首先，一些機(jī)床利用自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)發(fā)展起來的自動化方式，比如臥式加工中心大多采用雙交換工作臺的形式實(shí)現(xiàn)機(jī)床的連續(xù)加工，但是這只能節(jié)省工件的裝卡時間，并不能實(shí)現(xiàn)一定時間內(nèi)的無人化加工，如果在此基礎(chǔ)上把交換工作臺的數(shù)量逐步增加到6個、8個甚至12個，組成一個FMC（柔性制造單元）就可以實(shí)現(xiàn)一定時間內(nèi)的自動化加工。如果再把多個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輸送，組成更大、更靈活的FMS就可以實(shí)現(xiàn)更長時間的無人化運(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)特別適合于自動上下料，只要配置了適當(dāng)?shù)膫魉蛶Ь涂梢詫?shí)現(xiàn)自動化加工，還可以把多臺這樣的機(jī)床通過傳送帶串聯(lián)起來實(shí)現(xiàn)大批量的自動化加工。

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

圖2 機(jī)器人自動上下料的自動化加工單元

對于一些由多個工序加工，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自動化加工單元。一個機(jī)器人可以服務(wù)于多個加工設(shè)備從而節(jié)省自動化的成本。由于采用通用的機(jī)器人單元，自動化單元的設(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。對于一些特殊的產(chǎn)品還可以通過增加視覺識別裝置對工件的放置位置、相位、正反面等進(jìn)行自動識別和判斷，并根據(jù)結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的動作，實(shí)現(xiàn)智能化的自動化生產(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上下料的話就顯得沒有必要，因此對于這種零件的自動化加工一般先采用振動盤的方式對工件進(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的機(jī)械手進(jìn)行自動上下料。這樣上料時就可以把雜亂無序的工件直接倒入料倉，振動盤的自動排序和送料，大大提高了材料準(zhǔn)備的效率，并縮短了工件的裝卸時間。

對于更加復(fù)雜的零件，往往需要多個工序的加工，甚至還要增加一些檢測、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完成復(fù)雜零件全部加工內(nèi)容的自動化生產(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)器人和自動物流等自動化方式組合起來實(shí)現(xiàn)從毛坯進(jìn)去一直到成品工件出來的全自動化生產(chǎn)線。

自動化加工的后方保障

自動化加工離不開一些必須的功能保證，否則，自動化加工由于無人化或者少人化的生產(chǎn)方式會帶來大批量的廢品。比如，刀具是有壽命的，不可能無限地使用下去，壽命結(jié)束的刀具要及時更換，因此，設(shè)備要具有刀具壽命管理功能，能夠隨時監(jiān)控刀具的壽命并能夠及時更換已經(jīng)到壽命的刀具，刀具的破損檢測功能能夠及時發(fā)現(xiàn)損壞的刀具并報警。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甚至差會造成零件報廢，因此，在自動加工單元中還要配備工件精密測量裝置，隨時對工件的關(guān)鍵尺寸進(jìn)行檢測，并把測量結(jié)果送回到NC進(jìn)行比較，并根據(jù)結(jié)果對程序或者刀具進(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)檢測結(jié)果判定工件是否合格，并及時對不合格的工件進(jìn)行處理以免其進(jìn)入下道工序。

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

采用自動化技術(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)，同時也極大地拓展了人類認(rèn)識和改造世界的能力，提高了工作效率，保證了產(chǎn)品品質(zhì)。另外自動化還可以代替人在惡劣、危險的環(huán)境中工作，極大地保證了人的生命和健康。

因此，機(jī)械加工自動化是今后制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢，從單機(jī)的自動化到單元自動化甚至是整條生產(chǎn)線的自動化應(yīng)用將越來越廣泛。隨著自動化的不斷普及和發(fā)展，自動化的程度和自動化的水平也不斷提高，自動化相關(guān)產(chǎn)品產(chǎn)量的增加也會降低自動化的成本，自動化將在今后的制造業(yè)中發(fā)揮更大的作用。自動化也會把人從單調(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)動單元，同步控制6軸運(yùn)動，運(yùn)動精度大大提高，*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)動程序?？刂破鲀?nèi)部結(jié)構(gòu)相對集成化，這種集成方式具有結(jié)構(gòu)簡單、整機(jī)價格便宜、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)對機(jī)器人的動作操作、信號通訊、狀態(tài)監(jiān)控等功能。下面以FANUC—F-200iB為例，對其控制系統(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，對整個系統(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)動和抱閘電源，并且與*值編碼器實(shí)現(xiàn)實(shí)時數(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)時信號循環(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。