ABB机器人在白车身焊装设备中的应用.docx

    ABB机器人在白车身焊装设备中的应用    摘要：ABB机器人在焊装设备上的应用使我们大大的提高了设备的自动化程度，为我们设备自动化、高效化作出了贡献，设备生产的速度和质量得到大大的提高，降低了工人的劳动强度，改善了工人的工作环境，让工人更好的向技术型工人进步关键词：白车身焊装；ABB机器人；设备1、ABB机器人的在白车身焊装应用的优势ABB公司致力于研发、生产机器人已经有40多年的历史，拥有全球17.5万台以上的机器人安装经验ABB机器人在1994年就进入了中国市场，经过多年的发展，为汽车行业的白车身提供了数以万计的解决方案同时，ABB是世界上第一台工业机器人的制造商在奔驰、宝马等世界著名车企的焊装车间随处可见ABB工业机器人的身影2机器人投入运行2.1零点标定机器人安装好焊钳并接通电源后，为使其能达到最高的点精度及轨迹精度，应首先使用EMD(电子控制仪)工具对6个轴进行零点标定建立工具坐标系时，应首先对工具中心点(TCP)进行测量，主要测量工具中心点在法兰坐标系中的位置(X、Y、Z坐标值及相对X、Y、Z轴的夹角A、B、C)焊钳TCP的选取一般以焊钳下电极端点为主，测量TCP的方法主要有XYZ4点法及XYZ参照法。

TCP确定后，该点即为工具坐标系的原点为方便以后的维护工作，在建立工具坐标系之前，可按一定标准对所有机器人的工具进行统一编号，如C型焊钳可编为工具1，X型焊钳可编为工具2，或者大钳编为工具1，小钳编为工具2建立工具坐标系时，也应按照一定标准确定X、Y、Z的方向如焊钳小开方向(工具作业方向)为X轴正向，取焊钳侧面向里的方向为Y轴正向，用右手定则确定Z轴正向，确定工具坐标系的方法主要有ABC世界坐标法和ABC2点法2.2建立干涉区机器人在作业过程中，若两台或以上的机器人的某部件同时占有同一区域而发生碰撞叫干涉为避免发生此类事故，就必须要对各机器人共同经由或滞留的空间设立干涉区由于干涉区的存在，一定程度上会降低汽车生产的节拍因此，必须根据各机器人的作业量及作业顺序来合理设置干涉区2.3干涉区使用说明ABB机器人在实际应用中经常多个机器人交互工作，因此，我们在设计中引入干涉区的概念我们在交互信号中定义了16个干涉区，工位内的两台机器人共用干涉区1-10，相邻工位间的机器人共用干涉区11-16当机器人发给PLC的信号DoOutOfZone1（I9.0）=ON，表示机器人在干涉区1外当机器人发给PLC的信号DoOutOfZone1（I9.0）=OFF，表示机器人在干涉区1内。

当信号DoReqZone1（I11.0）=ON，表示机器人向PLC申请进入干涉区1，PLC需要根据实际情况判断是否允许机器人进入干涉区1当机器人接收到PLC的信号DiZone1Free（Q9.0）=ON，表示PLC允许机器人进入干涉区1当机器人在干涉区1外且未向PLC申请进入干涉区1时，PLC需将对应的允许进入干涉区1信号DiZone1Free（Q9.0）置为OFF，若机器人已经进入干涉区1，则PLC需持续保持DiZone1Free（Q9.0）为ON状态进入干涉区PLC与机器人信号处理：机器人在干涉区1外时，DoOutOfZone1（I9.0）=ON，DoReqZone1（I11.0）=ON，机器人运动到进入干涉区1前的运动轨迹空间点（精确点），将信号DoReqZone1（I11.0）置为ON，向PLC申请进入干涉区1，并等待PLC发出的DiZone1Free（Q9.0）信号为ON后开始进入干涉区1，当机器人开始进入干涉区1时，机器人将信号DoReqZone1（I11.0），DoOutOfZone1（I9.0）均置为OFF，当机器人进入干涉区1后，PLC发出的信号DiZone1Free（Q9.0）需保持为ON状态，当机器人完成干涉区1内工作离开干涉区1后，机器人将信号DoOutOfZone1（I9.0）置为ON，通知PLC该机器人已经离开干涉区1，PLC将信号DiZone1Free（Q9.0）置为OFF，此时PLC允许其他机器人进入干涉区1。

干涉区的引入极大程度上提高了各个机器人的工作效率，也提高也设备的安全性3机器人在焊装生产线的发展现状汽车车身焊装线从最初的使用悬挂式点焊机进行人工作业，发展到多点自动焊接技术的运用和简单的人工操作机械手作业，进入20世纪以来，高度自动化、柔性化、多工位混流机器人焊装自动线已经成为汽车白车身焊装的主流目前机器人在白车身焊装生产线中的应用主要有:点焊、弧焊、滚边、搬运、装配、检测等国外在机器人焊装线方面的研究应用处于领先地位，在美国、日本、德国等汽车工业较为发达的国家，机器人在汽车焊装线中的应用已经极为普遍和成熟美国通用汽车的机器人焊装自动线，使用“模块化”和“柔性化”设计车身焊接夹具，使得焊装线使用更为灵活，能够适应多种车型的焊装德国大众(Volkswa-gen)汽车公司的“高尔夫”、“宝来”焊装厂使用混流柔性焊装线，采取先进焊接技术，日产量达到2400辆目前，国外机器人在焊装生产线中的应用发展有如下几个趋势:由适用于单一车型向着适用多车型的柔性化发展;焊装线装备结构和控制方法向着结构复杂、机器人系统集成控制发展;由人工作业、半自动化作业向着系统集成控制的方向发展我国在机器人焊装生产线方面的研究应用现状主要表现在以下几个方面:设计开发的机器人焊装生产线及机器人工作站的整体性能与国外水平有一定差距;焊装线系统控制在生产线的多级、多总线控制及联网水平方面仍较为落后;大型、专业的应用工程软件的开发基本处于空白;目前研究重点在机器人作业系统的周边装备及控制系统上。

总之，我国机器人焊装线的自动化程度及装备的设计制造水平和国外先进水平仍有很大距离，焊装生产线的关键技术和机器人设备的自主研发仍需进一步提升4外部自动在机器人执行焊接程序过程中，需要时刻把部分信号与PLC进行交换，以保证焊接过程的顺利，这些信号主要有：将焊机故障信号传送给PLC，将机器人AIROK信号传送给PLC，将WATERFLOWOK信号传送给PLC，PLC将WELDON信号传送给机器人，水气单元水阀的控制，如果spot_counter大于X时，发送修磨请求，如果td_counter大于X时，发送更换电极头请求该段程序作为后台程序BackStage()需要插入系统文件夹System>sps.sub>USERPLC程序段下5结语ABB机器人作为主流的工业机器人提供了专业的标准接口，并且提供了专业的点焊软件包，便于设备集成商快速的集成到焊接设备的上，减少接口调试的时间由于连线简单，节省了大量的工作强度和时间，让集成工作变得简单、专业目前国内外学者在白车身焊装生产线的机器人应用上投入了大量研究通过对机器人焊接路径的规划更能推进机器人的应用，提高生产效率和质量但同时对机器人路径规划结果的评价指标较为单一，如何将评价指标有机综合评价规划结果仍有待研究。

Reference[1]李斌.白车身机器人焊装线PLC控制系统架构研究[D].合肥工业大学,2010.[2]戴淮初.白车身侧围焊接虚拟制造技术的研究[D].合肥工业大学,2014.[3]徐小剑.汽车白车身车门焊装线设计分析及机器人仿真关键技术研究[D].上海工程技术大学,2014.[4]崔洪刚,汪永超,唐浩.白车身焊接技术的研究进展[J].制造技术与机床,2016,08:37-40.  -全文完-。