了较强的稳定性和现场布线优点，被广泛运用于工业通信中。在完成DSQ652板子地址设置之后，依据编码根据实际地址完成虚拟地址设置，确保地址的一一对应无重复。
2.2 系统软件设计
首先通过实现该系统的手动人工元件安装之后，夹具内部元件型号相应监测装置，该系统由ABB机器人作为弧焊系统的运行主体，依据所需要生产的不同元件需求，自动化选择针对性的焊接元件程序，完成了元件的焊接及监测自动化，同时了确保了机器人及外部设备的结合运行[5]。在该弧焊系统的焊接过程中，变位机不断所依据的相关设备具体位置确保了焊接的姿态最佳化，软件设计流程（如图1所示）。
2.3 机器人工作站及路径规划
通过在本次设计研究的ABB机器人模拟软件Robotstudio中，创建机器人焊接工作点（如图2所示），具体创建步骤包括三个：首先将角接焊缝模型导入，考虑到软件Robotstudio三维建模功能较弱，对此借助专业三维制图软件，创设角接焊缝模型，将其保存后缀名未stl的格式文件之后，将其导入至焊接机器人的工作站点中；其次将软件的模型数据库打开，将ABB机器人弧焊及焊接辅助工作台导入；之后对软件Robotstudio的可视化系统加以调节，确保空间角接焊缝路径，能够处于机器人的工作空间范围内。
通过将经过计算得出的离散点位置在软件Robotstudio中输入，之后即可实现对机器人弧焊系统的工作路径轨迹规划，对其焊接姿态加以调节。通过旋转角度θ即可完成对焊枪调节，确保焊枪不会与工件发生碰撞。经仿真实验发现，各个离散据点的数据精准度较高，能够符合ABB机器人弧焊系统的相应焊接需求。
3 结 语
综上在本次研究中所设计的ABB机器人弧焊系统，行之有效的提升了生产效率，同时也确保了焊接工作的整体质量，提高焊接工作稳定可靠性，提高经济效益。
参考文献
[1]韦宏明.基于DeviceNet的ABB工业机器人弧焊工作站的设计[C].中国职协2014年度优秀科研成果获奖论文集，2014.
[2]田啟良，沈 健，嵇保健，等.ABB弧焊机器人系统的焊接路径规划研究[J].机械设计与制造，2016（12）：153～156.
[3]黄小丽.基于西门子PLC的ABB点焊机器人工程设计与调试[J].天津职业大学学报，2016，25（5）：76～80.
[4]王家勇，闫志明.ABB机器人浇铸工作站的设计和应用[J].智慧工厂，2014（2）：41～43.
[5]蓝伟铭，李 杨.副车架总成机器人焊接工作站的设计及应用[J].科技创新与应用，2018（1）.
收稿日期：2018-8-10