移動式焊接專機

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.沈陽航空職業技術學院，沈陽110043）

1 引 言

隨著汽車行業的迅猛發展，企業對工業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 自由度垂直關節機器人，其具有靈活的機械結構和穩定的控制系統。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，節約投資成本，并且能夠精確保證焊接的一致性和穩定性。

2 焊接專機系統構成及工作原理

2.1 焊接系統的構成

焊接專機系統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系完成整個系統的工作任務。焊接專機工作站的劃分要考慮工件的生產節拍、工藝性、安全系統和物流運輸等因素，主要由以下五部分構成（如圖1）：焊接安全房；焊機；PLC 控制系統；焊接夾具；排塵系統。

圖1 移動式焊接專機構成

2.2 焊接專機系統工作原理

在焊接專機工作過程中，PLC 系統通過通訊總線將焊接控制器、伺服控制系統、安全系統、夾具定位夾緊系統等設備聯成一個完整的整體，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，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，點焊機控制器中存儲多種焊接參數，在焊接過程中，PLC 控制系統控制點焊控制器向電極輸出需要的焊接工藝參數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：專機系統的標定；移動系統啟動原點的設定；焊接系統I/O 的設定；焊接參數的設定；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，主要包括移動式夾具是否在原位，系統的水、電、氣裝到位，通過獲取工作站中多個單元系統是否正常、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生錯誤或故障，系統自動停止專機動作，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域進行裝卸工件，所以必須在危險區域入口設置安全門，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、網絡通訊、傳感器、氣動等技術，整個專機系統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，系統操作與狀態的觸摸屏面板，并具有實現電極磨損補償等功能，現已應用在實際生產中，使用效果良好。