雙機(jī)器人空間雙縫協(xié)同焊接工作站設(shè)計引言薄壁零件在焊接過程中會產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致較大的變形，當(dāng)同一零件上具有多道空間焊縫時，該零件的由焊接所產(chǎn)生的變形就格外簡潔，不利于分析和把握[1]。在使用常用的削減內(nèi)應(yīng)力的方法沒有到達(dá)滿足的效果后，本工程組通過綜合分析空間對接焊縫零件焊縫之間熱輸入量及變形的相互影響，并通過工藝試驗論證確定了承受雙機(jī)器人對該零件進(jìn)展雙縫同步焊接，協(xié)同變位機(jī)帶動焊接零件變位，使焊接位置始終處于最優(yōu)的狀態(tài)，以到達(dá)保證焊縫成型質(zhì)量及有效把握焊接變形的目的[2]。焊接工藝及流程分析本方案需將焊縫分為四段焊接。首先，工件裝夾固定完畢后，機(jī)械手從長直焊縫一端起弧，依據(jù)工藝需要，設(shè)定適宜的焊接電流、焊接速度、送絲速度等焊接參數(shù)，焊至接近拐角四周位置，如圖1〔a〕所示。1然后，從拐角四周位置變位機(jī)開頭旋轉(zhuǎn)，機(jī)器人焊槍軌跡點跟隨變位機(jī)位置變化協(xié)調(diào)運(yùn)動，使焊槍始終保持最正確焊接姿勢，并選取適當(dāng)?shù)暮附?〔b〕所示。接下來，焊過拐角，此時短直焊縫水平向上，變位機(jī)停頓旋轉(zhuǎn)，機(jī)械手夾持焊槍做直線運(yùn)動，并保持最正確焊槍姿勢，完成直線段焊接如圖2〔c〕所示最終到另一尖角位置，變位機(jī)開頭旋轉(zhuǎn)，機(jī)器人焊槍軌跡點跟隨變位機(jī)位置協(xié)調(diào)運(yùn)動，使焊槍始終保持最正確焊接姿勢，并且保持適宜的焊接參2〔d〕所示。本系統(tǒng)承受人工上料的方式完成工件的裝夾與點定，當(dāng)工人完成裝夾后，按啟動焊接按鈕，系統(tǒng)把握器推斷每個氣缸是否夾持到位，假設(shè)夾持不到位，將賜予提示。啟動焊接后，機(jī)器人按人工示教編程后保存的程序進(jìn)展焊接，機(jī)器人先對直焊縫進(jìn)展?jié)M焊，到直角過度段的時候，機(jī)器人把握柜把握協(xié)同變位機(jī)調(diào)整角度，對拐角處的焊縫進(jìn)展焊接，過完拐角連續(xù)焊接另一個平面的直焊縫，最終完成焊接，時效處理后人工下件。流程圖22自動焊接工作站包括機(jī)器人分系統(tǒng)、焊接分系統(tǒng)、工裝夾具分系統(tǒng)、安全防護(hù)分系統(tǒng)和監(jiān)控分系統(tǒng)。自動焊接工作站承受雙縫雙弧焊方式，需要兩臺弧焊機(jī)器人；自動化工裝夾具通過氣缸將工件定位夾緊，在變位機(jī)的位姿變換下完成牢靠焊接；安全防護(hù)分系統(tǒng)用來做工作站的周界防護(hù)，避開工人在系統(tǒng)運(yùn)行時進(jìn)入工作區(qū)域。擬承受的設(shè)備有安全光幕、安全門、圍欄等；監(jiān)控分系統(tǒng)把握整個系統(tǒng)的規(guī)律動作，擬承受PLC現(xiàn)各種傳感器的把握，并將系統(tǒng)狀態(tài)信息采集并傳輸?shù)接|摸屏上，操作人員可在工作區(qū)域外部清楚地看到整個系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，并可通過觸摸屏與把握臺對系統(tǒng)進(jìn)展把握。3123456783該工作站設(shè)置一個修理門和一個上下料們，技術(shù)員可通過修理門進(jìn)入工作站進(jìn)展檢修和調(diào)試，工人通過電動卷簾門進(jìn)入工作站將工件通過夾具安裝到變位機(jī)上，適中選取機(jī)器人型號以掩蓋全部焊縫，該布局方案的優(yōu)點是上下件安全、便利，各機(jī)構(gòu)在工作中不易產(chǎn)生干預(yù)[3]。系統(tǒng)把握系統(tǒng)把握原理雙機(jī)器人自動焊接工作站在把握上分為兩個層次：系統(tǒng)主控層和機(jī)器44系統(tǒng)承受PLC出規(guī)律動作命令把握機(jī)器人、夾具氣缸、信號燈等執(zhí)行構(gòu)造動作。觸摸屏依據(jù)需要提取PLC作盒可實現(xiàn)系統(tǒng)的啟動、停頓等操作功能。機(jī)器人焊接把握層通過機(jī)器人把握柜和焊接電源的信號交互實現(xiàn)對機(jī)器人動作、外部軸動作和焊接系統(tǒng)的把握。機(jī)器人把握柜是該層的把握器，通過工業(yè)現(xiàn)場總線與焊接電源和機(jī)器人外部軸進(jìn)展信號傳送，本工作站采用的是ABBDEVICENET工業(yè)總線進(jìn)展通訊。兩臺機(jī)器人由一臺作為主機(jī)器人，另外一臺機(jī)器人和變位機(jī)都作為主機(jī)器人的外部擴(kuò)展軸。兩臺機(jī)器人之間承受機(jī)器人協(xié)同把握軟件和標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)現(xiàn)場總線進(jìn)展通訊〔該線纜有機(jī)器人廠商提供，ABB〕，保證雙機(jī)器人協(xié)同把握。機(jī)器人與焊接電源用現(xiàn)場總線DEVICENET電流、送絲速度等參數(shù)可以在機(jī)器人示教器上直接設(shè)定，實現(xiàn)不同焊接參數(shù)的切換，以適應(yīng)不同焊縫位置的需要。本方案將變位機(jī)放入到機(jī)器人分系統(tǒng)中，充當(dāng)六自由度機(jī)器人的第七軸，由機(jī)器人把握柜把握其轉(zhuǎn)動，可以實現(xiàn)機(jī)器人和變位機(jī)的聯(lián)動把握，可以保證焊縫為最正確焊接位姿。手動模式的把握為了對自動化焊接工作站進(jìn)展參數(shù)設(shè)置、調(diào)整、排故等工作，工作站除了正常的自動焊接模式外，還需要設(shè)計一套手動模式的操作，本工作站在觸摸屏上進(jìn)展手/自動模式的切換，可以將工作模式切換到手動模式。手動把握模式主要在以下操作時使用：1、零件逐個在夾具上定位夾緊時考慮現(xiàn)場夾具的操作便利性，在夾具上安裝一個夾具把握盒，用于把握夾具的氣缸的夾緊與放松，并幫助操作人員保證每一步都夾緊到位。夾緊按鈕：工人手動將零件放到夾具上，按一次，夾緊下一步所對應(yīng)的氣缸，每放好一個零件按一次夾緊按鈕，直到夾緊定位好最終一個零件。放松按鈕：當(dāng)上一步夾緊的零件消滅問題時，按放松按鈕，放松上一步所對應(yīng)的氣缸，重擺放零件。夾具退按鈕：當(dāng)焊接失效處理完成后，需要下件，按一次，放松全部已夾緊的氣缸。單步夾緊指示燈：當(dāng)單步的全部氣缸夾緊到位時，該指示燈會持續(xù)亮一秒，然后滅，指示工人可以夾持下一個零件了。假設(shè)夾持好零件后該燈沒有正常亮起，表示該組氣缸有局部沒有夾持到位，應(yīng)當(dāng)按“夾具退”按鈕，排故，重夾緊。全部夾緊指示燈：當(dāng)氣缸全部夾緊時，該指示燈會始終亮著，這時候人員可以退出工作站，開頭自動模式的焊接。5：2、機(jī)器人試教編程在機(jī)器人試教編程時，需要將工作站切換到手動模式下，這時候機(jī)器人才會將把握的權(quán)利交給示教盒。3、焊接參數(shù)的調(diào)整在焊接參數(shù)的調(diào)整的時候，需要將系統(tǒng)切換成手動模式，焊接電源才允許修改焊接參數(shù)。4、另外說明在手動模式下，由于人員有可能需要進(jìn)入工作站區(qū)域，所以設(shè)定屏蔽光柵報警，檢修門關(guān)緊不到位報警等報警互鎖功能。自動模式下的把握本機(jī)器人工作站設(shè)計了一款T的根本操作平臺。該平臺具有簡潔、便利且安全的特性。該操作臺的按鈕作用如下：啟動按鈕：雙手按下兩個按鈕，在符合啟動條件下，系統(tǒng)將啟動，這樣有效地防止人員的誤操作，提高使用安全性。焊接暫停按鈕：按下，系統(tǒng)將進(jìn)入暫停狀態(tài)，機(jī)器人會記錄當(dāng)前焊接位置。緊急停頓按鈕：按下，系統(tǒng)將進(jìn)入急停，只有當(dāng)緊急停頓按鈕撤銷后，機(jī)器人才能動作。程序連續(xù)：在急?；驎和Ｈ∠?，按下程序連續(xù)按鈕，系統(tǒng)將連續(xù)急?；驎和Ｇ暗墓ぷ?，為保證焊接質(zhì)量，機(jī)器人把握焊槍往回焊接一小段距離后再往前焊。T66T另外，在系統(tǒng)把握上，還有幾點需要特別說明：首先，除急停信號外，PLC不對機(jī)器人、變位機(jī)、焊機(jī)系統(tǒng)進(jìn)展把握，這些都有機(jī)器人把握柜進(jìn)展把握和參數(shù)調(diào)??；然后，機(jī)器人、變位機(jī)、焊機(jī)系統(tǒng)在手動模式下，可以模擬行走所示教的路徑。焊接系統(tǒng)故障分析焊接工藝、機(jī)器人的把握以及夾具的合理設(shè)計打算了本工作站能否焊接出合格的零件，全面的故障分析及故障處理方法的設(shè)計則可提升工作站的牢靠性、保障性、安全性和適應(yīng)性。針對自動化焊接的特點，本工作站對可能消滅的故障進(jìn)展了分析，并設(shè)計了工作站遇到這些故障時的規(guī)律處理方法，并將這些故障顯示在人機(jī)交互觸摸屏上，使技術(shù)人員更便利快捷地排故，恢復(fù)生產(chǎn)[6]?？赡芟麥绲墓收先缦拢簥A具氣缸夾緊不到位在自動狀態(tài)下，當(dāng)PLC[5]，表示該位置的氣缸夾緊不到位，系統(tǒng)將在自動狀態(tài)下無法啟動或系統(tǒng)暫停，并且觸摸屏顯示未夾緊的氣缸的位置。檢修門或者上下料門關(guān)閉不到位在自動狀態(tài)下，當(dāng)PLC該報警，系統(tǒng)無法啟動；假設(shè)在正常焊接中消滅該問題，PLC暫停。光柵報警在自動狀態(tài)下，PLC系統(tǒng)無法啟動或焊接暫停。缺氣報警檢測氣壓開關(guān)安裝在保護(hù)氣瓶出口處，可以有效監(jiān)測氣瓶的氣量，避開缺氣、少氣。PLC狀態(tài)下系統(tǒng)無法啟動或系統(tǒng)急停，手動狀態(tài)只報警不限制系統(tǒng)使用斷絲保護(hù)PLC下系統(tǒng)無法啟動或系統(tǒng)急停，手動狀態(tài)只報警不限制系統(tǒng)使用。斷弧保護(hù)PLC檢測從焊機(jī)引出的斷弧信號反響沒有信號輸入，將會觸發(fā)該報警。自動狀態(tài)下系統(tǒng)急停，手動狀態(tài)只報警不限制系統(tǒng)使用。機(jī)器人碰撞報警PLC急停。水流開關(guān)報警水流檢測開關(guān)安裝到冷水箱回流口處，可確保水流經(jīng)過了焊槍，起到了冷卻的效果。PLC系統(tǒng)處理：自動狀態(tài)下系統(tǒng)急停，手動狀態(tài)只報警不限制系統(tǒng)使用9.機(jī)器人報警PLC狀態(tài)下系統(tǒng)急停，手動狀態(tài)由機(jī)器人系統(tǒng)自身推斷如何處理在手動模式下，為了不影響操作，本工作站運(yùn)行遇到相關(guān)報警仍會在觸摸屏上顯示，但