工业机器人在自动焊接行业中的应用

一．概述
　　北京机械工业自动化所机电设备中心为苏州某开关厂设计制作的机器人自动焊接工作站，在生产中具有方便的操作性能。该工作站要完成2种规格的产品焊接，对于不同规格的产品采用更换工件的方法切换。（如图1）



二．控制系统
　　本项目采用首钢莫托曼公司的机器人与西门子S7-200PLC的对接，PLC 系统有独立的机柜，和机器人机柜之间通过专用电缆进行数据通讯（如图2）。

1．PLC系统
　　采用西门子S7-200PLC实现4台工件回转步进电机的定位控制，液晶显示设定单元的连接，气缸及按钮、传感器的控制。同时与机器人的控制系统通讯，实现工作站的基本功能。

2．液晶显示设定单元
实现程序号的选择，步进参数的设定，报警的显示。

3．焊枪进给机构
采用焊接机器人实现焊枪的进给，可根据不同的焊接工件选择不同的定位程序。

4．工件回转机构
采用步进电机控制工件的旋转速度和角度，其数值可任意设定。



三．转轴焊接工作站PLC与机器人的软件连接
1．机器人主程序（MAIN）
　　根据不同条件，分别调出2个不同的工作子程序（WORK）。该程序一直处于扫描状态，当条件信号满足时进行焊接，焊接完毕，继续扫描，等待下一次焊接指令。

（1）条件信号（由PLC发出）：
IN1- IN2： 01——对应品种1； 10——对应品种2。
IN5- IN6：工位1-4选择
用4种信号组合（00，01，10，11）来选择4种焊接工位，IN5为低位，IN6为高位
IN7：动作应许（根据PLC的运行状态，决定是否开始焊接）

（2）程序流程：（共4组程序段）
A．先根据条件信号来判断所需程序号；
B．用CALL指令调用相应的工作子程序（WORK）。

2．工作子程序（WORK）
工作子程序共计2个，对应品种1、2；
条件确认信号：
OUT1- OUT2：程序反馈确认信号1-2，通知PLC收到品种选择信号（由机器人发出）；
01——对应品种1；
10——对应品种2。
OUT4-OUT5：确认工位号1-4，通知PLC收到工位选择信号（由机器人发出）；
用4种信号组合（00，01，10，11）来表示4种焊接工位，OUT4为低位，OUT5为高位。
OUT8焊接指示，用来反馈给PLC焊接过程

2）程序流程：
A．接受PLC程序号，工位号（IN1，IN2，IN5，IN6）
B．反馈给PLC程序号，工位号（OUT1，OUT2，OUT4，OUT5）
C．置位OUT8，通知PLC开始焊接；
D．CALL焊缝子程序；
　　焊缝子程序是机器人通过示教后产生，主要是记录机器人的焊枪在示教过程中的运动轨迹。
E．完成全部焊缝后，OUT8复位，通知PLC，该件焊接完毕。

机器人主程序品种选择数值换算表：



四. 工作方法
1．开机
　　打开气源开关，调整减压阀使压力在5～6Mpa之间。打开PLC驱动柜总电源开关，确认柜内可编程控制器电源开关、稳压电源开关闭合后，打开机器人驱动柜电源开关.

2．参数输入与设定
当接通气源、电源后，即可在触摸式显示屏上输入工件品种。

3.装入工件（如图3）


　　在外侧的工位上装入工件,装好后,按下相应工位的就绪按扭,等待机器人焊接.( 开机第一次焊接时,须按一下相应工位的工位变换按钮,把就绪的外侧工位旋转至内侧,以后便自动转入.)

4.卸工件
　　焊接完毕后，PLC驱动柜里的扬声器声响提示。此时，若该工位的外侧工位就绪灯已亮，则变位机旋转180度，焊接完的工位在外侧卸工件。若该工位的外侧工位就绪灯未亮，按相应手控盒上的工位变换按钮也可使变位机旋转180度。

五. 结束语
　　本系统结构简单，性能稳定可靠，操作方便。为机器人自动焊接技术的实现提供了一个很好的实例。

参考文献：
（1）余雷声，方宗达编著.电气控制与PLC应用.机械工业出版社，2000.
（2）黄静 .电器及PLC控制技术. 机械工业出版社，2002.