電氣自動化與機(jī)器人配套焊接工作站的設(shè)計與實施

王朝

摘 要：本文針對機(jī)器人電氣自動化焊接工作站的關(guān)鍵位置進(jìn)行了分析，著重研究了機(jī)器人動作、搬運器結(jié)構(gòu)及通信問題，明確了機(jī)器人電氣自動化焊接工作站設(shè)計的重要性。科學(xué)性地解釋工件卡緊技術(shù)，可方便地根據(jù)現(xiàn)場實際生產(chǎn)需要完成優(yōu)化調(diào)整，提高焊接生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：電氣自動化;機(jī)器人;焊接工作站

機(jī)器人模式可避免傳統(tǒng)焊接作業(yè)中存在的風(fēng)險，提高電氣自動化水平，使焊接機(jī)器人在工業(yè)自動化和現(xiàn)代化發(fā)展中得到應(yīng)用，從而避免傳統(tǒng)焊接作業(yè)中存在的各種風(fēng)險，提高產(chǎn)品生產(chǎn)與制造的效率和質(zhì)量，因此，有必要對機(jī)器人和電氣自動化焊接工作站的設(shè)計內(nèi)容和實施過程進(jìn)行深入分析，提高工廠流水線設(shè)計的能力。

一、機(jī)器人焊接工作站設(shè)計要求分析

配套電氣自動化與機(jī)器人的焊接工作站主要包括焊接電源、弧焊機(jī)器人、變位機(jī)、清槍站、控制系統(tǒng)、夾具屏蔽室等結(jié)構(gòu)，焊接工作站的主要原理是技術(shù)員借助示教器對機(jī)器人進(jìn)行引導(dǎo)，使其按照步驟執(zhí)行工作任務(wù)，可以在實踐階段記憶動作的姿態(tài)、控制系統(tǒng)、夾屏裝置等內(nèi)容，通過示教器對機(jī)器人完成引導(dǎo)，使其按照步驟執(zhí)行工作任務(wù)，機(jī)器人可以在實踐階段記憶動作的姿態(tài)、控制系統(tǒng)、焊接參數(shù)等內(nèi)容。

二、設(shè)計內(nèi)容和實施過程

（一） PLC總控與相關(guān)信號系統(tǒng)的聯(lián)動

1.機(jī)器人與PLC總控

（I）機(jī)器人位置設(shè)置。當(dāng)焊接機(jī)器人進(jìn)入非干涉區(qū)域或原點后，會向PLC發(fā)送預(yù)警信號，使總控區(qū)域及時進(jìn)行信號互鎖。若想在焊接階段防止機(jī)器人意外轉(zhuǎn)臺出現(xiàn)撞機(jī)情況，可以借助PLC總控系統(tǒng)屏蔽夾具動作以及轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動過程。

（2）夾具控制命令。在實際工作過程中，焊接機(jī)器人有時無法接觸焊接點，因此，可以設(shè)置夾具夾緊單元開展相關(guān)補(bǔ)焊以及旋轉(zhuǎn)操作，確保。焊接機(jī)器人獲取焊接控制指令。借助總線向夾具控制單元傳遞信息，可以有效克服相關(guān)控制操作失誤問題。

（3） 系統(tǒng)信號分析。焊接系統(tǒng)信號借助PLC總控模式，在系統(tǒng)觸摸屏中進(jìn)行顯示，方便操作人員查詢、監(jiān)督相關(guān)行為，其中包含故障信息、初始化信息、程序執(zhí)行進(jìn)度等內(nèi)容。

2.焊裝夾具和PLC總控

通常情況下，焊接夾具與夾具控制單元配套設(shè)置包含I/O端子、ET200總線端子、總線電源等內(nèi)容。由于夾具上包含氣缸夾緊打開信號、工件到位信號、夾具操作按鈕等結(jié)構(gòu)，需要與1IO端子相連接。借助ET200M總線端子使I/O信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭偩€信號，依托總線模式向PLC總控系統(tǒng)傳輸夾具控制指令。

3.觸摸屏信號與PLC總控

1.選擇并顯示數(shù)據(jù)。焊接工作站內(nèi)包含觸摸屏，能夠顯自動化控制指令。例如，產(chǎn)品需要更新或更換時，焊接之前可以在觸摸屏中選擇相關(guān)類型，當(dāng)其與識別夾具相同時確認(rèn)執(zhí)行。若不一致則會發(fā)出預(yù)警信號，提升生產(chǎn)準(zhǔn)確性。其中，機(jī)器人工作狀態(tài)和產(chǎn)品類型能夠借助觸摸屏顯示并選擇，進(jìn)而開展相關(guān)操作行為。

2.顯示系統(tǒng)信號。系統(tǒng)信號會依據(jù)PLC總控模式在觸摸屏中進(jìn)行顯示，可以幫助操作人員完成查詢和監(jiān)督。其內(nèi)部包含系統(tǒng)故障信息、初始化信息以及程序執(zhí)行進(jìn)度。

3.手動控制。觸摸屏顯示模塊可以單獨控制工作站輸入點和輸出點，該形式簡單易操作，進(jìn)而完成一體化維護(hù)、 調(diào)試、故障處理，通過自動查詢對邏輯控制點實現(xiàn)動作保障。若系統(tǒng)發(fā)出預(yù)警信息或出現(xiàn)相關(guān)故障問題，工作人員能夠結(jié)合彈窗排查故障信息，并及時解決問題。

4. 安全回路。焊接機(jī)器人電氣自動化工作的安全性十分重要，在設(shè)計過程中應(yīng)包含光柵、機(jī)器人控制系統(tǒng)、其他設(shè)備、現(xiàn)場操作安全回路，實現(xiàn)多模塊集成統(tǒng)籌。依據(jù)軟件和硬件雙重鎖定情況完成編程布線，若安全監(jiān)視點出現(xiàn)問題，可以及時在觸摸屏上顯示相關(guān)原因，創(chuàng)建安全：回路，提升焊接機(jī)器人工作的安全性。

（二）設(shè)計方案

焊接機(jī)器人屬于現(xiàn)代化工業(yè)產(chǎn)品，由于其具備可重復(fù)編程功能，可使機(jī)器人向工業(yè)自動化層面發(fā)展。電氣自動化過程是指借助物料儲運系統(tǒng)、計算機(jī)系統(tǒng)等技術(shù)，以控制數(shù)控機(jī)床設(shè)備，使其開展自動化運作的過程”。機(jī)器人自動焊接工作站受計算機(jī)控制系統(tǒng)管理，融合焊接變位機(jī)、焊接機(jī)器人，可開展自動流水線作業(yè)。此運作形式可以焊接2。5 m以下產(chǎn)品，實現(xiàn)自動焊接、上料、卸貨，滿足流水線一體化生產(chǎn)目標(biāo)。通過設(shè)計技術(shù)方案，加強(qiáng)智能搬運機(jī)、碼垛架、變位機(jī)等裝置設(shè)備的協(xié)調(diào)運行。將氣動系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)作為生產(chǎn)程序，實現(xiàn)程序與設(shè)備雙向革新，提升其生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)線的工作強(qiáng)度田。

（三）其他部件設(shè)計

1.機(jī)器人動作設(shè)置。電氣自動化機(jī)器人焊接工作站中，機(jī)器人的位置十分關(guān)鍵。通常情況下需要計算機(jī)模擬定位，結(jié)合實際工作情況設(shè)置機(jī)器人軌跡、姿態(tài)動作、速度。通過現(xiàn)場示教完成設(shè)備聯(lián)動，使其協(xié)調(diào)統(tǒng)一，滿足操作精度、工作節(jié)拍的設(shè)計要求。

2.工件定位工裝。該模塊設(shè)置對多種工件裝卡階段實現(xiàn)快速定卡，借助氣缸拉鉤、彈簧以及變位機(jī)的快速卡環(huán)，保證工件卡緊與定位動作。在工裝支座位置設(shè)置定位架，完成工件定位工裝與變位機(jī)的連接。

3.智能搬運器。該裝置主要借助電機(jī)設(shè)備進(jìn)行橫移和升降，其內(nèi)部包含導(dǎo)向套、橫移架、升降架、伸縮叉臂、橫移輪等部分。該裝置的主要作用是提升碼垛速度，借助導(dǎo)軌將裝卡完畢工件、焊接變位機(jī)移動至碼貨架位置，利用智能搬運器進(jìn)行流水線自動化生產(chǎn)，降低勞動強(qiáng)度，提升生產(chǎn)工作的效率。

（四）變位機(jī)設(shè)計應(yīng)用

焊接：工作站中變位機(jī)是專用輔助裝置，可以在回轉(zhuǎn)工作中實現(xiàn)焊接變位，提升焊接速度，提高加工位置的精確性。變位機(jī)包含翻轉(zhuǎn)和回轉(zhuǎn)兩部分，通過無級調(diào)速、回轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)、升降工作臺進(jìn)行角度裝配，和操作機(jī)、焊機(jī)協(xié)同使用，形成電氣自動化焊接中心。在設(shè)計變位機(jī)時，要將焊接機(jī)和操作機(jī)相結(jié)合，實現(xiàn)焊接系統(tǒng)聯(lián)動。變位機(jī)是電氣自動化與機(jī)器人配套焊接工作站的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，內(nèi)部包含卡環(huán)、導(dǎo)軌、翻轉(zhuǎn)軸、旋轉(zhuǎn)軸、鋼結(jié)構(gòu)等工件設(shè)備。

（五）清槍站設(shè)計分析

當(dāng)清槍站與焊接系統(tǒng)連接后，可以自動、有效、全面地清除焊槍噴嘴雜質(zhì)，延長焊槍的實際使用壽命，減少故障次數(shù)。清槍站包含剪絲單元、清槍單元、防噴飛濺液等結(jié)構(gòu)。其中，機(jī)器人在焊接階段移動至清槍位置，向可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller， PLC）輸送輸出信號，控制噴嘴區(qū)域、V型塊，固定噴嘴和焊槍位置，使鉸刀通過直線運動向噴嘴表面移動。當(dāng)焊槍移動至規(guī)定位置后，使剪絲單元獲取PLC信號，切除結(jié)球，確保焊絲干伸長度相同。由于施工階段飛濺問題會影響生產(chǎn)效果，應(yīng)設(shè)置防噴飛濺液單元，規(guī)避焊接飛濺情況。該結(jié)構(gòu)內(nèi)部包含密封油倉，當(dāng)發(fā)送相關(guān)信號后，利用真空發(fā)生器將壓縮空氣與防噴飛濺液相結(jié)合，在導(dǎo)電嘴和噴嘴上均勻噴灑。同時，該結(jié)構(gòu)能實現(xiàn)自動清槍，可以連續(xù)大批量開展工作。

結(jié)束語：

綜上所述，在經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展背景下，工業(yè)設(shè)備逐漸向自動化方向邁進(jìn)，應(yīng)用并普及焊接機(jī)器人是實現(xiàn)電氣自動化發(fā)展的關(guān)鍵，能夠提升工作效率。文章通過概述機(jī)器人自動化焊接工作站的設(shè)計要求，圍繞變位機(jī)等方面探究電氣自動化和機(jī)器人配套焊接工作站的設(shè)計思路與實踐過程，可提升焊接質(zhì)量，減少工作人員的任務(wù)量。

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