汽车座椅弧焊机器人工作站的设计

曾国健

[摘 要]针对汽车座椅焊接生产线的弧焊工位，设计了基于Panasonic TAWERS系列弧焊机器人工作站，介绍弧焊机器人工作站的工作原理。设计了三菱PLC和触摸屏控制系统，实际证明，焊接系统运行稳定，焊接质量良好。

[关键词]弧焊机器人；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

中图分类号：TH122 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）17-0319-02

0 引言

随着社会生产力的不断发展汽车产业作为国民经济的支柱产业，面临日益激烈的市场竞争，提升生产中自动化程度势在必行。随着先进制造技术的发展，实现焊接产品制造的自动化、柔性化与智能化已成为必然趋势[1]。焊接机器人开拓了柔性的生产方式，利用机器人的示教再现功能可以进行任务切换，而不需要改变任何硬件。因此，在一条机器人生产线上可以同时自动生产若干种汽车零件[2]。本研究设计了汽车座椅弧焊机器人工作站，实现了汽车座椅分总成件的自动化焊接加工。

1 弧焊机器人工作站总体构成

座椅总成件如图1所示，一共有4台弧焊机器人工作站总成焊接生产线。在此以其中一个工作站为例进行介绍。弧焊机器人工作站系统构成如图2所示，一般由弧焊机器人本体及机器人控制柜、焊接夹具、控制器（PLC）、焊接电源、送丝机构、清枪机构、操作箱等构成。

1.1 弧焊机器人选择

为了满足焊枪的位置和空间姿态的控制要求，机器人工作站由一台机器人和1套1轴变位器组成，机器人应该具有六个关节，构成一个更具柔性的多合作机器人。采用日本Panasonic TAWERS系列弧焊机器人是世界率先的焊机融合型机器人，附带一体型伺服送丝机，机器人自身直接完全控制焊接波形 ，具有飞溅少、适应性好、稳定、高速焊接的特点。

1.2 弧焊机器人工作站布局方案

汽车座椅弧焊机器人工作站采用一台单轴变位机与焊接机器人组成的工作站，焊接夹具由变位机进行变位或与机器人联动变位来实现工件各焊缝位置的焊接，工作站的布局示意如图4所示。

1-起动盒；2-操作箱；3-焊接夹具；4-清枪机构；5-外围安全栅；6-桥架；7-PLC控制柜；8-机器人控制柜（带焊接电源）；9-焊丝桶；10-安全门；11-焊接机器人；12-机器人外部轴；13-安全光幕；14-卷帘门

2 弧焊机器人工作站控制系统的设计

弧焊机器人控制系统采用控制器（PLC）对汽车焊装线的各类焊装设备进行自动化控制，要求实现对整个设备实时状态、故障有效诊断、数据收集和统一管理，最终达到对设备故障能快速反应、降低设备停机率，从而提高设备稳定性的目的。主要实现的功能有：

2.1 控制功能

过程控制器可以对焊接夹具、操作台、焊接机器人、清枪机构、安全保护装置等实现连续的和离散的控制功能。

2.2 数据采集功能

连续采集和处理所有与焊接控制系统有关的信号及设备状态信号，包括机器人、焊接电源、夹具、操作箱、清枪机构等相关设备的信号，操作人员可通过人机界面及指示灯得到有关的运行信息，实现安全经济运行。控制系统发生任何异常情况，蜂鸣器要及时报警，报警信息通过人机界面获得，提高控制系统的可利用率。

2.3 简单操作功能

汽车点焊机器人控制系统配有操作台及人机交互界面，能够完成生产车型类型选择、夹具状态和机器人状态显示、系统信息显示、手动控制系统、紧急停止、报警解除等操作。

2.4 系统状态显示功能

弧焊机器人控制系统可显示各控制对象的状态，包括生产状态显示、夹具状态显示、机器人状态显示、报警显示、系统诊断显示等。操作员画面为操作员了解生产过程状态提供了显示窗口和人机接口。

2.5 安全性

控制系统安全性应防止人不小心进入设备危险区域的可移动式的防护装置（防护罩，挡板，防护门）采用机械开关进行联锁控制。如果打开防护装置，那么整个设备或危险区域紧急停止，蜂鸣器处于报警状态，红色指示灯也要提示。在工作循环期间，当打开防护设施时如果会出现可能损坏设备的情况，机器人处于停止的状态，夹具上的动力装置也不能工作，防护装置进行联锁。

弧焊机器人工作站的工作流程图如图5，在系统进行一系列的准备工作即初始化之后，程序就进入主循环，主循环的工作就是进行故障判断、本地操作、夹具控制、机器人控制、焊接控制器控制，然后周而复始的进行主循环程序。

3 结束语

目前所设计的汽车座椅弧焊机器人工作站已经投入使用一年多，实践应用表明，设备操作简单、备停机率低、运转稳定。满足了产品的焊接工艺要求和客户的使用要求，取得了良好的效果。

参考文献

[1] 吴林，陈善本.智能化焊接技术[M].北京：国防工业出版社，2000.

[2] 林尚扬，陈善本，李成桐.焊接机器人及其应用[M].北京：机械工业出版社，2000.