首先，一些機(jī)床利用自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)發(fā)展起來的自動(dòng)化方式，比如臥式加工中心大多采用雙交換工作臺(tái)的形式實(shí)現(xiàn)機(jī)床的連續(xù)加工，但是這只能節(jié)省工件的裝卡時(shí)間，并不能實(shí)現(xiàn)一定時(shí)間內(nèi)的無人化加工，如果在此基礎(chǔ)上把交換工作臺(tái)的數(shù)量逐步增加到6個(gè)、8個(gè)甚至12個(gè)，組成一個(gè)FMC（柔性制造單元）就可以實(shí)現(xiàn)一定時(shí)間內(nèi)的自動(dòng)化加工。如果再把多個(gè)臥式加工中心放在一起，利用在軌道上運(yùn)行的物料小車來實(shí)現(xiàn)機(jī)床和托盤站、裝卸站之間的物流自動(dòng)輸送，組成更大、更靈活的FMS就可以實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)時(shí)間的無人化運(yùn)轉(zhuǎn)。還有一種倒立車結(jié)構(gòu)形式的機(jī)床，由于結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)特別適合于自動(dòng)上下料，只要配置了適當(dāng)?shù)膫魉蛶Ь涂梢詫?shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工，還可以把多臺(tái)這樣的機(jī)床通過傳送帶串聯(lián)起來實(shí)現(xiàn)大批量的自動(dòng)化加工。

對(duì)于一些結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的零部件加工，通常的加工都不過兩個(gè)工序就可以全部完成，因此，這些零件的自動(dòng)化加工通常是采用一臺(tái)或者兩臺(tái)機(jī)床配合一個(gè)桁架式的機(jī)械手和一個(gè)到兩個(gè)料倉(cāng)組成一個(gè)自動(dòng)化加工單元，這樣的生產(chǎn)方式簡(jiǎn)單可靠。這種形式在車床上應(yīng)用比較多。對(duì)于大批量的加工還可以采用多個(gè)這樣的單元連接起來共用一個(gè)供料裝置，實(shí)現(xiàn)大批量的自動(dòng)化生產(chǎn)。

圖2 機(jī)器人自動(dòng)上下料的自動(dòng)化加工單元

對(duì)于一些由多個(gè)工序加工，而且工件的形狀比較復(fù)雜的情況下，可以采用標(biāo)準(zhǔn)化的機(jī)器人配合供料裝置組成一個(gè)自動(dòng)化加工單元。一個(gè)機(jī)器人可以服務(wù)于多個(gè)加工設(shè)備從而節(jié)省自動(dòng)化的成本。由于采用通用的機(jī)器人單元，自動(dòng)化單元的設(shè)計(jì)制造周期短、柔性大，產(chǎn)品變形轉(zhuǎn)換方便，甚至可以實(shí)現(xiàn)較大變化的產(chǎn)品形狀的換型要求。對(duì)于一些特殊的產(chǎn)品還可以通過增加視覺識(shí)別裝置對(duì)工件的放置位置、相位、正反面等進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別和判斷，并根據(jù)結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)智能化的自動(dòng)化生產(chǎn)，還可以讓機(jī)器人在裝卡工件之余，進(jìn)行工件的清洗、吹干、檢驗(yàn)和去毛刺等作業(yè)，大大提高了機(jī)器人的利用率。機(jī)器人可以正面安裝、倒立安裝、或者安裝在軌道上服務(wù)更多的加工設(shè)備。

一些形狀簡(jiǎn)單、加工節(jié)拍很短的小工件，如果采用桁架式機(jī)械手，需要事先把零件擺好，顯然如果采用這種方法自動(dòng)上下料的話就顯得沒有必要，因此對(duì)于這種零件的自動(dòng)化加工一般先采用振動(dòng)盤的方式對(duì)工件進(jìn)行排序和工件狀態(tài)的選擇，然后再由的料道或者由油缸或者汽缸帶動(dòng)的機(jī)械手進(jìn)行自動(dòng)上下料。這樣上料時(shí)就可以把雜亂無序的工件直接倒入料倉(cāng)，振動(dòng)盤的自動(dòng)排序和送料，大大提高了材料準(zhǔn)備的效率，并縮短了工件的裝卸時(shí)間。

對(duì)于更加復(fù)雜的零件，往往需要多個(gè)工序的加工，甚至還要增加一些檢測(cè)、清洗、試漏、壓裝和去毛刺等輔助工序，還有可能和鍛造、齒輪加工、旋壓、熱處理和磨削等工序的設(shè)備連接起來組成一個(gè)完成復(fù)雜零件全部加工內(nèi)容的自動(dòng)化生產(chǎn)線。該生產(chǎn)線有不同種類的設(shè)備通過桁架式的機(jī)械手、機(jī)器人和自動(dòng)物流等自動(dòng)化方式組合起來實(shí)現(xiàn)從毛坯進(jìn)去一直到成品工件出來的全自動(dòng)化生產(chǎn)線。

自動(dòng)化加工的后方保障

自動(dòng)化加工離不開一些必須的功能保證，否則，自動(dòng)化加工由于無人化或者少人化的生產(chǎn)方式會(huì)帶來大批量的廢品。比如，刀具是有壽命的，不可能無限地使用下去，壽命結(jié)束的刀具要及時(shí)更換，因此，設(shè)備要具有刀具壽命管理功能，能夠隨時(shí)監(jiān)控刀具的壽命并能夠及時(shí)更換已經(jīng)到壽命的刀具，刀具的破損檢測(cè)功能能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)損壞的刀具并報(bào)警。另外，大批量生產(chǎn)中由于刀具磨損或者損壞帶來的加工零件的尺寸波動(dòng)甚至差會(huì)造成零件報(bào)廢，因此，在自動(dòng)加工單元中還要配備工件精密測(cè)量裝置，隨時(shí)對(duì)工件的關(guān)鍵尺寸進(jìn)行檢測(cè)，并把測(cè)量結(jié)果送回到NC進(jìn)行比較，并根據(jù)結(jié)果對(duì)程序或者刀具進(jìn)行補(bǔ)償，保證了零件加工精度的穩(wěn)定性。還可以根據(jù)檢測(cè)結(jié)果判定工件是否合格，并及時(shí)對(duì)不合格的工件進(jìn)行處理以免其進(jìn)入下道工序。

由以上自動(dòng)化單元和裝置組成的自動(dòng)化車間或者工廠，如果再加上信息管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理的自動(dòng)化，可以組成具有更加廣泛意義上的自動(dòng)化工廠。

采用自動(dòng)化技術(shù)不僅可以代替人來從事一些重復(fù)性的工作，尤其是人無法或者不能完成的任務(wù)，同時(shí)也極大地拓展了人類認(rèn)識(shí)和改造世界的能力，提高了工作效率，保證了產(chǎn)品品質(zhì)。另外自動(dòng)化還可以代替人在惡劣、危險(xiǎn)的環(huán)境中工作，極大地保證了人的生命和健康。

因此，機(jī)械加工自動(dòng)化是今后制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，從單機(jī)的自動(dòng)化到單元自動(dòng)化甚至是整條生產(chǎn)線的自動(dòng)化應(yīng)用將越來越廣泛。隨著自動(dòng)化的不斷普及和發(fā)展，自動(dòng)化的程度和自動(dòng)化的水平也不斷提高，自動(dòng)化相關(guān)產(chǎn)品產(chǎn)量的增加也會(huì)降低自動(dòng)化的成本，自動(dòng)化將在今后的制造業(yè)中發(fā)揮更大的作用。自動(dòng)化也會(huì)把人從單調(diào)乏味的體力工作中解脫出來，去從事第三產(chǎn)業(yè)或者從事更加富有創(chuàng)造力的工作中去。
 FANUC焊接機(jī)器人控制系統(tǒng)應(yīng)用分析與探究
關(guān)鍵詞：焊接機(jī)器人，控制系統(tǒng)，F(xiàn)ANUC
作者：汪軍
摘要：本文著重介紹了FANUC焊接機(jī)器人控制系統(tǒng)的原理，對(duì)FANUC機(jī)器人控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和各部分的功能進(jìn)行了闡述，對(duì)其出現(xiàn)的一些典型故障處理及日常維護(hù)注意事項(xiàng)進(jìn)行了分析。

一、       FANUC控制系統(tǒng)概述

　　FANUC機(jī)器人主要應(yīng)用在奇瑞公司乘用車一廠和乘用車三廠的焊裝車間，是奇瑞*早引進(jìn)的焊接機(jī)器人，也是奇瑞公司*用到具有附加軸的焊接機(jī)器人。

　　其控制系統(tǒng)采用32位CPU控制，以提高機(jī)器人運(yùn)動(dòng)插補(bǔ)運(yùn)算和坐標(biāo)變換的運(yùn)算速度。采用64位數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)單元，同步控制6軸運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)精度大大提高，*多可控制到21軸，進(jìn)一步改善了機(jī)器人動(dòng)態(tài)特性。支持離線編程技術(shù)，技術(shù)人員可通過離線編程軟件設(shè)置參數(shù)，優(yōu)化機(jī)器人運(yùn)動(dòng)程序?？刂破鲀?nèi)部結(jié)構(gòu)相對(duì)集成化，這種集成方式具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、整機(jī)價(jià)格便宜、易維護(hù)保養(yǎng)等特點(diǎn)。

控制原理圖

二、       FANUC控制系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析

　　控制器是機(jī)器人的核心部分，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的動(dòng)作操作、信號(hào)通訊、狀態(tài)監(jiān)控等功能。下面以FANUC—F-200iB為例，對(duì)其控制系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和各部分的功能進(jìn)行分析：

電源供給單元

　　變壓器向電源分配單元輸入230V交流電，通過該單元的系統(tǒng)電源分配功能對(duì)控制箱內(nèi)部各工作板卡輸出210V交流電及±15V、+24V直流電。

安全保護(hù)回路

　　由變壓器直接向急停單元供電，并接入內(nèi)部各控制板卡形成保護(hù)回路，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行電路保護(hù)。

伺服放大器

　　不僅提供伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)和抱閘電源，并且與*值編碼器實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，與主控機(jī)間采用光纖傳輸數(shù)據(jù)，進(jìn)行實(shí)時(shí)信號(hào)循環(huán)反饋。

輸入/輸出模塊

　　標(biāo)配為ModuleA/B，另外也可通過在擴(kuò)展槽安裝Profibus板、過程控制板與PLC及外圍設(shè)備進(jìn)行通訊。