汽車座椅弧焊機器人工作站的設計

曾國健

[摘 要]針對汽車座椅焊接生產線的弧焊工位，設計了基于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。設計了三菱PLC和觸摸屏控制系統，實際證明，焊接系統運行穩定，焊接質量良好。

[關鍵詞]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 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）17-0319-02

0 引言

隨著社會生產力的不斷發展汽車產業作為國民經濟的支柱產業，面臨日益激烈的市場競爭，提升生產中自動化程度勢在必行。隨著先進制造技術的發展，實現焊接產品制造的自動化、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方式，利用機器人的示教再現功能可以進行任務切換，而不需要改變任何硬件。因此，在一條機器人生產線上可以同時自動生產若干種汽車零件[2]。本研究設計了汽車座椅弧焊機器人工作站，實現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器人工作站系統構成如圖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、清槍機構、操作箱等構成。

1.1 弧焊機器人選擇

為了滿足焊槍的位置和空間姿態的控制要求，機器人工作站由一臺機器人和1套1軸變位器組成，機器人應該具有六個關節，構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、適應性好、穩定、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動變位來實現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；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的設計

弧焊機器人控制系統采用控制器（PLC）對汽車焊裝線的各類焊裝設備進行自動化控制，要求實現對整個設備實時狀態、故障有效診斷、數據收集和統一管理，最終達到對設備故障能快速反應、降低設備停機率，從而提高設備穩定性的目的。主要實現的功能有：

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、安全保護裝置等實現連續的和離散的控制功能。

2.2 數據采集功能

連續采集和處理所有與焊接控制系統有關的信號及設備狀態信號，包括機器人、焊接電源、夾具、操作箱、清槍機構等相關設備的信號，操作人員可通過人機界面及指示燈得到有關的運行信息，實現安全經濟運行?？刂葡到y發生任何異常情況，蜂鳴器要及時報警，報警信息通過人機界面獲得，提高控制系統的可利用率。

2.3 簡單操作功能

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

2.4 系統狀態顯示功能

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

2.5 安全性

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

弧焊機器人工作站的工作流程圖如圖5，在系統進行一系列的準備工作即初始化之后，程序就進入主循環，主循環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，然后周而復始的進行主循環程序。

3 結束語

目前所設計的汽車座椅弧焊機器人工作站已經投入使用一年多，實踐應用表明，設備操作簡單、備停機率低、運轉穩定。滿足了產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[M].北京：國防工業出版社，2000.

[2] 林尚揚，陳善本，李成桐.焊接機器人及其應用[M].北京：機械工業出版社，2000.