本书以安川点焊机器人为范本,以点焊原理、机器人系统构成、编程指令和在汽车生产中的应用为主线,全面详实地介绍了点焊机器人的原理及应用,对于其他品牌的点焊机器人系统及操作应用同样也能起到触类旁通的效果。
世界上第一台点焊机器人于1965年开始使用,它是由美国Unimation公司推出的Unimate机器人,我国在1987年自行成功研制第一台“华宇Ⅰ型”点焊机器人。
新中国成立以来,在我国汽车整车及零部件生产中,手工点焊(固定式点焊机、悬挂式点焊机和移动式点焊机)和专机点焊占据车身焊接生产的主导地位,劳动强度大,作业环境恶劣,焊接质量不易保证,而且生产的柔性也很差,无法适应现代汽车生产的需要。改革开放以后,焊接机器人及自动生产线逐渐得以应用,提高了汽车零部件生产的自动化水平及生产效率,同时使生产更具有柔性,焊接质量也得到了保证。
由于点焊机器人能够承担人无法胜任的工作、具有质量稳定可靠以及更高的柔性等优点,在汽车制造中的技术和经济优势明显,随着我国汽车产业的飞速发展,汽车制造企业机器人应用比例逐年递增。然而,国内的职业院校和培训机构普遍存在“重弧焊、轻点焊”现象,使得点焊机器人的教材资源非常稀少,给点焊机器人应用技术的教学和培训带来一定困难。
为满足根据汽车产业的发展对点焊机器人应用人才的需求,在中国焊接协会的授意和指导下,特编写了《点焊机器人系统及编程应用》。本书以安川点焊机器人为范本,以点焊原理、焊接机器人系统构成、编程指令和在汽车生产中的应用为主线,全面详实地介绍了点焊机器人原理及应用,对于其他品牌的点焊机器人系统及操作应用同样也能起到触类旁通的效果。本书还将大量的企业生产视频和应用案例制作成光盘,以便于读者了解和学习点焊机器人系统和汽车生产线的基本知识。本书可作为职业技术院校焊接及相关专业的教材,也可作为企业的机器人技能培训教程,还可作为专业技术人员的参考资料。全书共6章,厦门集美职业技术学校的杜志忠校长编写了第4、6章,刘伟老师编写了第1、2、3、5章并进行统稿,唐山松下产业机器有限公司的王玉松老师,安川电机(中国)有限公司的周嘉康先生提供了部分点焊素材和案例,华侨大学的周广涛博士和集美职校的郭广磊、关强老师参与了全书的审核工作。
本书编写过程中,还得到了厦门思尔特机器人系统有限公司、东南(福建)汽车工业有限公司、福建戴姆勒奔驰汽车有限公司、安川电机(中国)有限公司、库卡机器人(中国)有限公司等有关单位的支持;中国机械工程学会的宋天虎监事长欣然为本书作序,并寄予殷切期望;中国工程院林尚扬院士得知机器人系列教材陆续出版的情况后,特赠签名,在此一并深表感谢!
由于编者水平有限,书中难免有疏漏和错误,敬请读者提出宝贵意见!
编者
序一
序二
前言
第1章点焊原理与工艺1
11点焊原理1
111电阻焊的分类及特点1
112点焊的基本原理2
113点焊电极6
12点焊工艺10
121点焊的规范及参数10
122点焊规范所包括的要素13
123焊接循环13
124点焊焊接循环时序图16
125点焊规范及参数的对照表17
126点焊工艺在实际生产中的应用19
13点焊设备与应用26
131汽车生产中使用的点焊设备26
132汽车车身装焊27
14电阻点焊检验和质量控制27
141电阻点焊接头破坏性检验28
142非破坏性检验及微观检验29
15电阻点焊品质管理29
151点焊熔核直径要求29
152点焊熔核评价准则30
153点焊品质检查30
154点焊品质保证管理31
第2章点焊机器人及系统构成33
21点焊机器人技术指标33
211机器人本体技术规格33
212机器人控制系统34
213点焊机器人的基本功能37
22机器人点焊钳38
221点焊钳的分类及结构38
222点焊钳的技术参数40
23点焊机器人系统46
231点焊机器人系统构成46
232焊接系统47
24点焊机器人控制系统50
241点焊机器人控制原理50
242点焊控制器50
25辅助设备51
251电极修磨器51
252压力检测仪52
253电流检测仪52
第3章点焊机器人编程应用54
31示教编程器54
311NX100示教编程器54
312示教编程器图示54
313示教编程器键的类别55
314示教编程器键的功能56
315示教编程器的画面显示60
316示教编程器画面的操作64
317动作模式67
318安全模式68
32示教编程命令73
321移动命令登录及操作73
322间隙动作命令(SVSPOTMOV)73
323空打命令76
324磨损检测命令(WEAR)77
325修磨命令(CHIPDRS)78
326工件把持命令(WKHLDON)78
327工件放开命令(WKHLDOF)78
328磨损量判断命令(DRSCHK)79
33系统数据设定79
331修磨条件文件79
332焊钳更换80
333焊钳轴动作84
334焊接结束解除85
335NC定位装置85
336作业原点信号输出的设定86
337磨损检测基准位置/限定值设定89
338焊钳特性文件91
339主程序设定94
3310位置等级(PL)的设定96
3311速度调节功能的设定97
3312输入信号解除97
3313碰撞检出偏移量99
3314省电时间的设定103
34点焊程序举例105
341示教的基本步骤105
342运行程序111
第4章点焊机器人系统的安装及
调试114
41点焊机器人的操作规程及安全注意
事项114
411点焊机器人的安全操作规程114
412点焊机器人的安全注意事项116
413机器人的日常保养与维护118
42点焊机器人的安装120
421安装的注意事项120
422安装的场所和环境120
423机器人本体和底座的安装121
43焊钳的安装122
431点焊钳的类别及型号122
432焊钳在法兰上的安装方法122
433焊钳管线的连接124
434电缆的梳理124
44TCP工具点校准125
441控制点偏离的判断125
442XYZ参照法计算TCP点126
45点焊机器人通信接口127
451机器人输入接线图127
452机器人输出接线图127
46焊钳的连接与供气系统127
461机器人焊钳的连接127
462点焊机器人系统供气单元134
47点焊机器人的外部控制系统135
471安全防护系统135
472夹具系统139
473转台系统142
474焊接系统143
48夹具系统操作模式145
481夹具系统手动模式145
482夹具系统自动模式146
49转台系统操作模式146
491转台系统手动模式146
492转台系统自动模式147
第5章点焊机器人在实际生产中的
应用149
51点焊机器人在轿车白车身焊装线的
应用149
511点焊机器人系统案例149
512点焊机器人生产指标150
513焊接节拍与产能计算150
514机器人工作周期的优化分析152
52轻型车车身焊装生产线机器人应用
技术154
521工艺平面布置及工序内容154
522系统集成156
523系统主要功能158
53汽车焊接的柔性化生产160
531各种工业机器人在汽车制造中的
应用160
532点焊机器人柔性工作站161
533柔性化焊接生产线165
54白车身机器人点焊数字化生产线169
541白车身机器人点焊生产线中的
数字化需求170
542数字化技术的应用实施步骤170
55点焊机器人和弧焊机器人协同作业在
汽车生产中的应用172
551工艺介绍及控制工作原理172
552干涉区的界定173
56中频点焊技术及焊接控制系统174
561中频点焊技术174
562中频逆变焊接控制系统176
57伺服焊钳及应用181
571伺服焊钳的特点181
572伺服焊钳的构成及技术参数183
573伺服焊钳的辅助功能185
574伺服焊钳的智能化配置187
575伺服焊钳的生产应用187
576伺服焊钳的保养和点检191
58电梯层门板机器人点焊系统集成
方案192
581系统构成192
582工艺分析195
583电气控制系统195
584夹具机构196
585点焊机器人套件197
59汽车车门点焊方案199
591车门工件及加工要求199
592车门点焊系统构成199
593焊接原理图200
594机器人系统部件明细201
595焊接控制器及伺服焊钳规格202
510离线编程技术在机器人点焊中的
应用203
5101机器人选型和场地布置204
5102焊钳选型与焊点可达性验证204
5103路径优化205
5104干涉区设置205
5105编写程序206
5106预测节拍206
5107在线应用206
第6章示教编程命令及错误代码209
61示教编程命令209
611移动命令209
612输入/输出(I/O)命令211
613控制命令212
62错误信息214
621系统和一般操作错误215
622编辑错误217
623程序登录数据217
624外部存储设备220
625维护模式224
参考文献225