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、焊接品質較高、運轉效率較優等多方面的特征。焊接機器人可以全面提升人力勞作的基礎條件，有效地解除人為因素所造成對產品品質的負面影響，進而更好的保證產品的品質。如今焊接機器人已經被廣泛應用到我國現階段的工業領域當中，尤其是汽車制造行業。因為常常會進行舊款車型進行全新改造研發的需求，以焊接機器人為核心所創建的工作站，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施同步運轉的焊接智能化環節，整體工作站的規劃需要綜合用戶的實際運用需求解析焊接工件的材質、架構以及焊接的整體需求等，從而制定出科學化的方案。依據汽車水箱的產品架構以及焊接的品質需求，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。

依據成本控制以及合理空間調控的基本原則，規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所構成。在焊接機器人工作站安置工位不少于 4 個，工裝夾具可以依據焊接產品的不同類型開展有效的切換，并且調整機器人的制造程序也可以高效開展焊接產品的調換，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施運用的整體效率。

2 硬件構成

汽車零部件制造領域的機器人焊接工作站通常運用的是六軸的大型工業機器人，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域的運用。

機器人控制系統通常都會選用 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具備較高的運轉性能以及智能性，這無疑會起到進一步提升焊接效率的效果。焊接的運轉軌道、開展流程等都可以由機器人控制系統來開展完成。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。為進一步實現壓縮空氣以及降低回路的溫度控制，運用工業級的能源接入板為整體的焊接系統提供穩定的能源輸入。

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成本的投入問題，夾具臺的操控以及相關部件的安置都可以借由人力操作來開展。相關的安裝操作人員將相應的部件安置完畢之后，按下開關裝置，第一時間啟動 PLC 系統的響應。所有工件的位置都需要配置有檢測的裝置，檢測的開關信號需要直接連入 PLC 系統當中，同時將沒有放的工件以及相關的安置位置不符合標準等問題及時反饋到 PLC 系統之中，PLC 系統聯動報警裝置進行快速的預警操作，從而有效的規避焊接的人為干預問題，或者是報廢產品的問題產生。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換相應的夾具臺。夾具的底部安置有相關的定位銷，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。

為了保障生產運用以及相關操作人員的安全，焊接機器人工作站中需要特別是安置有相關的安全防護設施。安全門需要安置檢測設施，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，充分防護系統設施以及相關人員的安全，與此同時 PLC 系統需要實時的檢測安全門的故障問題。一旦出現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，整體的設施才可以正常的運作。

3 PLC 系統的設計規劃

機器人焊接工作站運用集中控制的架構，系統當中所有的設施除了機器人的運轉次序之外，都需要深度地受到來自 PLC 系統的控制，相關的外圍設施的整體狀況也需要借助 PLC 系統傳輸到機器人的控制器當中。所以，PLC 系統在機器人焊接工作當中起到了至關重要的作用。

3.1 系統構成的和功能

PLC 總體控制系統和機器人借助相關的總線路展開實施的通訊，進而有效地實現數據新的交互以及對于焊接機器人運用軌跡流程的控制。其中所述的數據資料主要包括：機器人的運轉模式、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的工件籌備好按鍵，或者是在觸摸屏當中調控來運用機器人的不同的程序，進而很好的實現有針對性的工作開展。

工裝夾具臺整體輸入到 PLC 系統的信號核心是：有沒有任何的工件、工件的裝夾操作是否都為、目前的運轉狀況、開啟、立即停止、暫停等相關按鈕的運用狀態等。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到 PLC 系統當中，這樣 PLC 系統才可以真正意義上實現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，以及相關能源的狀況的信號都需要及時的傳輸給 PLC 系統，而 PLC 系統可以依據故障類型的不同，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。核心所實現的功能主要包括以下幾個方面：（1）參數的調配以及人力的調控。借助觸摸屏的參數調控系統，開展對于焊接機器人工作站的核心參數的規劃；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試以及后期的維護工作開展。（2）數據的全面顯示。系統具備運轉狀況的緩慢，以及產品數據量等關鍵信息的展示；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。（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 結語

焊接機器人工作站運用于汽車零部件的焊接生產中，無疑提升了其整體的焊接品質和效率，而設計的焊劑機器人工作站控制的精準度相對較高、速率快，穩定性相對加好，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。
責任編輯:pj