应用于地铁车辆车身制造的焊接机器人控制系统改进_高明晶 [
2015-01-30 00:00:00   来源：中国机器人教育网的博客   评论：0 点击：

点击下载??在现代的交通行业中，轨道交通与汽车、航空的竞争越来越激烈。而轨道交通行业中的不锈钢车辆具有良好的防火安全性、防腐蚀性、撞击吸能特性、轻量化和维护成本低等优点，这些优点使其成为轨道车辆的重要的发展方向之一。随着电阻点焊技术的发展，电阻点焊技术广泛的应用于轨道交通车辆不锈钢车体的制造，电阻点焊是将焊件装配成搭接接头，并压紧在两电极之间，通以电流，利用电阻热熔化母材金属，形成焊点的电阻焊的方法。具有焊接方式简单、成本低、效率高等重要特点。在我公司地铁车辆车体侧墙的制造过程中选择了单面点焊机器人进行侧墙墙板的焊接。我公司是具有年产100亿元以上规模的大型企业，但与企业巨大生产规模形成鲜明对比的是生产线的自动化程度低，虽然在一定程度上使用了一些自动焊设备，但是在工件的装夹，工件的搬运等方面则完全使用的人工。根据对现有生产线内点焊机器人的改造的项目经验，本文对如何将“低成本，高效率”的制造理念与焊接机器人质量稳定的特性相结合做了初步的研究。从控制系统的架构和周边关键配套工装出发，将焊接机器人与配套工装有机的结合起来，共用一个控制系统，即节约了成本又大大提高了生产效率。本文详细的讨论了配套工装与焊接机器人的自动一体化在车体焊接上的应用。首先从自动化工位和人工各自的特点出发，研究在地铁车辆车体制造过程中两种工位合理配置比例。其次，对地铁车辆车体侧墙焊接生产线控制系统进行了分析与设计，将压紧工装、抬高工装通过单面点焊机器人的外部接口和点焊机器人整合在一起，可以在点焊机器人的控制面板上通过设置的命令，使压紧工装实现沿XYZ 轴的移动，以及实现压紧的动作，抬高工装可以实现在 Y轴的移动和抬高的动作。将点焊和压紧、抬高全部实现自动化，在保证产品质量的同时，大大提高了生产效率。主要内容包括以下几个方面：控制系统的设计分析，电气控制系统的设计，PLC控制系统的设计，包括 PLC 系统硬件的设计和软件部分的设计，PLC控制系统的程序设计，PLC系统控制流程图设计，生产线网络设计及组建等等。最后，通过将生产线自动化改造后的产量与之前人工操作的产量进行对比，自动一体化速度快、控制灵活、效率高、质量有保证。生产线自动化改造技术为实现公司高质量、高效率的要求，提供了一种新的技术支持。第 1章绪论................................................31.1简介...................................................31.1.1机器人焊接在地铁车辆车身制造的应用与发展......................31.1.2国内地铁制造发展现状..........................................41.2 本论文的背景、内容和意义..................................41.2.1 背景..........................................................41.2.2研究内容......................................................51.2.3项目研究的意义................................................5第 2 章地铁车辆车身机器人焊接规划和设计...................62.1 地铁车辆车体简介.........................................62.2 地铁车辆焊接特点.........................................72.3 自动一体化和人工辅助的详细对比.............................82.4 生产节拍和单台焊接机器人焊接能力计算........................9第 3 章系统设计分析.....................................113.1前言...........................................................113.2 控制目标分析...................................................123.3 焊接流程分析...................................................213.4系统控制分析...................................................243.4.1夹具控制分析.................................................243.4.2气路与水路控制分析...........................................253.4.3 输入/输出控制分析............................................26第 4 章焊接机器人控制系统总体设计........................274.1 电气控制系统设计...............................................274.1.1 PLC 简介.....................................................274.1.2 PLC 控制系统设计的基本内容...................................274.1.3 PLC 控制系统设计的步骤.......................................284.2 PLC 控制系统硬件的设计.........................................294.2.1 位移传感器设计...............................................294.2.2 压力传感器设计...............................................314.2.3 触摸屏设计...................................................314.3 PLC 控制系统的程序设计.........................................314.3.1 总程序设计...................................................314.3.2 回原点程序设计...............................................324.3.3 手动程序设计.................................................334.3.3 自动程序设计.................................................34第 5 章总结和展望........................................365.1 完成的工程工作和取得的理论成果.................................365.2 有待进一步研究的地方...........................................36