機(jī)器人焊接工作站在汽車制造中的應(yīng)用

趙旭陽

摘 要：我們知道，汽車的制造是一個(gè)技術(shù)要求高、危險(xiǎn)性相對(duì)偏高的行業(yè)，需要人工進(jìn)行較多重復(fù)的操作。如果過多的采用人工，不僅增加了員工的安全風(fēng)險(xiǎn)，也不利于汽車制造所要求的精準(zhǔn)度，造成制造效率低、質(zhì)量無法保證的后果。本文基于工人在汽車制造領(lǐng)域所處的劣勢(shì)，以及機(jī)器人焊接工作站在汽車制造中的應(yīng)用，進(jìn)行相應(yīng)的探究，從而為今后機(jī)器人焊接工作站的發(fā)展和推廣提供一定的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：機(jī)器人;焊接工作站;汽車制造

引言

機(jī)器人焊接工作站，顧名思義就是一個(gè)以機(jī)器人為操作者進(jìn)行焊接操作的平臺(tái)，在這個(gè)平臺(tái)中，不需要人工進(jìn)行焊接，通常含有運(yùn)行穩(wěn)定、質(zhì)量保障、工作效率高等多個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)。焊接機(jī)器人作為將來在汽車制造領(lǐng)域全面提升人工效率的智能時(shí)代初步階段，將有效地減少人工操作誤差給汽車制造帶來的不利影響，從而在一定程度上保證汽車制造的質(zhì)量，并且為今后的智能機(jī)器制造提高實(shí)踐依據(jù)。隨著智能機(jī)器人的不斷發(fā)展和技術(shù)升級(jí)，焊接機(jī)器人作為工業(yè)領(lǐng)域重要的機(jī)器人制造組成部分，廣泛應(yīng)用于汽車制造行業(yè)，解放了汽車制造企業(yè)的生產(chǎn)力，從而將更多的資金投入于產(chǎn)品的研發(fā)，推動(dòng)汽車行業(yè)的發(fā)展[1]。

1.機(jī)器人焊接工作站的優(yōu)勢(shì)

1.1有利于焊接流程的整體化

在機(jī)器人焊接的應(yīng)用過程中，我們發(fā)現(xiàn)相較于普通的人力焊接，設(shè)備的安放、材料的堆放、流程的流暢都有了很大的變化，工作車間不再是雜亂無章的，而是通過統(tǒng)一的放置區(qū)進(jìn)行堆放，從而保證了車間的整潔。相較于之前的人工焊接，整個(gè)焊接流程都是由計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，人員流動(dòng)減少，從而使得整個(gè)車間的工作相對(duì)流暢，更有利于提高焊接的工作效率[2]。同時(shí)，汽車制造企業(yè)可以根據(jù)不同的車型進(jìn)行焊接機(jī)器人的排布，靈活的改變焊接機(jī)器人的安放位置，適應(yīng)市場(chǎng)的需求，加大熱門車型的供給，從而保證企業(yè)的利潤(rùn)和收益。

1.2有利于汽車生產(chǎn)技術(shù)的升級(jí)

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我們的汽車制造工業(yè)也越來越趨向于高端制造，因此對(duì)于焊接等流程的品控要求越來越高。但是作為汽車制造企業(yè)來說，卻不能時(shí)時(shí)刻刻招聘到合適的人才來匹配高速發(fā)展的科技和品控要求，這是不利于汽車生產(chǎn)技術(shù)的升級(jí)的。但是隨著智能機(jī)器人的引入，我們可以通過程序的升級(jí)和機(jī)器人硬件的升級(jí)來解決這一問題，并且升級(jí)周期相對(duì)較短，減少了人員培訓(xùn)的時(shí)間、資金成本，并且可以對(duì)升級(jí)后的產(chǎn)品質(zhì)量做出保證，減少了因?yàn)楣と瞬皇炀氃斐傻拇蔚绕犯怕剩谝欢ǔ潭壬显黾恿似髽I(yè)的效率，減少了不必要的經(jīng)濟(jì)損失[4]。

2.焊接機(jī)器人的硬件構(gòu)成

2.1焊接機(jī)器人的類型選擇

由于汽車制造是一類大型的制造項(xiàng)目，因此在汽車零部件的生產(chǎn)制造中，機(jī)器人焊接工作站選用的機(jī)器人通常是是以六軸的大型工業(yè)機(jī)器人為主，這一類型的機(jī)器人具有較大的應(yīng)用范圍，最高可高達(dá)1700 mm。在使用的過程中，整體的運(yùn)行準(zhǔn)確度較人工更高，并且在焊接的過程中智能化，因此較為適合汽車零部件生產(chǎn)制造，能夠保證生產(chǎn)質(zhì)量。在不同的工作場(chǎng)景中，我們可以根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的機(jī)器人，比如尺寸、智能化水平等，從而更好的匹配工作站的空間排布，為今后的生產(chǎn)工作提供場(chǎng)地保證。

2.2焊接機(jī)器人的控制系統(tǒng)

在汽車制造中，焊接機(jī)機(jī)器人的控制系統(tǒng)通常采用 KRC4集成系統(tǒng)，該系統(tǒng)是一個(gè)較為全面的系統(tǒng)，涵蓋有整個(gè)流程的控制體系，包括機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)控制、元器件控制、安全控制等，這些控制系統(tǒng)可以提高機(jī)器人的智能化水平，從而在根本上保障機(jī)器人整體的運(yùn)轉(zhuǎn)效能以及運(yùn)行過程中的智能性，這在一定程度上提高了機(jī)器人焊接的工作效率。在焊接的過程中，機(jī)器人可以按照程序設(shè)計(jì)自行進(jìn)行調(diào)整軌道，從而出現(xiàn)在不同的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，這些過程都是由機(jī)器人設(shè)定好的程序和控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)[3]。在焊接的過程中，我們常用的氣動(dòng)焊鉗通常是采用集成式的焊鉗，這顯著降低工作站的設(shè)備采購和運(yùn)行成本的資金支出，而且由于技術(shù)優(yōu)勢(shì)，起到了提高運(yùn)行效率、減少機(jī)械零部件的使用周期和延遲折舊時(shí)期。由于焊鉗在整個(gè)焊接操作過程中通常利用空氣壓縮的方式作為運(yùn)行的源動(dòng)力，因此需要注意操作過程中的冷卻，我們要專業(yè)的冷卻水來對(duì)焊接過程中的設(shè)備進(jìn)行冷卻，比如電極等。

2.3焊接機(jī)器人的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)

焊接機(jī)器人的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)通常是工裝夾具，該元件對(duì)于焊接零部件整合、位置固定有重要的作用。除了要保障工具正確安放與裝載，使其工作狀態(tài)符合汽車制造的標(biāo)準(zhǔn);還要防止人為因素給焊接過程帶來的干預(yù)，保證機(jī)器平穩(wěn)運(yùn)行。為了降低整體的操作成本，在操縱夾具臺(tái)，以及相關(guān)零部件的安裝盡可能采用人工，當(dāng)安裝完畢之后要第一時(shí)間快速啟動(dòng) PLC 系統(tǒng)。焊接機(jī)器人的所有工件都應(yīng)配備專業(yè)的狀態(tài)檢測(cè)裝置，檢測(cè)信號(hào)的傳導(dǎo)是否通暢，設(shè)備運(yùn)行是否正常，同時(shí)將不符合標(biāo)準(zhǔn)、運(yùn)行不正常的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，及時(shí)反饋到 PLC 系統(tǒng)之中進(jìn)行檢測(cè)和記錄，從而達(dá)到提升焊接效率的目的。

3. PLC 系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)優(yōu)化

3.1 PLC系統(tǒng)構(gòu)成及其功能

PLC系統(tǒng)是指Programmable Logic Controller，即可編程邏輯控制器，主要的目的是進(jìn)行總體控制系統(tǒng)與焊接機(jī)器人之間實(shí)施通訊通道的構(gòu)建，進(jìn)而方便數(shù)據(jù)共享，以及完成對(duì)焊接機(jī)器人運(yùn)行的軌跡流程進(jìn)行控制。這些共享的數(shù)據(jù)包括基本的焊接機(jī)器人的運(yùn)行模式、故障報(bào)錯(cuò)、試片焊接等。然而，對(duì)焊接機(jī)器人進(jìn)行絕對(duì)的控制就是以其上的觸摸屏為主，輔以夾具臺(tái)的操控臺(tái)來完成。夾具臺(tái)的作用主要是按下相關(guān)的按鍵，而觸摸屏則是用來調(diào)控機(jī)器人執(zhí)行不同的程序，從而控制機(jī)器人在整體焊接工作中的行為。而工裝夾具臺(tái)與PLC 系統(tǒng)的信號(hào)核心進(jìn)行連結(jié)的目的是檢測(cè)工件以及工件的裝夾操作是否合規(guī)、正常，焊接的控制信號(hào)則要焊接機(jī)器人同步接入PLC系統(tǒng)[5]，從而及時(shí)地將機(jī)器故障信號(hào)或者焊接完成的信號(hào)快速的傳輸?shù)?PLC 系統(tǒng)，只有這樣， PLC 系統(tǒng)才對(duì)整個(gè)焊接進(jìn)程具有絕對(duì)的整體控制。

3.2 PLC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化

我們已知，焊接機(jī)器人工作站的對(duì)焊接機(jī)器人的控制通常采用對(duì)觸摸屏的控制進(jìn)行操控的。但是目前的觸摸面板存在一定的缺陷，首先是參數(shù)的調(diào)配不方便。我們?cè)诓煌目蛻粢笙?，要及時(shí)對(duì)焊接機(jī)器人進(jìn)行技術(shù)參數(shù)的調(diào)控，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)目標(biāo)，但是很多焊接機(jī)器人的觸摸面板并不靈敏，有的時(shí)候要按多次，不利于工作的開展。因此要對(duì)控制面板進(jìn)行該進(jìn)，增加其效率。其次，可以針對(duì)工作要求，進(jìn)行遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)的研發(fā)，從而完成對(duì)那些不適合人員進(jìn)入的區(qū)域進(jìn)行控制，保證工作的高效進(jìn)行。

4小結(jié)

焊接機(jī)器人工作站的推廣運(yùn)行，顯著提高了汽車制造企業(yè)的焊接生產(chǎn)效率，并且生產(chǎn)的精準(zhǔn)度得到了保證，也具有更高的穩(wěn)定性，在一定程度上促進(jìn)了行業(yè)的發(fā)展。

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