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阐述在汽车焊装生产线中应用工业机器人在的影响

2020-03-03 283 上传者：管理员

摘要：目前随着社会科技水平的不断发展，国家正准备大力发展智能制造，那么工业机器人应用最多最广、自动化程度最高的汽车产业智能制造势必将再次引领其他行业。现如今，工业机器人在汽车制造的各个领域都发挥着至关重要的作用，特别是在焊装生产线的应用尤为突出。基于此，本文结合实践经验，对工业机器人在焊装生产线的应用现状进行了全面的阐述，并分析了焊装生产线工业机器人的应用，旨在为汽车工业的发展提供参考。

关键词：
共线
工业机器人
焊装生产线
焊装车间
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随着汽车市场竞争日益激烈，加快了汽车车型更换的步伐，缩短了更型换代周期，并且现如今人工成本更是高居不下。因此，经济合理快速的对汽车更新换代是需要研究的重要题目。工业机器人在焊装生产线的应用具有共用性和通用性：一方面代替人的工作，既可以减少人工成本，也能避免因人误操作等原因造成的损失；另一方面可以使汽车多车型共线生产，降低新车型换代的投资成本。故而，工业机器人的投入使用，可以节约人力，降低成本，提高设备利用率，提高产品质量的稳定性，提高工作效率。

一、工业机器人系统基本组成

工业机器人由三个基本部分构成：主体，驱动系统和控制系统。主体是底座和执行器，包括手臂，手腕和手，有的机器人还有行走机构。大多数工业机器人具有3~6个运动自由度，其中手腕通常具有1~3个运动自由度；驱动系统包括动力单元和用于使致动器产生相应动作的传动机构；控制系统根据输入的程序发出和控制驱动系统和执行器。

一般来说，工业机器人安装上工具，如焊枪、焊钳、抓手、视觉系统等，以满足焊装生产线需求，具有6轴的工业机器人基本满足工具的位置和空间姿态的控制需求，其中4、5、6轴控制工具的空间位置，1、2、3轴控制工具的空间姿态。因此，焊装生产线的机器人多为6轴关节式的。

焊装生产线某些特殊场景，受制于空间、工件、操作方式的限制，机器人无法满足工具的功能要求，这种情况下需要增加机器人自由度，或者配备其他机械系统，以满足生产需求。通常做法有两种：一是把机器人安装在龙门架或轨道（机器人七轴）上，以满足机器人本体的操作空间；二是让工件移动或者翻转，如工件安装在输送系统或变位机系统，使工件处于生产最佳位置。也可以同时采用上述两种方法，用来满足焊装生产线的需求。

机器人的控制系统由控制柜完成，程序输入通过手动编程器控制完成，再通过现场总线的方式与焊装生产线的电气PLC系统进行通讯控制，如：Profinet、DeviceNet、CC-Link、Profibus、EthernetIP等。通常工业机器人具有一机多用功能，比如，通过ATC快换接头和工装放置支架的组合，可以实现仅需数秒的时间，进行涂装、焊接、搬运、视觉等应用进行切换，很大程度提高了机器人的使用效率，降低投入成本。

二、工业机器人在汽车焊装生产线的应用

汽车生产冲压、焊装、涂装、总装的四大生产工艺过程中都有广泛的应用工业机器人，其中焊装生产线的应用主要有：焊接（点焊、弧焊、激光焊等）、搬运、装配、检测等。工业机器人已经成为柔性化制造系统的主要设备，是发展智能制造必不可以缺少的环节。在我国，工业机器人自动化生产线必将成为智能装备的主流及发展方向。

(一) 机器人焊接

焊接是工业机器人应用最广的领域，其主要有座椅骨架、底盘骨架、排气管系统等弧焊和白车身组件的点焊，另外，车身的某些部位，如门盖等，采用更高要求激光焊接工艺。现在汽车焊接组件的质量要求越来越高，工艺也较复杂，伴随着生产质量稳定性、效率等也逐步提高。

(二) 机器人涂胶

涂胶工艺在白车身制造过程占有很重要地位，车身涂胶可以提升整车密封防水性能，提高NVH性能，实现减振降噪，又可以提高车身舒适性和美观性。涂胶在焊装、涂装、总装工艺均有应用，其在焊装生产线应用有折边胶、膨胀胶、密封胶、隔振胶和结构胶。涂胶的质量要求、工艺规范要求都逐步提高，保证稳定可靠，以满足生产要求。目前，我国车企的人工涂胶占有比例较大，导致效率低,质量不稳定,存在安全隐患等问题。

(三) 机器人搬运

汽车焊装生产线，工业机器人配合各种工装抓手，以实现对工件的定位夹紧和搬运。在焊装生产过程中，要达到一致和高质量的焊接要求，就必须要求焊接过程进行精确的控制，就必须要求机器人的焊枪、焊钳的运动轨迹稳定一致并且可以准确控制，同时，焊装夹具需要精确定位和保持工件。这就需要设计专用抓手夹具安装机器人上，以实现对工件定位和搬运，一方面可以配合固定点焊机或弧焊机器人实现工件的补焊，另一方面，工件被运输到生产线上指定的位置。自动化程度较低的焊装生产线中，这些工作由操作工作完成。机器人配合抓手的应用不仅仅减轻工人的劳动强度，也可以提高生产效率和产品质量。

(四) 机器人检测

为了保证焊装生产线产品的质量，在生产过程中，需要对产品某一个工序或者一些重要部位进行检查，主要有弧焊的焊缝检测、点焊的焊点检测、涂胶检测三种检查，其应用功能主要是检测焊缝、焊点、涂胶的位置和形状，进行判断是否有质量缺陷，如焊缝的咬边、气孔、焊瘤等，遗漏焊点，少胶漏胶等。这在焊装生产线中对检测工具适应性提出了较高的要求，一般的机械装置或者工人很难完成此工序，就必须使用灵活的工业机器人配上专用设备（视觉系统等）进行检测。

三、结束语

实现我国汽车智能制造生产是行业发展的必然趋势。在这个过程中，通过工业机器人的应用，特别在汽车焊装工艺的生产中，可以实现多车型共线生产。它可以有效地提高汽车焊装工艺的灵活性和自动化程度，同时也提高了汽车焊装有效价值。目前，工业机器人在焊装生产应用中还存在不少问题，随着技术的更新换代，以及在汽车行业的广泛应用，这些问题也将逐步解决。

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