机器人——点焊机器人

  1、电感式接近开关的工作原理： 电感式接近开关由三大部分所组成： 振荡器、开关电路及放大输出电路。振荡 器产生一个交变磁场，当金属板件接近这 一磁场，并达到感应距离时，在金属板件 内产生涡流，因此导致振荡衰减，以至停 振。振荡器振荡及停振的变化被后级放大 电路处理并转换成开关信号，传输到PLC ，作为夹具关闭的必要条件。此时，接近 开关的工作指示灯会点亮。如果指示灯没 有点亮，则说明板件位置没有放好，夹具 则不会关闭，否则会将板件压变形[6]。

  二、工业机器人发展现状及趋势： 我国的工业机器人从80年代“七五”科技攻关开始起步，目前 已基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制管理系统硬件和软件设 计技术、运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，开 发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人；弧焊机器人已应用在 汽车制造厂的焊装线上。但总的来看，我国的工业机器人技术及其工 程应用的水平和国外比还有一定的距离，如：可靠性低于国外产品； 机器人应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有 差距；应用规模小，没形成机器人产业。 三、工业机器人发展的新趋势： 目前国际机器人界都在加大科研力度，进行机器人共性技术的研 究。从机器人技术发展的新趋势看，焊接机器人和别的工业机器人一样， 不断向智能化和多样化方向发展。

  隔离栅栏的作用是将 机器人的工作区域与外界 隔离开来。设有一个安全 门，机器人在自动模式下 工作时速度相当快，如果 有人打开安全门，试图进 入机器人工作区域内，机 器人会自行停止工作，以 保障人员安全。

  在机器人点焊系统的调 试运行过程中经常会出现一 些突发情况，例如工人在调 试机器人过程中出现机器人 动作偏离轨迹而要撞上转台 夹具或焊钳电极与板件粘结 等，这就需要及时排除险情 。在机器人示教器上以及主 控制柜的控制面板上分别设 有急停按钮，便于在出现紧 急情况时能将系统停止工作 ，以免发生安全事故。

  点焊机器人的工作范围一定要符合安全要求，即必须在任 何情况下都不会对人员或设备构成威胁。在机器人动作范 围内，一定要采取隔离措施保护，这些隔离保护的方法可以是 隔离栅栏，光栅，光幕，空间扫描装置等。本设计采用隔 离栅栏和光栅的保护的方法。另外，系统中设有急停回路， 以便各种突发情况下将系统停止，保障人员和设备的安全 。

  为确保安全，转台在 转动时不允许人员进入机 器人工作区域。安全光栅 位于装件区两侧，一侧是 发射端，一侧是接受端。 如果有人在转台工作时试 图从装件区进入机器人工 作区域必定要穿过安全光 栅，这样接收端便接收不 到发射端发射的光，从而 产生转台停止信号。

  • 工业机器人发展现状及趋势 • 机器人点焊系统电气控制部分的组成和原 理 • 机器人点焊系统电气控制部分硬件设计 • 机器人点焊系统电气控制部分软件设计

  一、 点焊机器人介绍及其研究意 义： 点焊机器人【spot welding robot】 用于点焊自动作业的工 业机器人。世界上第一台点焊机 于1965年开始使用，是美国 Unimation公司推出的Unimate机 器人，中国在1987年自行研制成 第一台点焊机器人──华宇-Ⅰ型 点焊机器人。

  动作的功能 避开障碍之后，到达焊点位置 开始打点 打点结束 避开障碍，前往下一焊点位置

  焊钳动作过程及相应动作功能 焊 小大 闭闭（打打） 大大 钳 控 制 电 路

  焊钳在焊接一段时间 之后电极头表面会氧化磨 损，这是需要将其修磨之 后才能接着使用。为了实 现生产装备的自动化，提 高生产节拍，为点焊机器 人配备了一台自动电极修 磨器，实现电极头工作面 氧化磨损后的修锉过程自 动化，同时也避免了人员 频繁进入生产线带来的安 全隐患。

  正正正正 正正定定 反正正正 正正定定 定定锁锁1 定定定大1 定定锁锁2 定定定大 2

  一、机器人点焊系统电 气控制部分的组成： 机器人点焊系统 由机器人系统、夹具 系统、转台系统和焊 接系统构成，工作站 采用PROFIBUS数字 I/O实现彼此通信[3]。 该系统电气结构如右 图所示。

  二、机器人点焊系统的电气控制原理： 系统上电，初始化机器人的状态，对于安全信号，则分等级处理 ，重要的安全信号通过和机器人的硬线连接，引起机器人急停；级别 较低的安全信号通过PLC给机器人发“外部停止”命令。系统的任务 选择是由线控制器完成的，输送线控制器通过传感器来确定车型并通 过编码方式向机器人点焊工作站发出相应的工作任务，点焊控制器接 受任务并调用相应的机器人程序进行焊接。焊接过程中，系统检测机 器人的工作状态，如机器人发生错误或故障，系统自动停止机器人及 焊枪的动作。当机器人在车身不同的部位焊接时，需要不同的焊接参 数。控制焊枪动作的焊接控制器中可存储多种焊接规范，每组焊接规 范对应一组焊接工艺参数。机器人向PLC发出焊接文件信号，PLC通过 焊接控制器向焊枪输出需要的焊接工艺参数。车体焊接完成后，机器 人可按设定的方式来进行电极修磨。

  转台电机是通过变频器来 控制的。电机设有两种转速， 即低速和高速。当系统在手动 模式时，出于安全考虑，转台 转动时电机始终处于低速状态 ；而在自动模式下，当转台电 机启动之后就处于高速状态， 直到减速位的接近开关感应到 信号时，电机转为低速运动， 当停止位接近开关感应到信号 ，电机则停止。在这种情况下 ，低速运动作为转台电机由高 速状态到停止状态的一个过渡 过程。

  缸为双作用气缸，其被分活塞为两个腔室：有杆腔和无杆腔。当PLC接收 到夹具夹紧信号，通过总线传输到阀岛，阀岛打开相应气路，压缩空气从无 杆腔端的进气口输入，并在活塞左端面上的力克服了运动摩擦力，负载等反 作用力，推进活塞前进，有杆腔内的空气经该端排气口排入大气，使活塞伸 出，从而带动夹具夹紧。当活塞前进到位时，接近开关感应到活塞右边的金 属面而接通，向阀岛反馈夹具夹紧到位信号，阀岛收到信号后，关闭相应气 路。同样，当PLC接收到夹具松开信号时，压缩空气从有杆腔输入，无杆腔气 体从排气口排出，完成夹具松开动作。

  1、焊钳： 通过气缸来 实现焊钳的闭合 与打开。该焊钳 共有三种动作， 既大开，小开和 闭合。焊钳动作 过程及相应动作 功能如表所示。 图为焊钳的控制 电路。