工業(yè)機(jī)器人在汽車焊裝生產(chǎn)線的應(yīng)用探討

龐士俊

（廣州敦和智能裝備科技有限公司 ，廣東 廣州 511442）

隨著汽車市場競爭日益激烈，加快了汽車車型更換的步伐，縮短了更型換代周期，并且現(xiàn)如今人工成本更是高居不下。因此，經(jīng)濟(jì)合理快速的對汽車更新?lián)Q代是需要研究的重要題目。工業(yè)機(jī)器人在焊裝生產(chǎn)線的應(yīng)用具有共用性和通用性：一方面代替人的工作，既可以減少人工成本，也能避免因人誤操作等原因造成的損失；另一方面可以使汽車多車型共線生產(chǎn)，降低新車型換代的投資成本。故而，工業(yè)機(jī)器人的投入使用，可以節(jié)約人力，降低成本，提高設(shè)備利用率，提高產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，提高工作效率。

一、工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)基本組成

工業(yè)機(jī)器人由三個基本部分構(gòu)成：主體，驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。主體是底座和執(zhí)行器，包括手臂，手腕和手，有的機(jī)器人還有行走機(jī)構(gòu)。大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人具有3～6個運(yùn)動自由度，其中手腕通常具有1～3個運(yùn)動自由度；驅(qū)動系統(tǒng)包括動力單元和用于使致動器產(chǎn)生相應(yīng)動作的傳動機(jī)構(gòu)；控制系統(tǒng)根據(jù)輸入的程序發(fā)出和控制驅(qū)動系統(tǒng)和執(zhí)行器。

一般來說，工業(yè)機(jī)器人安裝上工具，如焊槍、焊鉗、抓手、視覺系統(tǒng)等，以滿足焊裝生產(chǎn)線需求，具有6軸的工業(yè)機(jī)器人基本滿足工具的位置和空間姿態(tài)的控制需求，其中4、5、6軸控制工具的空間位置，1、2、3軸控制工具的空間姿態(tài)。因此，焊裝生產(chǎn)線的機(jī)器人多為6軸關(guān)節(jié)式的。

焊裝生產(chǎn)線某些特殊場景，受制于空間、工件、操作方式的限制，機(jī)器人無法滿足工具的功能要求，這種情況下需要增加機(jī)器人自由度，或者配備其他機(jī)械系統(tǒng)，以滿足生產(chǎn)需求。通常做法有兩種：一是把機(jī)器人安裝在龍門架或軌道（機(jī)器人七軸）上，以滿足機(jī)器人本體的操作空間；二是讓工件移動或者翻轉(zhuǎn)，如工件安裝在輸送系統(tǒng)或變位機(jī)系統(tǒng)，使工件處于生產(chǎn)最佳位置。也可以同時(shí)采用上述兩種方法，用來滿足焊裝生產(chǎn)線的需求。

機(jī)器人的控制系統(tǒng)由控制柜完成，程序輸入通過手動編程器控制完成，再通過現(xiàn)場總線的方式與焊裝生產(chǎn)線的電氣PLC系統(tǒng)進(jìn)行通訊控制，如：Profinet、DeviceNet、CC-Link、Profibus、EthernetIP等。通常工業(yè)機(jī)器人具有一機(jī)多用功能，比如，通過ATC快換接頭和工裝放置支架的組合，可以實(shí)現(xiàn)僅需數(shù)秒的時(shí)間，進(jìn)行涂裝、焊接、搬運(yùn)、視覺等應(yīng)用進(jìn)行切換，很大程度提高了機(jī)器人的使用效率，降低投入成本。

二、工業(yè)機(jī)器人在汽車焊裝生產(chǎn)線的應(yīng)用

汽車生產(chǎn)沖壓、焊裝、涂裝、總裝的四大生產(chǎn)工藝過程中都有廣泛的應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人，其中焊裝生產(chǎn)線的應(yīng)用主要有：焊接（點(diǎn)焊、弧焊、激光焊等）、搬運(yùn)、裝配、檢測等。工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)成為柔性化制造系統(tǒng)的主要設(shè)備，是發(fā)展智能制造必不可以缺少的環(huán)節(jié)。在我國，工業(yè)機(jī)器人自動化生產(chǎn)線必將成為智能裝備的主流及發(fā)展方向。

（一）機(jī)器人焊接

焊接是工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用最廣的領(lǐng)域，其主要有座椅骨架、底盤骨架、排氣管系統(tǒng)等弧焊和白車身組件的點(diǎn)焊，另外，車身的某些部位，如門蓋等，采用更高要求激光焊接工藝?，F(xiàn)在汽車焊接組件的質(zhì)量要求越來越高，工藝也較復(fù)雜，伴隨著生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定性、效率等也逐步提高。

（二）機(jī)器人涂膠

涂膠工藝在白車身制造過程占有很重要地位，車身涂膠可以提升整車密封防水性能，提高NVH性能，實(shí)現(xiàn)減振降噪，又可以提高車身舒適性和美觀性。涂膠在焊裝、涂裝、總裝工藝均有應(yīng)用，其在焊裝生產(chǎn)線應(yīng)用有折邊膠、膨脹膠、密封膠、隔振膠和結(jié)構(gòu)膠。涂膠的質(zhì)量要求、工藝規(guī)范要求都逐步提高，保證穩(wěn)定可靠，以滿足生產(chǎn)要求。目前，我國車企的人工涂膠占有比例較大，導(dǎo)致效率低,質(zhì)量不穩(wěn)定,存在安全隱患等問題。

（三）機(jī)器人搬運(yùn)

汽車焊裝生產(chǎn)線，工業(yè)機(jī)器人配合各種工裝抓手，以實(shí)現(xiàn)對工件的定位夾緊和搬運(yùn)。在焊裝生產(chǎn)過程中，要達(dá)到一致和高質(zhì)量的焊接要求，就必須要求焊接過程進(jìn)行精確的控制，就必須要求機(jī)器人的焊槍、焊鉗的運(yùn)動軌跡穩(wěn)定一致并且可以準(zhǔn)確控制，同時(shí)，焊裝夾具需要精確定位和保持工件。這就需要設(shè)計(jì)專用抓手夾具安裝機(jī)器人上，以實(shí)現(xiàn)對工件定位和搬運(yùn)，一方面可以配合固定點(diǎn)焊機(jī)或弧焊機(jī)器人實(shí)現(xiàn)工件的補(bǔ)焊，另一方面，工件被運(yùn)輸?shù)缴a(chǎn)線上指定的位置。自動化程度較低的焊裝生產(chǎn)線中，這些工作由操作工作完成。機(jī)器人配合抓手的應(yīng)用不僅僅減輕工人的勞動強(qiáng)度，也可以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

（四）機(jī)器人檢測

為了保證焊裝生產(chǎn)線產(chǎn)品的質(zhì)量，在生產(chǎn)過程中，需要對產(chǎn)品某一個工序或者一些重要部位進(jìn)行檢查，主要有弧焊的焊縫檢測、點(diǎn)焊的焊點(diǎn)檢測、涂膠檢測三種檢查，其應(yīng)用功能主要是檢測焊縫、焊點(diǎn)、涂膠的位置和形狀，進(jìn)行判斷是否有質(zhì)量缺陷，如焊縫的咬邊、氣孔、焊瘤等，遺漏焊點(diǎn)，少膠漏膠等。這在焊裝生產(chǎn)線中對檢測工具適應(yīng)性提出了較高的要求，一般的機(jī)械裝置或者工人很難完成此工序，就必須使用靈活的工業(yè)機(jī)器人配上專用設(shè)備（視覺系統(tǒng)等）進(jìn)行檢測。

三、結(jié)束語

實(shí)現(xiàn)我國汽車智能制造生產(chǎn)是行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。在這個過程中，通過工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用，特別在汽車焊裝工藝的生產(chǎn)中，可以實(shí)現(xiàn)多車型共線生產(chǎn)。它可以有效地提高汽車焊裝工藝的靈活性和自動化程度，同時(shí)也提高了汽車焊裝有效價(jià)值。目前，工業(yè)機(jī)器人在焊裝生產(chǎn)應(yīng)用中還存在不少問題，隨著技術(shù)的更新?lián)Q代，以及在汽車行業(yè)的廣泛應(yīng)用，這些問題也將逐步解決。