焊接机器人在汽车工程规划中的应用

王博一

[摘 要]随着近年来我国在自动化工业领域的不断发展，以汽车工程为代表的制造产业发展迅猛，日益成为了推动我国经济迅速发展的核心力量与支撑性行业。当下在我国国内，在汽车配件制造以及汽车车桥焊装生产线规划领域，都开始逐步转向自动化发展方向。但是在高速发展的背后，也存在着诸多弊端，例如国内汽车工程制造业领域普遍存在的生产率低、浪费严重等现象。本文基于此提出一种建立在PLC网络控制系统之上的汽车车桥焊接技术，在它的应用之下，极大的降低了生产成本、提高了生产系统的生产效率、增强了汽车整体质量。

[关键词]焊接 工业机器人 PLC 汽车工程

中图分类号：TP242 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）12-0005-01

焊接机器人主要是指以从事焊接加工为主的工业生产机器人，通常情况下包括机器人和焊接设备两大结构部分。在操作控制系统的设计方面，机器人主要分为本体和控制柜，其中的控制柜有分别有硬件和软件组成。

1、汽车工程规划中的机器人工作站

①机器人的选型

当前在国内汽车工程规划发展领域，最常运用到的机器人工作站为六轴机器人，它主要包括汽车焊接工件的基本结构、焊缝的位置、焊接的方法以及机器人焊接的过程与路径，其中焊接方法包括有TIG/MIG/MAG/CO2）等，在这里就以TIG焊接方法为例。首先需要考虑的问题就是促使焊缝熔池调整到近似水平的最佳位置，之后再使得焊枪近似于垂直熔池，在这里就需要配置机器人滑台，此举的主要目的就是调整并确定空间轨迹。

②机器人焊接工艺及其相关装备

在这里主要介绍工装夹具和变位机。在现代化汽车工程发展领域，机器人最适用于大批量的零部件生产加工应用方面，并且其重复性较好，其中对于焊接工件的一致性以及装夹、定位的精度与位置要求比较高。也就是说，在整个机器人工作站的设计中，关于工件装配模台、焊接夹具的设计是非常关键的。变位机在操作系统的最大功用就是承载着定位装置、装配模台、焊接工件以及焊接夹具等任务，因此，对于变位机的性能要求必须是稳定持久的，要拥有足够稳定的支撑性以及良好的传动性及其较小的传动误差。

2、PLC网络控制系统的设计

在汽车工程发展领域，随着焊接机器人应用技术的不断更新与研发，当前在市场上存在着多种不同的机器工业生产控制系统，例如DCS控制系统、FCS系统以及工业以太网系统等。其中，DCS -（Total Distributed Control System）主要是一种分散控制系统，具体功能体现在控制危险分散、管理和显示集中等方面，它基本上综合了计算机、显示、控制等现代化4C信息技术，在具体操作生产过程中，有助于实施分散控制、分级管理，进而使其配置更为灵活。关于PLC网络信息技术及其系统的设计，首先需要考虑到本公司产品生产的特性来进行。下面本文重点以PLC网络控制系统应用下的汽车工程机器人进行探讨分析。

（1）基本结构

根据前文中关于机器人工作站在汽车工程中的应用以及该企业实际发展状况等相关内容的阐述，现在基本可以理解工业机器人的结构构成。它通常情况下是由六大子系统共同组合而成，有执行系统、驱动系统、控制系统、感知系统、决策系统、软件系统。

（2）控制系统

本文基于上述实际发展情况，在此基础上设计了一种PLC编程控制系统，也可称其为伺服控制系统，它主要有两种不同的控制系统，一种是开环控制系统，另一种则是闭环控制系统。其中的反馈检测元件相比较于其它的系统中的设计应用，其精度得到极大的提升，并且其误差大大减小。在实际应用操作中，主要是针对机器人系统传动链的误差检测，以及闭环系统内部各工件、元件的相关误差检测，并且检测出来的误差基本上可以得到补偿。

（3）PLC模块的应用

（如图1所示）

其中，①主要指电源模块，图1中所展示的应用，是一种Q-PLC的电源模块，它在为PLC提供电源的同时，极大的优化着整体功能的作用程度。②指的是CPU模块，CPU对于整个操作系统而言，就如同大脑对于人而言，其主要是对一些基本的数据信息进行相应处理。③指的则是I/O模块，它是一种集中处理模块，包括一些数据信号的正常输入与输出工作。④指的是 CC-Link 模块 ，它应当属于一个较为开放式的网络子系统，在这里主要是一种设备级网络，在整个系统操作与正常运转的前提下，它可以实现一个控制器连接多个不同的设备，当前在汽车机器焊接生产领域应用比较普遍，在增加额外基本操作功能的基础上海能够有效的降低配线成本。⑤主要是指以太网模块，主要用途就是汽车工业企业内各生产部门之间的信息传递。⑥指的是网络/信息处理模块，主要功用在于数据信号指令的发出与接收、处理与控制。

结语：

在全球经济一体化不断推进的今天，尤其是在国内工业制造业领域，随着汽车行业的迅速发展，在市场经济体制与社会经济发展方式转变的关键时期，对于汽车更新换代的焊接生产线将是势在必然的发展趋势，而在整个汽车焊接生产线工艺流程中引入并采用现代化机器人应用技术，极大的提高了汽车焊接生产线柔性。

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