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，大量的機器人被應用在汽車生產線的沖壓、焊接、涂裝等加工中。在汽車焊接生產中，一般應用6 自由度垂直關節(jié)機器人，其具有靈活的機械結構和穩(wěn)定的控制系統(tǒng)。然而實際生產中，廠家通常將直線或旋轉運動即可完成的焊接過程，使用專機設備代替機器人完成，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備。該電極移動式焊接專機提高了焊接生產效率和焊接質量，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)構成及工作原理

2.1 焊接系統(tǒng)的構成

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，焊接單元彼此通信聯(lián)系完成整個系統(tǒng)的工作任務。焊接專機工作站的劃分要考慮工件的生產節(jié)拍、工藝性、安全系統(tǒng)和物流運輸?shù)纫蛩兀饕梢韵挛宀糠謽嫵桑ㄈ鐖D1）：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，驅動電極移動機構，電極與夾具體絕緣。焊接專機應用SIEMENS 定位模塊控制伺服電機驅動導軌絲桿機構帶動電極移動，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量需要設置合理的焊接電流、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)啟動原點的設定；焊接系統(tǒng)I/O 的設定；焊接參數(shù)的設定；中斷功能的設定等。為了保證了每次程序的啟動在原點開始，專機系統(tǒng)還設計有零點定位機構，保證程序啟動在原點位置。焊接啟動前應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)域入口設置安全門，安全門上設有安全開關。在焊接工作時人打開安全門時，安全開關使系統(tǒng)停止工作并報警。操作盤上一般應采用雙手啟動按鈕開關，避免一邊裝卸工件，一邊啟動設備，造成人員傷害。

4 結 論

移動式焊接專機技術融合了機械、焊接、網(wǎng)絡通訊、傳感器、氣動等技術，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。專機設備還具備顯示工作站各設備的運行狀況、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)已應用在實際生產中，使用效果良好。