曾國健

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

[關(guān)鍵詞]弧焊機器人；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：TH122 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）17-0319-02

0 引言

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

1 弧焊機器人工作站總體構(gòu)成

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

1.1 弧焊機器人選擇

為了滿足焊槍的位置和空間姿態(tài)的控制要求，機器人工作站由一臺機器人和1套1軸變位器組成，機器人應(yīng)該具有六個關(guān)節(jié)，構(gòu)成一個更具柔性的多合作機器人。采用日本Panasonic TAWERS系列弧焊機器人是世界率先的焊機融合型機器人，附帶一體型伺服送絲機，機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。

1.2 弧焊機器人工作站布局方案

汽車座椅弧焊機器人工作站采用一臺單軸變位機與焊接機器人組成的工作站，焊接夾具由變位機進行變位或與機器人聯(lián)動變位來實現(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-起動盒；2-操作箱；3-焊接夾具；4-清槍機構(gòu)；5-外圍安全柵；6-橋架；7-PLC控制柜；8-機器人控制柜（帶焊接電源）；9-焊絲桶；10-安全門；11-焊接機器人；12-機器人外部軸；13-安全光幕；14-卷簾門

2 弧焊機器人工作站控制系統(tǒng)的設(shè)計

弧焊機器人控制系統(tǒng)采用控制器（PLC）對汽車焊裝線的各類焊裝設(shè)備進行自動化控制，要求實現(xiàn)對整個設(shè)備實時狀態(tài)、故障有效診斷、數(shù)據(jù)收集和統(tǒng)一管理，最終達到對設(shè)備故障能快速反應(yīng)、降低設(shè)備停機率，從而提高設(shè)備穩(wěn)定性的目的。主要實現(xiàn)的功能有：

2.1 控制功能

過程控制器可以對焊接夾具、操作臺、焊接機器人、清槍機構(gòu)、安全保護裝置等實現(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)的信號及設(shè)備狀態(tài)信號，包括機器人、焊接電源、夾具、操作箱、清槍機構(gòu)等相關(guān)設(shè)備的信號，操作人員可通過人機界面及指示燈得到有關(guān)的運行信息，實現(xiàn)安全經(jīng)濟運行?？刂葡到y(tǒng)發(fā)生任何異常情況，蜂鳴器要及時報警，報警信息通過人機界面獲得，提高控制系統(tǒng)的可利用率。

2.3 簡單操作功能

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

2.4 系統(tǒng)狀態(tài)顯示功能

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

2.5 安全性

控制系統(tǒng)安全性應(yīng)防止人不小心進入設(shè)備危險區(qū)域的可移動式的防護裝置（防護罩，擋板，防護門）采用機械開關(guān)進行聯(lián)鎖控制。如果打開防護裝置，那么整個設(shè)備或危險區(qū)域緊急停止，蜂鳴器處于報警狀態(tài)，紅色指示燈也要提示。在工作循環(huán)期間，當(dāng)打開防護設(shè)施時如果會出現(xiàn)可能損壞設(shè)備的情況，機器人處于停止的狀態(tài)，夾具上的動力裝置也不能工作，防護裝置進行聯(lián)鎖。

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

3 結(jié)束語

目前所設(shè)計的汽車座椅弧焊機器人工作站已經(jīng)投入使用一年多，實踐應(yīng)用表明，設(shè)備操作簡單、備停機率低、運轉(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

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

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