機(jī)器人焊接工作站在汽車制造中的應(yīng)用

Robot Welding Workstation in Automobile Manufacturing

CHEN Peng

Abstract — In the field of automobile manufacturing， it is necessary for human to be engaged in high-risk， multi frequency and repetitive work operations. This paper analyzes the planning and design of robot welding workstation in the water tank processing of automobile manufacturing industry.

Index Terms — intelligent， robot， automobile manufacturing， welding workstation.

0 引言

焊接機(jī)器人往往具備著功能平穩(wěn)、焊接品質(zhì)較高、運(yùn)轉(zhuǎn)效率較優(yōu)等多方面的特征。焊接機(jī)器人可以全面提升人力勞作的基礎(chǔ)條件，有效地解除人為因素所造成對產(chǎn)品品質(zhì)的負(fù)面影響，進(jìn)而更好的保證產(chǎn)品的品質(zhì)。如今焊接機(jī)器人已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到我國現(xiàn)階段的工業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中，尤其是汽車制造行業(yè)。因?yàn)槌３?huì)進(jìn)行舊款車型進(jìn)行全新改造研發(fā)的需求，以焊接機(jī)器人為核心所創(chuàng)建的工作站，可以充分運(yùn)用機(jī)器人完善的智能制造功能，從而讓汽車零部件的焊接工作變得更加高效化。

1 機(jī)器人焊接工作站的整體設(shè)計(jì)

焊接機(jī)器人工作站核心是以焊接機(jī)器人為核心的集成度相對較高且多種智能機(jī)械設(shè)施同步運(yùn)轉(zhuǎn)的焊接智能化環(huán)節(jié)，整體工作站的規(guī)劃需要綜合用戶的實(shí)際運(yùn)用需求解析焊接工件的材質(zhì)、架構(gòu)以及焊接的整體需求等，從而制定出科學(xué)化的方案。依據(jù)汽車水箱的產(chǎn)品架構(gòu)以及焊接的品質(zhì)需求，通常有兩套焊接機(jī)器人工作站可以有效地開展點(diǎn)焊的整體性操作，本文將舉其中的一種深入的介紹。

依據(jù)成本控制以及合理空間調(diào)控的基本原則，規(guī)劃的焊接工作的整體布局，通常是由焊接機(jī)器人以及電力控制機(jī)柜、整體焊接電源以及控制等眾多架構(gòu)所構(gòu)成。在焊接機(jī)器人工作站安置工位不少于 4 個(gè)，工裝夾具可以依據(jù)焊接產(chǎn)品的不同類型開展有效的切換，并且調(diào)整機(jī)器人的制造程序也可以高效開展焊接產(chǎn)品的調(diào)換，從而讓整體工作站的運(yùn)作更具智能化，這也無疑進(jìn)一步提升了設(shè)施運(yùn)用的整體效率。

2 硬件構(gòu)成

汽車零部件制造領(lǐng)域的機(jī)器人焊接工作站通常運(yùn)用的是六軸的大型工業(yè)機(jī)器人，最高的運(yùn)用范圍通?？梢愿哌_(dá)接近 1 700 mm 的范疇，整體多次運(yùn)用精準(zhǔn)度也相對較高，且極具智能化，所以極為適合于汽車零部件制造領(lǐng)域的運(yùn)用。

機(jī)器人控制系統(tǒng)通常都會(huì)選用 KRC4，集中合成所有的安全控制、機(jī)械控制、運(yùn)作控制、流程控制，都可以展開智能化的運(yùn)用，從而整體的機(jī)器人系統(tǒng)具備較高的運(yùn)轉(zhuǎn)性能以及智能性，這無疑會(huì)起到進(jìn)一步提升焊接效率的效果。焊接的運(yùn)轉(zhuǎn)軌道、開展流程等都可以由機(jī)器人控制系統(tǒng)來開展完成。氣動(dòng)焊鉗通常是運(yùn)用集成式的焊鉗。因?yàn)榫C合考慮到中頻點(diǎn)焊技術(shù)可以極好的降低工作站整體運(yùn)作成本的支出，并且也起到了提升運(yùn)作效率和縮減機(jī)械使用周期的作用，運(yùn)用專業(yè)化的中度頻率焊接機(jī)，其整體的控制器通常需要選用 BOSCH。

焊鉗在焊接操作的進(jìn)程當(dāng)中往往需要借助壓縮空氣作為其運(yùn)作的核心動(dòng)力，與此同時(shí)更需要專業(yè)的冷卻水對于焊接管空氣以及焊鉗的電極開展冷卻的效果。為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)壓縮空氣以及降低回路的溫度控制，運(yùn)用工業(yè)級的能源接入板為整體的焊接系統(tǒng)提供穩(wěn)定的能源輸入。

工裝夾具對于焊接零部件的整體性、裝夾操作、位置確認(rèn)等都有著極高的要求，要保障工具的準(zhǔn)確定位，整體的制造符合標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)格，與此同時(shí)還需要對于焊接槍以及機(jī)器人運(yùn)用的軌跡不能進(jìn)行特別的人為化的干預(yù)。位置確認(rèn)往往需要運(yùn)用氣動(dòng)的控制模式。而綜合考慮到整體運(yùn)轉(zhuǎn)成本的投入問題，夾具臺(tái)的操控以及相關(guān)部件的安置都可以借由人力操作來開展。相關(guān)的安裝操作人員將相應(yīng)的部件安置完畢之后，按下開關(guān)裝置，第一時(shí)間啟動(dòng) PLC 系統(tǒng)的響應(yīng)。所有工件的位置都需要配置有檢測的裝置，檢測的開關(guān)信號(hào)需要直接連入 PLC 系統(tǒng)當(dāng)中，同時(shí)將沒有放的工件以及相關(guān)的安置位置不符合標(biāo)準(zhǔn)等問題及時(shí)反饋到 PLC 系統(tǒng)之中，PLC 系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)報(bào)警裝置進(jìn)行快速的預(yù)警操作，從而有效的規(guī)避焊接的人為干預(yù)問題，或者是報(bào)廢產(chǎn)品的問題產(chǎn)生。夾具臺(tái)運(yùn)用專用的極速安置的接口，從而更好、更方便地與焊接商品更換的時(shí)候同步調(diào)換相應(yīng)的夾具臺(tái)。夾具的底部安置有相關(guān)的定位銷，保障夾具的多次操作的位置精準(zhǔn)度，進(jìn)而達(dá)到提升焊接精準(zhǔn)度的效果。

為了保障生產(chǎn)運(yùn)用以及相關(guān)操作人員的安全，焊接機(jī)器人工作站中需要特別是安置有相關(guān)的安全防護(hù)設(shè)施。安全門需要安置檢測設(shè)施，當(dāng)安全門開啟的時(shí)候，機(jī)器人需要第一時(shí)間展開標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)作，充分防護(hù)系統(tǒng)設(shè)施以及相關(guān)人員的安全，與此同時(shí) PLC 系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)的檢測安全門的故障問題。一旦出現(xiàn)任何問題需要第一時(shí)間展開預(yù)警，而當(dāng)安全門修復(fù)完成之后，同時(shí)操控人員在觸摸屏上進(jìn)行有效的復(fù)位之后，整體的設(shè)施才可以正常的運(yùn)作。

3 PLC 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)劃

機(jī)器人焊接工作站運(yùn)用集中控制的架構(gòu)，系統(tǒng)當(dāng)中所有的設(shè)施除了機(jī)器人的運(yùn)轉(zhuǎn)次序之外，都需要深度地受到來自 PLC 系統(tǒng)的控制，相關(guān)的外圍設(shè)施的整體狀況也需要借助 PLC 系統(tǒng)傳輸?shù)綑C(jī)器人的控制器當(dāng)中。所以，PLC 系統(tǒng)在機(jī)器人焊接工作當(dāng)中起到了至關(guān)重要的作用。

3.1 系統(tǒng)構(gòu)成的和功能

PLC 總體控制系統(tǒng)和機(jī)器人借助相關(guān)的總線路展開實(shí)施的通訊，進(jìn)而有效地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)新的交互以及對于焊接機(jī)器人運(yùn)用軌跡流程的控制。其中所述的數(shù)據(jù)資料主要包括：機(jī)器人的運(yùn)轉(zhuǎn)模式、在原始地點(diǎn)、停止、故障以及試片的焊接等。對于焊接機(jī)器人的控制核心借助觸摸屏以及夾具臺(tái)的操控臺(tái)進(jìn)行。借助夾具臺(tái)的操控臺(tái)按下相關(guān)的工件籌備好按鍵，或者是在觸摸屏當(dāng)中調(diào)控來運(yùn)用機(jī)器人的不同的程序，進(jìn)而很好的實(shí)現(xiàn)有針對性的工作開展。

工裝夾具臺(tái)整體輸入到 PLC 系統(tǒng)的信號(hào)核心是：有沒有任何的工件、工件的裝夾操作是否都為、目前的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況、開啟、立即停止、暫停等相關(guān)按鈕的運(yùn)用狀態(tài)等。而焊接控制其的信號(hào)需要和焊接機(jī)器人以及 PLC 進(jìn)行同步的接入。從而有效地將目前的故障信號(hào)、焊接完成信號(hào)燈傳輸?shù)?PLC 系統(tǒng)當(dāng)中，這樣 PLC 系統(tǒng)才可以真正意義上實(shí)現(xiàn)對于整個(gè)焊接進(jìn)程的整體控制。

為了保障運(yùn)作的安全性，安全門的信號(hào)諸如有開啟、申請接入等，以及相關(guān)能源的狀況的信號(hào)都需要及時(shí)的傳輸給 PLC 系統(tǒng)，而 PLC 系統(tǒng)可以依據(jù)故障類型的不同，有效的選擇停止運(yùn)作、觸摸屏報(bào)警燈多種的處理方式。

3.2 觸摸屏的設(shè)計(jì)

焊接機(jī)器人工作站的控制通常都是有觸摸屏來開展的。核心所實(shí)現(xiàn)的功能主要包括以下幾個(gè)方面：（1）參數(shù)的調(diào)配以及人力的調(diào)控。借助觸摸屏的參數(shù)調(diào)控系統(tǒng)，開展對于焊接機(jī)器人工作站的核心參數(shù)的規(guī)劃；與此同時(shí)，還具有著手動(dòng)操控的畫面，更好地應(yīng)用整體工作站的調(diào)試以及后期的維護(hù)工作開展。（2）數(shù)據(jù)的全面顯示。系統(tǒng)具備運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的緩慢，以及產(chǎn)品數(shù)據(jù)量等關(guān)鍵信息的展示；機(jī)器人狀況的頁面，充分的展示出焊接機(jī)器人的當(dāng)下模式，以及整體的工作狀態(tài)。（3）故障的服務(wù)。工作站當(dāng)中不同類型的故障以及預(yù)警的信號(hào)都可以在觸摸屏端全面的展示，同時(shí)還有著記錄近期故障的功能。整體的故障徹底的排除之外，則需要人工復(fù)位的操作。

4 結(jié)語

焊接機(jī)器人工作站運(yùn)用于汽車零部件的焊接生產(chǎn)中，無疑提升了其整體的焊接品質(zhì)和效率，而設(shè)計(jì)的焊劑機(jī)器人工作站控制的精準(zhǔn)度相對較高、速率快，穩(wěn)定性相對加好，同時(shí)配備了多元化的防護(hù)和報(bào)警模式，智能化的集成度相對較高，這無疑也進(jìn)一步削減了運(yùn)作的工作量。
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