汽車座椅弧焊機(jī)器人工作站的設(shè)計(jì)

曾國(guó)健

[摘 要]針對(duì)汽車座椅焊接生產(chǎn)線的弧焊工位，設(shè)計(jì)了基于Panasonic TAWERS系列弧焊機(jī)器人工作站，介紹弧焊機(jī)器人工作站的工作原理。設(shè)計(jì)了三菱PLC和觸摸屏控制系統(tǒng)，實(shí)際證明，焊接系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，焊接質(zhì)量良好。

[關(guān)鍵詞]弧焊機(jī)器人；PLC；工作站。

Design of arc welding robot workstation for the car seat in automobile

Zeng Guojian

（GAC FIAT CHRYSLER Automobiles Co.， Ltd.Guangzhou Branch.511434，China）

[Abstract]According to the car seat welding production line welding station， which has designed based on Panasonic TAWERS series of arc welding robot workstation， this paper introduces the working principle of arc welding robot workstation. Design the mitsubishi PLC and touch screen control system.The application indicated that the welding system is stable，excellent production quality.

[Key words]Industrial robots；PLC；Workstation

中圖分類號(hào)：TH122 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）17-0319-02

0 引言

隨著社會(huì)生產(chǎn)力的不斷發(fā)展汽車產(chǎn)業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，面臨日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，提升生產(chǎn)中自動(dòng)化程度勢(shì)在必行。隨著先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)焊接產(chǎn)品制造的自動(dòng)化、柔性化與智能化已成為必然趨勢(shì)[1]。焊接機(jī)器人開拓了柔性的生產(chǎn)方式，利用機(jī)器人的示教再現(xiàn)功能可以進(jìn)行任務(wù)切換，而不需要改變?nèi)魏斡布?。因此，在一條機(jī)器人生產(chǎn)線上可以同時(shí)自動(dòng)生產(chǎn)若干種汽車零件[2]。本研究設(shè)計(jì)了汽車座椅弧焊機(jī)器人工作站，實(shí)現(xiàn)了汽車座椅分總成件的自動(dòng)化焊接加工。

1 弧焊機(jī)器人工作站總體構(gòu)成

座椅總成件如圖1所示，一共有4臺(tái)弧焊機(jī)器人工作站總成焊接生產(chǎn)線。在此以其中一個(gè)工作站為例進(jìn)行介紹?；『笝C(jī)器人工作站系統(tǒng)構(gòu)成如圖2所示，一般由弧焊機(jī)器人本體及機(jī)器人控制柜、焊接夾具、控制器（PLC）、焊接電源、送絲機(jī)構(gòu)、清槍機(jī)構(gòu)、操作箱等構(gòu)成。

1.1 弧焊機(jī)器人選擇

為了滿足焊槍的位置和空間姿態(tài)的控制要求，機(jī)器人工作站由一臺(tái)機(jī)器人和1套1軸變位器組成，機(jī)器人應(yīng)該具有六個(gè)關(guān)節(jié)，構(gòu)成一個(gè)更具柔性的多合作機(jī)器人。采用日本Panasonic TAWERS系列弧焊機(jī)器人是世界率先的焊機(jī)融合型機(jī)器人，附帶一體型伺服送絲機(jī)，機(jī)器人自身直接完全控制焊接波形 ，具有飛濺少、適應(yīng)性好、穩(wěn)定、高速焊接的特點(diǎn)。

1.2 弧焊機(jī)器人工作站布局方案

汽車座椅弧焊機(jī)器人工作站采用一臺(tái)單軸變位機(jī)與焊接機(jī)器人組成的工作站，焊接夾具由變位機(jī)進(jìn)行變位或與機(jī)器人聯(lián)動(dòng)變位來(lái)實(shí)現(xiàn)工件各焊縫位置的焊接，工作站的布局示意如圖4所示。

1-起動(dòng)盒；2-操作箱；3-焊接夾具；4-清槍機(jī)構(gòu)；5-外圍安全柵；6-橋架；7-PLC控制柜；8-機(jī)器人控制柜（帶焊接電源）；9-焊絲桶；10-安全門；11-焊接機(jī)器人；12-機(jī)器人外部軸；13-安全光幕；14-卷簾門

2 弧焊機(jī)器人工作站控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

弧焊機(jī)器人控制系統(tǒng)采用控制器（PLC）對(duì)汽車焊裝線的各類焊裝設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化控制，要求實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)、故障有效診斷、數(shù)據(jù)收集和統(tǒng)一管理，最終達(dá)到對(duì)設(shè)備故障能快速反應(yīng)、降低設(shè)備停機(jī)率，從而提高設(shè)備穩(wěn)定性的目的。主要實(shí)現(xiàn)的功能有：

2.1 控制功能

過(guò)程控制器可以對(duì)焊接夾具、操作臺(tái)、焊接機(jī)器人、清槍機(jī)構(gòu)、安全保護(hù)裝置等實(shí)現(xiàn)連續(xù)的和離散的控制功能。

2.2 數(shù)據(jù)采集功能

連續(xù)采集和處理所有與焊接控制系統(tǒng)有關(guān)的信號(hào)及設(shè)備狀態(tài)信號(hào)，包括機(jī)器人、焊接電源、夾具、操作箱、清槍機(jī)構(gòu)等相關(guān)設(shè)備的信號(hào)，操作人員可通過(guò)人機(jī)界面及指示燈得到有關(guān)的運(yùn)行信息，實(shí)現(xiàn)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行?？刂葡到y(tǒng)發(fā)生任何異常情況，蜂鳴器要及時(shí)報(bào)警，報(bào)警信息通過(guò)人機(jī)界面獲得，提高控制系統(tǒng)的可利用率。

2.3 簡(jiǎn)單操作功能

汽車點(diǎn)焊機(jī)器人控制系統(tǒng)配有操作臺(tái)及人機(jī)交互界面，能夠完成生產(chǎn)車型類型選擇、夾具狀態(tài)和機(jī)器人狀態(tài)顯示、系統(tǒng)信息顯示、手動(dòng)控制系統(tǒng)、緊急停止、報(bào)警解除等操作。

2.4 系統(tǒng)狀態(tài)顯示功能

弧焊機(jī)器人控制系統(tǒng)可顯示各控制對(duì)象的狀態(tài)，包括生產(chǎn)狀態(tài)顯示、夾具狀態(tài)顯示、機(jī)器人狀態(tài)顯示、報(bào)警顯示、系統(tǒng)診斷顯示等。操作員畫面為操作員了解生產(chǎn)過(guò)程狀態(tài)提供了顯示窗口和人機(jī)接口。

2.5 安全性

控制系統(tǒng)安全性應(yīng)防止人不小心進(jìn)入設(shè)備危險(xiǎn)區(qū)域的可移動(dòng)式的防護(hù)裝置（防護(hù)罩，擋板，防護(hù)門）采用機(jī)械開關(guān)進(jìn)行聯(lián)鎖控制。如果打開防護(hù)裝置，那么整個(gè)設(shè)備或危險(xiǎn)區(qū)域緊急停止，蜂鳴器處于報(bào)警狀態(tài)，紅色指示燈也要提示。在工作循環(huán)期間，當(dāng)打開防護(hù)設(shè)施時(shí)如果會(huì)出現(xiàn)可能損壞設(shè)備的情況，機(jī)器人處于停止的狀態(tài)，夾具上的動(dòng)力裝置也不能工作，防護(hù)裝置進(jìn)行聯(lián)鎖。

弧焊機(jī)器人工作站的工作流程圖如圖5，在系統(tǒng)進(jìn)行一系列的準(zhǔn)備工作即初始化之后，程序就進(jìn)入主循環(huán)，主循環(huán)的工作就是進(jìn)行故障判斷、本地操作、夾具控制、機(jī)器人控制、焊接控制器控制，然后周而復(fù)始的進(jìn)行主循環(huán)程序。

3 結(jié)束語(yǔ)

目前所設(shè)計(jì)的汽車座椅弧焊機(jī)器人工作站已經(jīng)投入使用一年多，實(shí)踐應(yīng)用表明，設(shè)備操作簡(jiǎn)單、備停機(jī)率低、運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定。滿足了產(chǎn)品的焊接工藝要求和客戶的使用要求，取得了良好的效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳林，陳善本.智能化焊接技術(shù)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2000.

[2] 林尚揚(yáng)，陳善本，李成桐.焊接機(jī)器人及其應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.