机器人焊接工作站在汽车制造中的应用

赵旭阳

摘 要：我们知道，汽车的制造是一个技术要求高、危险性相对偏高的行业，需要人工进行较多重复的操作。如果过多的采用人工，不仅增加了员工的安全风险，也不利于汽车制造所要求的精准度，造成制造效率低、质量无法保证的后果。本文基于工人在汽车制造领域所处的劣势，以及机器人焊接工作站在汽车制造中的应用，进行相应的探究，从而为今后机器人焊接工作站的发展和推广提供一定的参考依据。

关键词：机器人;焊接工作站;汽车制造

引言

机器人焊接工作站，顾名思义就是一个以机器人为操作者进行焊接操作的平台，在这个平台中，不需要人工进行焊接，通常含有运行稳定、质量保障、工作效率高等多个方面的优势。焊接机器人作为将来在汽车制造领域全面提升人工效率的智能时代初步阶段，将有效地减少人工操作误差给汽车制造带来的不利影响，从而在一定程度上保证汽车制造的质量，并且为今后的智能机器制造提高实践依据。随着智能机器人的不断发展和技术升级，焊接机器人作为工业领域重要的机器人制造组成部分，广泛应用于汽车制造行业，解放了汽车制造企业的生产力，从而将更多的资金投入于产品的研发，推动汽车行业的发展[1]。

1.机器人焊接工作站的优势

1.1有利于焊接流程的整体化

在机器人焊接的应用过程中，我们发现相较于普通的人力焊接，设备的安放、材料的堆放、流程的流畅都有了很大的变化，工作车间不再是杂乱无章的，而是通过统一的放置区进行堆放，从而保证了车间的整洁。相较于之前的人工焊接，整个焊接流程都是由计算机进行控制，人员流动减少，从而使得整个车间的工作相对流畅，更有利于提高焊接的工作效率[2]。同时，汽车制造企业可以根据不同的车型进行焊接机器人的排布，灵活的改变焊接机器人的安放位置，适应市场的需求，加大热门车型的供给，从而保证企业的利润和收益。

1.2有利于汽车生产技术的升级

随着我国科学技术的不断发展，我们的汽车制造工业也越来越趋向于高端制造，因此对于焊接等流程的品控要求越来越高。但是作为汽车制造企业来说，却不能时时刻刻招聘到合适的人才来匹配高速发展的科技和品控要求，这是不利于汽车生产技术的升级的。但是随着智能机器人的引入，我们可以通过程序的升级和机器人硬件的升级来解决这一问题，并且升级周期相对较短，减少了人员培训的时间、资金成本，并且可以对升级后的产品质量做出保证，减少了因为工人不熟练造成的次等品概率，在一定程度上增加了企业的效率，减少了不必要的经济损失[4]。

2.焊接机器人的硬件构成

2.1焊接机器人的类型选择

由于汽车制造是一类大型的制造项目，因此在汽车零部件的生产制造中，机器人焊接工作站选用的机器人通常是是以六轴的大型工业机器人为主，这一类型的机器人具有较大的应用范围，最高可高达1700 mm。在使用的过程中，整体的运行准确度较人工更高，并且在焊接的过程中智能化，因此较为适合汽车零部件生产制造，能够保证生产质量。在不同的工作场景中，我们可以根据实际需求选择合适的机器人，比如尺寸、智能化水平等，从而更好的匹配工作站的空间排布，为今后的生产工作提供场地保证。

2.2焊接机器人的控制系统

在汽车制造中，焊接机机器人的控制系统通常采用 KRC4集成系统，该系统是一个较为全面的系统，涵盖有整个流程的控制体系，包括机器运转控制、元器件控制、安全控制等，这些控制系统可以提高机器人的智能化水平，从而在根本上保障机器人整体的运转效能以及运行过程中的智能性，这在一定程度上提高了机器人焊接的工作效率。在焊接的过程中，机器人可以按照程序设计自行进行调整轨道，从而出现在不同的生产环节，这些过程都是由机器人设定好的程序和控制系统来实现[3]。在焊接的过程中，我们常用的气动焊钳通常是采用集成式的焊钳，这显著降低工作站的设备采购和运行成本的资金支出，而且由于技术优势，起到了提高运行效率、减少机械零部件的使用周期和延迟折旧时期。由于焊钳在整个焊接操作过程中通常利用空气压缩的方式作为运行的源动力，因此需要注意操作过程中的冷却，我们要专业的冷却水来对焊接过程中的设备进行冷却，比如电极等。

2.3焊接机器人的稳定结构

焊接机器人的稳定结构通常是工装夹具，该元件对于焊接零部件整合、位置固定有重要的作用。除了要保障工具正确安放与装载，使其工作状态符合汽车制造的标准;还要防止人为因素给焊接过程带来的干预，保证机器平稳运行。为了降低整体的操作成本，在操纵夹具台，以及相关零部件的安装尽可能采用人工，当安装完毕之后要第一时间快速启动 PLC 系统。焊接机器人的所有工件都应配备专业的状态检测装置，检测信号的传导是否通畅，设备运行是否正常，同时将不符合标准、运行不正常的数据进行记录，及时反馈到 PLC 系统之中进行检测和记录，从而达到提升焊接效率的目的。

3. PLC 系统及其设计优化

3.1 PLC系统构成及其功能

PLC系统是指Programmable Logic Controller，即可编程逻辑控制器，主要的目的是进行总体控制系统与焊接机器人之间实施通讯通道的构建，进而方便数据共享，以及完成对焊接机器人运行的轨迹流程进行控制。这些共享的数据包括基本的焊接机器人的运行模式、故障报错、试片焊接等。然而，对焊接机器人进行绝对的控制就是以其上的触摸屏为主，辅以夹具台的操控台来完成。夹具台的作用主要是按下相关的按键，而触摸屏则是用来调控机器人执行不同的程序，从而控制机器人在整体焊接工作中的行为。而工装夹具台与PLC 系统的信号核心进行连结的目的是检测工件以及工件的装夹操作是否合规、正常，焊接的控制信号则要焊接机器人同步接入PLC系统[5]，从而及时地将机器故障信号或者焊接完成的信号快速的传输到 PLC 系统，只有这样， PLC 系统才对整个焊接进程具有绝对的整体控制。

3.2 PLC系统的设计优化

我们已知，焊接机器人工作站的对焊接机器人的控制通常采用对触摸屏的控制进行操控的。但是目前的触摸面板存在一定的缺陷，首先是参数的调配不方便。我们在不同的客户要求下，要及時对焊接机器人进行技术参数的调控，从而实现生产目标，但是很多焊接机器人的触摸面板并不灵敏，有的时候要按多次，不利于工作的开展。因此要对控制面板进行该进，增加其效率。其次，可以针对工作要求，进行远程操控系统的研发，从而完成对那些不适合人员进入的区域进行控制，保证工作的高效进行。

4小结

焊接机器人工作站的推广运行，显著提高了汽车制造企业的焊接生产效率，并且生产的精准度得到了保证，也具有更高的稳定性，在一定程度上促进了行业的发展。

参考文献：

[1]陈鹏.机器人焊接工作站在汽车制造中的应用[J].集成电路应用，2020，37（04）：70-71.

[2]张家泉.自动化焊接设备在工程机械制造中的应用探讨[J].科技风，2020（19）：141.

[3]张克，刘禹，蒲科锦.焊接机器人在薄壁箱体焊接中的应用研究[J].新技术新工艺，2020（04）：17-20.

[4]曹成铭，高婷婷，吕会贤，马忠涛，潘兴东，李圣文.中部槽机器人自动化焊接生产线的研制与应用[J].煤矿机电，2020，41（02）：57-60+64.

[5]陆伟华.基于PLC控制的塔吊标准节机器人焊接工作站设计[J].大众标准化，2021（08）：4-6.

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