移動式焊接專機

聶新剛， 顧瑩

（1.沈陽新松機器人自動化股份有限公司，沈陽110168；2.沈陽航空職業(yè)技術(shù)學院，沈陽110043）

1 引 言

隨著汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展，企業(yè)對工業(yè)機器人的需求越來越高，大量的機器人被應(yīng)用在汽車生產(chǎn)線的沖壓、焊接、涂裝等加工中。在汽車焊接生產(chǎn)中，一般應(yīng)用6 自由度垂直關(guān)節(jié)機器人，其具有靈活的機械結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定的控制系統(tǒng)。然而實際生產(chǎn)中，廠家通常將直線或旋轉(zhuǎn)運動即可完成的焊接過程，使用專機設(shè)備代替機器人完成，焊接專機一般包括點焊和弧焊兩種類型。本文介紹一種移動式焊接專機，它不同于通常應(yīng)用的點焊焊鉗上下電極相對固定的打點焊接方式，而是一個電極按照既定的路線移動，到達固定的焊接位置后進行焊接的設(shè)備。該電極移動式焊接專機提高了焊接生產(chǎn)效率和焊接質(zhì)量，節(jié)約投資成本，并且能夠精確保證焊接的一致性和穩(wěn)定性。

2 焊接專機系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理

2.1 焊接系統(tǒng)的構(gòu)成

焊接專機系統(tǒng)一般由不同的獨立焊接單元組成，每個單元都可以完成特定的工作任務(wù)，焊接單元彼此通信聯(lián)系完成整個系統(tǒng)的工作任務(wù)。焊接專機工作站的劃分要考慮工件的生產(chǎn)節(jié)拍、工藝性、安全系統(tǒng)和物流運輸?shù)纫蛩?，主要由以下五部分?gòu)成（如圖1）：焊接安全房；焊機；PLC 控制系統(tǒng)；焊接夾具；排塵系統(tǒng)。

圖1 移動式焊接專機構(gòu)成

2.2 焊接專機系統(tǒng)工作原理

在焊接專機工作過程中，PLC 系統(tǒng)通過通訊總線將焊接控制器、伺服控制系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、夾具定位夾緊系統(tǒng)等設(shè)備聯(lián)成一個完整的整體，通過焊機的上電極和下電極對工件施加并保持一定的壓力，使板件可靠接觸，同時焊接控制器輸出合適的焊接參數(shù)，因板件間電阻的存在，電流使接觸點產(chǎn)生熱量，局部融化，從而使板件連接在一起，實現(xiàn)了焊接過程。焊接夾具包括定位機構(gòu)，驅(qū)動電極移動機構(gòu)，電極與夾具體絕緣。焊接專機應(yīng)用SIEMENS 定位模塊控制伺服電機驅(qū)動導軌絲桿機構(gòu)帶動電極移動，精確保證每個點的焊接位置。工件的焊接點位置距離較近，為達到良好的焊接質(zhì)量需要設(shè)置合理的焊接電流、焊接時間、焊接壓力等參數(shù)，點焊機控制器中存儲多種焊接參數(shù)，在焊接過程中，PLC 控制系統(tǒng)控制點焊控制器向電極輸出需要的焊接工藝參數(shù)應(yīng)用在不同的焊接點位。

圖2 移動式焊接專機工作流程

3 焊接專機的工作過程

為了保證焊接工作過程的可靠性和安全性，焊接工作前需要進行：專機系統(tǒng)的標定；移動系統(tǒng)啟動原點的設(shè)定；焊接系統(tǒng)I/O 的設(shè)定；焊接參數(shù)的設(shè)定；中斷功能的設(shè)定等。為了保證了每次程序的啟動在原點開始，專機系統(tǒng)還設(shè)計有零點定位機構(gòu)，保證程序啟動在原點位置。焊接啟動前應(yīng)檢查各個單元的狀態(tài)，主要包括移動式夾具是否在原位，系統(tǒng)的水、電、氣裝到位，通過獲取工作站中多個單元系統(tǒng)是否正常、安全門開關(guān)是否在原位、夾緊氣缸是否到位、工件是否安裝等信息，判斷焊接過程能否啟動。焊接過程中如果單元發(fā)生錯誤或故障，系統(tǒng)自動停止專機動作，并顯示錯誤信息，焊接工作流程如圖2。專機焊接過程自動化程度和集成度很高，需要頻繁進出焊接工作的危險區(qū)域進行裝卸工件，所以必須在危險區(qū)域入口設(shè)置安全門，安全門上設(shè)有安全開關(guān)。在焊接工作時人打開安全門時，安全開關(guān)使系統(tǒng)停止工作并報警。操作盤上一般應(yīng)采用雙手啟動按鈕開關(guān)，避免一邊裝卸工件，一邊啟動設(shè)備，造成人員傷害。

4 結(jié) 論

移動式焊接專機技術(shù)融合了機械、焊接、網(wǎng)絡(luò)通訊、傳感器、氣動等技術(shù)，整個專機系統(tǒng)保證了焊接過程的安全性、可控性和集成性。專機設(shè)備還具備顯示工作站各設(shè)備的運行狀況、故障類型，系統(tǒng)操作與狀態(tài)的觸摸屏面板，并具有實現(xiàn)電極磨損補償?shù)裙δ?，現(xiàn)已應(yīng)用在實際生產(chǎn)中，使用效果良好。