機器人焊接工作站在汽車制造中的應用

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

焊接機器人往往具備著功能平穩(wěn)、焊接品質(zhì)較高、運轉(zhuǎn)效率較優(yōu)等多方面的特征。焊接機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)的負面影響，進而更好的保證產(chǎn)品的品質(zhì)。如今焊接機器人已經(jīng)被廣泛應用到我國現(xiàn)階段的工業(yè)領(lǐng)域當中，尤其是汽車制造行業(yè)。因為常常會進行舊款車型進行全新改造研發(fā)的需求，以焊接機器人為核心所創(chuàng)建的工作站，可以充分運用機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 機器人焊接工作站的整體設(shè)計

焊接機器人工作站核心是以焊接機器人為核心的集成度相對較高且多種智能機械設(shè)施同步運轉(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際運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，通常有兩套焊接機器人工作站可以有效地開展點焊的整體性操作，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，通常是由焊接機器人以及電力控制機柜、整體焊接電源以及控制等眾多架構(gòu)所構(gòu)成。在焊接機器人工作站安置工位不少于 4 個，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作更具智能化，這也無疑進一步提升了設(shè)施運用的整體效率。

2 硬件構(gòu)成

汽車零部件制造領(lǐng)域的機器人焊接工作站通常運用的是六軸的大型工業(yè)機器人，最高的運用范圍通常可以高達接近 1 700 mm 的范疇，整體多次運用精準度也相對較高，且極具智能化，所以極為適合于汽車零部件制造領(lǐng)域的運用。

機器人控制系統(tǒng)通常都會選用 KRC4，集中合成所有的安全控制、機械控制、運作控制、流程控制，都可以展開智能化的運用，從而整體的機器人系統(tǒng)具備較高的運轉(zhuǎn)性能以及智能性，這無疑會起到進一步提升焊接效率的效果。焊接的運轉(zhuǎn)軌道、開展流程等都可以由機器人控制系統(tǒng)來開展完成。氣動焊鉗通常是運用集成式的焊鉗。因為綜合考慮到中頻點焊技術(shù)可以極好的降低工作站整體運作成本的支出，并且也起到了提升運作效率和縮減機械使用周期的作用，運用專業(yè)化的中度頻率焊接機，其整體的控制器通常需要選用 BOSCH。

焊鉗在焊接操作的進程當中往往需要借助壓縮空氣作為其運作的核心動力，與此同時更需要專業(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。為進一步實現(xiàn)壓縮空氣以及降低回路的溫度控制，運用工業(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、位置確認等都有著極高的要求，要保障工具的準確定位，整體的制造符合標準化規(guī)格，與此同時還需要對于焊接槍以及機器人運用的軌跡不能進行特別的人為化的干預。位置確認往往需要運用氣動的控制模式。而綜合考慮到整體運轉(zhuǎn)成本的投入問題，夾具臺的操控以及相關(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的部件安置完畢之后，按下開關(guān)裝置，第一時間啟動 PLC 系統(tǒng)的響應。所有工件的位置都需要配置有檢測的裝置，檢測的開關(guān)信號需要直接連入 PLC 系統(tǒng)當中，同時將沒有放的工件以及相關(guān)的安置位置不符合標準等問題及時反饋到 PLC 系統(tǒng)之中，PLC 系統(tǒng)聯(lián)動報警裝置進行快速的預警操作，從而有效的規(guī)避焊接的人為干預問題，或者是報廢產(chǎn)品的問題產(chǎn)生。夾具臺運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候同步調(diào)換相應的夾具臺。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度，進而達到提升焊接精準度的效果。

為了保障生產(chǎn)運用以及相關(guān)操作人員的安全，焊接機器人工作站中需要特別是安置有相關(guān)的安全防護設(shè)施。安全門需要安置檢測設(shè)施，當安全門開啟的時候，機器人需要第一時間展開標準化運作，充分防護系統(tǒng)設(shè)施以及相關(guān)人員的安全，與此同時 PLC 系統(tǒng)需要實時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間展開預警，而當安全門修復完成之后，同時操控人員在觸摸屏上進行有效的復位之后，整體的設(shè)施才可以正常的運作。

3 PLC 系統(tǒng)的設(shè)計規(guī)劃

機器人焊接工作站運用集中控制的架構(gòu)，系統(tǒng)當中所有的設(shè)施除了機器人的運轉(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器人的控制器當中。所以，PLC 系統(tǒng)在機器人焊接工作當中起到了至關(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)和機器人借助相關(guān)的總線路展開實施的通訊，進而有效地實現(xiàn)數(shù)據(jù)新的交互以及對于焊接機器人運用軌跡流程的控制。其中所述的數(shù)據(jù)資料主要包括：機器人的運轉(zhuǎn)模式、在原始地點、停止、故障以及試片的焊接等。對于焊接機器人的控制核心借助觸摸屏以及夾具臺的操控臺進行。借助夾具臺的操控臺按下相關(guān)的工件籌備好按鍵，或者是在觸摸屏當中調(diào)控來運用機器人的不同的程序，進而很好的實現(xiàn)有針對性的工作開展。

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

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

3.2 觸摸屏的設(shè)計

焊接機器人工作站的控制通常都是有觸摸屏來開展的。核心所實現(xiàn)的功能主要包括以下幾個方面：（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)，開展對于焊接機器人工作站的核心參數(shù)的規(guī)劃；與此同時，還具有著手動操控的畫面，更好地應用整體工作站的調(diào)試以及后期的維護工作開展。（2）數(shù)據(jù)的全面顯示。系統(tǒng)具備運轉(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；機器人狀況的頁面，充分的展示出焊接機器人的當下模式，以及整體的工作狀態(tài)。（3）故障的服務。工作站當中不同類型的故障以及預警的信號都可以在觸摸屏端全面的展示，同時還有著記錄近期故障的功能。整體的故障徹底的排除之外，則需要人工復位的操作。

4 結(jié)語

焊接機器人工作站運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)計的焊劑機器人工作站控制的精準度相對較高、速率快，穩(wěn)定性相對加好，同時配備了多元化的防護和報警模式，智能化的集成度相對較高，這無疑也進一步削減了運作的工作量。
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