CN204183128U - 汽车零部件多工位机器人点焊*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种汽车零部件多工位机器人点焊***，包括机器人、点焊***装置、机器人控制器、机器人示教盒、夹具和PLC控制柜，PLC控制柜与机器人控制器连接，夹具设置有远程输入输出控制箱和独立操作的现场操作按钮站，远程输入输出控制箱通过Profibus总线通讯网络与PLC控制柜通信，现场操作按钮站位于夹具的旁侧，现场操作按钮站设置有急停等操作按钮，点焊***装置包括点焊中频控制器，机器人用伺服焊钳，电极修磨器，水路检测单元和气源处理单元，点焊中频控制器与所述机器人用伺服焊钳相连，电极修磨器与伺服焊钳相连，用于对伺服焊钳电极的修磨。本实用新型具有安全性好、灵活性强、效率高、工作节拍快的优点。

Description

汽车零部件多工位机器人点焊***

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种汽车零部件多工位机器人点焊***。 

背景技术

随着科学技术的发展和社会的进步，对焊接的质量和效率要求越来越高。汽车行业的焊接机器人的使用和需求越来越广泛，目前现有技术中，汽车零部件多工位机器人电焊的安全性、灵活性、焊接能力和效率都有待进一步提高。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种安全性好、灵活性强、效率高、工作节拍快的汽车零部件多工位机器人点焊***。 

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案是：一种汽车零部件多工位机器人点焊***，包括机器人、点焊***装置、机器人控制器、机器人示教盒、夹具和PLC控制柜，所述机器人与所述机器人控制器相连，所述机器人示教盒和机器人控制器相连，所述点焊***装置与机器人相连，所述夹具为气动焊装夹具,用于固定机器人焊接的工件，所述夹具与PLC控制柜连接，所述PLC控制柜与机器人控制器连接，所述夹具设置有远程输入输出控制箱和独立操作的现场操作按钮站，所述远程输入输出控制箱通过Profibus总线通讯网络与PLC控制柜通信，所述现场操作按钮站设置有操作按钮，所述现场操作按钮站设置在夹具的旁侧，所述点焊***装置包括点焊中频控制器，机器人用伺服焊钳，电极修磨器，水路检测单元和气源处理单元，所述点焊中频控制器与所述机器人用伺服焊钳相连，所述电极修磨器与伺服焊钳相连，用于对伺服焊钳电极的修磨，所述水路检测单元包括电控截止阀，水压力传感器、水流量传感器和目视仪，所述气源处理单元包括电磁阀，气源处理装置，气管和快速插拔接头，所述PLC控制柜设置有急停按钮和触摸屏，触摸屏设置有独立存储卡，所述PLC控制柜通过电缆分别与电极修磨器和点焊中频控制器连接，所述PLC控制柜通过Profibus总线通讯网络分别与夹具和机器人控制器通信，所述PLC控制柜通过MPI网络与触摸屏通信。 

优选地，还包括安全防护装置，安全防护装置包括安全光栅、安全门、安全光幕和声光报警装置，所述安全光栅设置有两对，分别安装在机器人的***两侧；所述安全门设置有安全插销，安装在一侧的安全光栅上；所述安全光幕安装在沿工件传输方向进入机器人焊接工作区的防护装置入口处；所述声光报警装置包括信号灯和蜂鸣器；所述的安全光栅、安全光幕、声光报警装置、现场操作按钮站通过光缆分别与PLC控制柜连接。 

优选地，所述夹具为双工位夹具，设置有两对，其中一对夹具为OP50工位夹具，包含夹具Ⅲ和夹具Ⅳ，用于第五工序，与之配套的机器人用伺服焊钳为中频伺服C型焊钳，喉深为250mm,喉宽为375mm，机器人为安川MOTOMAN-ES165D点焊机器人，机器人控制器为DX100控制器；另一对夹具为OP80工位夹具，包含夹具Ⅰ和夹具Ⅱ，用于第八工序，与之配套的机器人用伺服焊钳为中频伺服X型焊钳，喉深为400mm,喉宽为170mm，机器人为ABB IRB6640-205点焊机器人，机器人控制器为IRC5控制器。 

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果： 

1、夹具设置有远程输入输出控制箱（远程IO箱），夹具旁侧制作安装有独立操作的现场操作按钮站，方便脱离主控***独立操作，能独立进行逻辑控制，便于夹具脱离主机独立使用，***灵活性非常强。

2、安全光幕安装在沿工件传输方向进入机器人焊接工作区的防护装置入口处，当工件在传输时或者机器人在焊接时，安全光幕检测到有物体侵入时，***立即停止工件的传输和机器人的焊接，并发出报警信号。急停按钮安装在现场操作按钮站和PLC控制柜的主控制屏上，所有急停按钮的双对触点并行串接构成双回路方式，一旦有任何一个急停按钮被按下，***立即切断于操作的直流控制电源、驱动器主回路电源及机器人控制电源并停止工件的传输和机器人的焊接，直到排除故障，重新启动***。触摸屏内能显示所有故障信息，无论是机器人的或者***集成以及夹具的，安全性更强。 

3、夹具设置有两对，其中一对夹具为OP50工位夹具，包含夹具Ⅲ和夹具Ⅳ，用于第五工序，与之配套的机器人用伺服焊钳为中频伺服C型焊钳，喉深为250mm,喉宽为375mm，机器人为安川MOTOMAN-ES165D点焊机器人，机器人控制器为DX100控制器；另一对夹具为OP80工位夹具，包含夹具Ⅰ和夹具Ⅱ，用于第八工序，与之配套的机器人用伺服焊钳为中频伺服X型焊钳，喉深为400mm,喉宽为170mm，机器人为ABB IRB6640-205点焊机器人，机器人控制器为IRC5控制器，OP50工位站点和OP80工位站点节拍双工位机器人工作周期为179 S，效率高，工作节拍快。 

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 

附图1为本实用新型实施例的结构示意图； 

附图2为本实用新型实施例的控制结构示意图；

图中1、机器人；2、点焊***装置；3、夹具；4、安全光栅；5、现场操作按钮站；6、电极修磨器；7、PLC控制柜；8、安全门；9、机器人安装底座；10、工作站布线箱；11、工人。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本实用新型作进一步的说明。 

本实用新型实施例所述的一种汽车零部件多工位机器人点焊***主要用于汽车后纵梁部位的焊接，焊接数量为28处，焊接工序为第五工序OP50和第八工序OP80。 

如图1所示，本实用新型实施例所述的一种汽车零部件多工位机器人点焊***，包括机器人1、点焊***装置2、机器人控制器（未示出）、机器人示教盒（未示出）、夹具3和PLC控制柜7，机器人1与机器人控制器相连，机器人示教盒和机器人控制器相连，点焊***装置2与机器人1相连， PLC控制柜7与机器人控制器连接，***工位的夹具3设置有远程输入输出控制箱，简称远程IO箱，和独立操作的现场操作按钮站5，夹具3用于固定机器人焊接的工件，采用西门子S7-200 PLC独立控制，收集夹具传感器信号和电磁阀信号通过Profibus总线通讯网络与主控PLC进行信号交互，如图2所示，远程IO箱通过Profibus总线通讯网络与PLC控制柜7通信，如图1所示，现场操作按钮站5位于夹具3的旁侧，设置有急停等操作按钮，因此，夹具3电控***能独立进行逻辑控制，便于夹具3脱离主机独立使用。 

OP50工位后纵梁点焊机器人工作站，机器人1为安川机器人MOTOMAN-ES165D，机器人控制器为新型DX100控制器，MOTOMAN-ES165D机器人操作界面为窗口式，满足中英文界面操作；点焊中频控制器，选用小原公司的SIV21中频变压焊接控制，机器人用伺服焊钳为中频伺服C型焊钳，喉深为250mm,喉宽为375mm，夹具为双工位夹具，设置有两对，包含夹具Ⅲ和夹具Ⅳ。OP80工位后纵梁点焊机器人工作站，机器人为ABB IRB6640-205机器人，机器人控制器为IRC5控制器，机器人用伺服焊钳为中频伺服X型焊钳，喉深为400mm,喉宽为170mm，夹具为双工位夹具，设置有两对，包含夹具Ⅰ和夹具Ⅱ。 

本实用新型实施例所述的机器人1，机器人控制器，机器人示教盒和连接电缆，点焊专用线缆包，点焊用线缆/水管/气管共同组成机器人***，点焊用线缆/水管/气管内藏于及机器人本体；机器人控制器主要由主控、伺服驱动等组成；机器人自身具有碰撞检测功能可有效地对机器人与外部设备的碰撞进行检测，并立即停止机器人的运行，以保护机器人及被碰撞设备免损害。 

机器人伺服点焊功能包及点焊专用软件包括：机器人外部协调轴，外部轴控制单元，点焊枪用伺服编码器，点焊专用软件，点焊专用线缆。外部协调轴为伺服点焊枪伺服马达；外部协调轴控制单元对伺服点焊枪伺服马达进行驱动控制；点焊专用软件为伺服点焊用相关参数设定及监视焊接运行的专用软体；点焊专用线缆为抗拉，抗扭曲，方防烫，防腐，高柔性线缆。 

本实用新型实施例所述的点焊***装置2包括点焊中频控制器，机器人用伺服焊钳，电极修磨器6，水路检测单元和气源处理单元。电极修磨器6根据焊枪的电极直径大小，对修磨刀片进行选择，以满足对电极的修磨。水路检测单元及气源处理单元合称为水气回路及检测***，水路检测单元含电控截止阀，水压力传感器、水流量传感器，目视仪，采用双回路，并将输入输出检测信号集成到PLC控制***，气源处理单元包括电磁阀，气源处理装置，气管及快速插拔接头等所有启动控制元件用SMC产品。 

机器人用伺服焊钳，焊接压力稳定并且精度高：焊接加压力是通过伺服电机的旋转，通过滚丝杆产生直线运功实现的，通过对伺服电机的转矩进行检测来实现加压力的控制。对任一把伺服焊钳来说，一旦确定了设计部件，就意味着伺服电机的转矩与焊钳加压力之间建立了确定的对应关系，也就是说，对应一个焊钳加压力的伺服电机转矩是唯一的，所以伺服电机的转矩控制的精度就决定了焊钳加压力的精度。 

焊接压力可随意调整：焊接压力的设定是通过机器人的“焊接压力条件”文件实现的，可以提供多个文件用于存储不同的压力设定。实现不同厚度板材上焊点时，只需调用不同“焊钳压力条件”文件，加压力就可自动地切换。 

焊钳可随意实现多个开度，示教操作方便。 

伺服焊钳点焊噪音小：由于电极在接触工件前减速，并且接触工件的速度可以调节，这样，就可以保证点焊时比较柔和，产生的噪音较小。 

电极修磨补偿功能：伺服焊钳在电极修磨后，固定侧电极的位置会发生位移，为了保证电焊时固定侧电极与工件接触良好，可以借助“电极修磨补偿功能”对电极的修磨时进行检测，然后根据位移量，修正机器人的示教轨迹。 

安全防护装置包含安全光栅4、安全门8、安全光幕、声光报警装置。安全光栅4选用OMRON/对射式光栅安装方式为立式，光栅长度1025 MM，方管结构，焊接成型，高度1.8M，光轴距20mm，安全光栅4设置有两对，分别安装在机器人1的***两侧；安全门8采用OMRON安全插销进行安全保护，安装在一侧的安全光栅4上；声光报警装置选用施耐德3色信号灯及蜂鸣器，显示设备运行状况。安全光栅4、安全光幕、声光报警装置、现场操作按钮站5通过光缆分别与PLC控制柜7连接。      安全电气回路防护*** ：安全回路由安全光幕和急停按钮构成。 

安全光幕安装在沿工件传输方向进入机器人焊接工作区的防护装置入口处，当工件在传输时或者机器人在焊接时，安全光幕检测到有物体侵入时，***立即停止工件的传输和机器人的焊接，并发出报警信号。急停按钮安装在现场操作按钮站5和PLC控制柜7的触摸屏上，所有急停按钮的双对触点并行串接构成双回路方式，一旦有任何一个急停按钮被按下，***立即切断于操作的直流控制电源、驱动器主回路电源及机器人控制电源并停止工件的传输和机器人的焊接，直到排除故障，重新启动***。触摸屏内能显示所有故障信息，无论是机器人的或者***集成以及夹具的。 

工作站电气控制***，采用立式带空调的控制柜，设置有急停等操作按钮和触摸屏，PLC选用西门子S7-300，人机界面选用西门子TP277 10 彩色触摸屏（自带存储卡），PLC控制柜7通过MPI网络与触摸屏通信，触摸屏设置有独立存储卡。低压电器组件采用OMRON，施耐德或同等品牌，本电控***采用profibus现场总线通信协议，PLC控制柜7通过Profibus总线通讯网络分别与夹具3和机器人控制器进行信号交互。PLC控制柜7通过电缆分别与电极修磨器6和点焊中频控制器连接。***具有一定的软件和硬件余量，软件具有扩展性，处理器预留扩展能力，框架预留，I/O点预留20%。 

***周边其它辅助设备含机器人安装底座9，工作站布线箱10，机器人用变稳压器及安装所需相关备用线缆及工具料件等 。 

汽车零部件多工位机器人点焊***，工人9准备阶段包括以下操作： 

1）工人9从后纵梁总成第八工序位夹具Ⅰ上取下工件，用时12秒；

2）工人9上新工件，放置在后纵梁总成第八工序位夹具Ⅰ上，用时12秒；

3）工人9走出，按夹具Ⅰ夹紧按钮，用时3秒；

4）工人9走动5m到达夹具Ⅱ，用时5秒；

5）工人9按下夹具Ⅰ按钮后，第27秒的时候，夹具Ⅰ夹紧工件，用时3秒；

6）等待工人到达夹具Ⅱ；

7）第32秒的时候，工人9从后纵梁总成第八工序位夹具Ⅱ上取下工件，用时12秒；

8）工人9把新工件放在后纵梁总成第八工序位夹具Ⅱ上，用时12秒；

9）工人9走出，按夹具Ⅱ夹紧按钮，用时3秒；

10）工人9走动5m到达夹具Ⅰ，用时5秒；

11）工人9按下夹具Ⅱ按钮后，第59秒的时候，夹具Ⅱ开始夹紧工件，用时3秒；

12）等待机器人工作，总共用时62秒。

汽车零部件多工位机器人点焊***，ABB IRB6640-205机器人操作节拍包括以下步骤： 

1）机器人1移至后纵梁总成第八工序夹具Ⅰ焊接位，用时2秒；

2）机器人1焊接工件28个焊接处，用时48秒；

3）机器人回归home位，用时1.5秒；

4）夹具Ⅰ打开，用时2秒；

5）机器人1移至后纵梁总成第八工序夹具Ⅱ焊接位，用时2秒；

6）机器人1焊接工件28个焊接处，用时84秒；

7）机器人1回归home位，用时1.5秒；

8）夹具Ⅱ打开，用时2秒；

9）等待工人上新件，总共用时179秒。

本文中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本实用新型的保护范围。 

Claims (3)

1.一种汽车零部件多工位机器人点焊***，包括机器人、点焊***装置、机器人控制器、机器人示教盒、夹具和PLC控制柜，所述机器人与所述机器人控制器相连，所述机器人示教盒和机器人控制器相连，所述点焊***装置与机器人相连，所述夹具为气动焊装夹具,用于固定机器人焊接的工件，所述夹具与PLC控制柜连接，所述PLC控制柜与机器人控制器连接，其特征在于：所述夹具设置有远程输入输出控制箱和独立操作的现场操作按钮站，所述远程输入输出控制箱通过Profibus总线通讯网络与PLC控制柜通信，所述现场操作按钮站设置有操作按钮；所述点焊***装置包括点焊中频控制器，机器人用伺服焊钳，电极修磨器，水路检测单元和气源处理单元，所述点焊中频控制器与所述机器人用伺服焊钳相连，所述电极修磨器与伺服焊钳相连，用于对伺服焊钳电极的修磨，所述水路检测单元包括电控截止阀，水压力传感器、水流量传感器和目视仪，所述气源处理单元包括电磁阀，气源处理装置，气管和快速插拔接头，所述PLC控制柜设置有操作按钮和触摸屏，触摸屏设置有独立存储卡，所述PLC控制柜通过电缆分别与电极修磨器和点焊中频控制器连接，所述PLC控制柜通过Profibus总线通讯网络分别与夹具和机器人控制器通信，所述PLC控制柜通过MPI网络与触摸屏通信。

2.根据权利要求1所述的一种汽车零部件多工位机器人点焊***，其特征是还包括安全防护装置，安全防护装置包括安全光栅、安全门、安全光幕和声光报警装置，所述安全光栅设置有两对，分别安装在机器人的***两侧；所述安全门设置有安全插销，安装在一侧的安全光栅上；所述安全光幕安装在沿工件传输方向进入机器人焊接工作区的防护装置入口处；所述声光报警装置包括信号灯和蜂鸣器；所述的安全光栅、安全光幕、声光报警装置、现场操作按钮站通过光缆分别与PLC控制柜连接。

3.根据权利要求1所述的一种汽车零部件多工位机器人点焊***，其特征是所述夹具为双工位夹具，设置有两对，其中一对夹具为OP50工位夹具，包含夹具Ⅲ和夹具Ⅳ，用于第五工序;另一对夹具为OP80工位夹具，包含夹具Ⅰ和夹具Ⅱ，用于第八工序。