焊接機(jī)器人在汽車焊裝領(lǐng)域中的應(yīng)用思考

安琪

（天津新瑪特科技發(fā)展有限公司，天津 300350）

從實(shí)踐來看，汽車生產(chǎn)過程中焊裝不僅是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，也是影響汽車整體質(zhì)量的一個(gè)重要方面，因而提高焊裝技術(shù)應(yīng)用水平意義重大。傳統(tǒng)人工焊裝方式存在著焊裝效率低、成本高及焊裝質(zhì)量難以保證等缺點(diǎn)，而隨著計(jì)算機(jī)及智能化技術(shù)的快速發(fā)展，焊接機(jī)器人技術(shù)在汽車焊裝領(lǐng)域得以應(yīng)用，有力推動(dòng)了汽車焊裝自動(dòng)化發(fā)展，有效解決了人工焊裝方式的不足，同時(shí)在推動(dòng)汽車行業(yè)發(fā)展方面發(fā)揮了重要作用。但是焊接機(jī)器人技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中仍存在一些不足和問題，因此加強(qiáng)焊接機(jī)器人在汽車焊裝領(lǐng)域中的應(yīng)用非常必要。

1 焊接機(jī)器人概述

焊接機(jī)器人是基于機(jī)器人不同應(yīng)用工藝而發(fā)展起來的一種先進(jìn)自動(dòng)化焊接設(shè)備，其主要由機(jī)器人本體、機(jī)器人控制器、點(diǎn)焊鉗、點(diǎn)焊控制器及冷卻系統(tǒng)等組成。相對(duì)于傳統(tǒng)人工焊裝方式而言，焊接機(jī)器人在汽車焊裝中的應(yīng)用不僅能夠有效改善工作條件，降低焊裝工作難度，而且在很大程度上提高了產(chǎn)品生產(chǎn)效率和質(zhì)量，此外，焊接機(jī)器人具有很強(qiáng)的功能通用性，在很多生產(chǎn)設(shè)備中都很好實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，這對(duì)于推動(dòng)汽車生產(chǎn)全自動(dòng)化發(fā)揮了重要作用。

焊接機(jī)器人在汽車焊裝中應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)主要基于以下工作原理：（1）確定示教軌跡。焊接機(jī)器人都是嚴(yán)格按照操作人員編制的示教程序完成相應(yīng)的動(dòng)作軌跡，只要編制程序沒問題，焊裝質(zhì)量就能夠保證。這個(gè)環(huán)節(jié)主要包括焊鉗TCP（工具中心點(diǎn)）設(shè)置、示教編程兩個(gè)方面，而周邊設(shè)備控制及工件裝夾及焊接過程邏輯控制則由機(jī)器人控制器內(nèi)的控制系統(tǒng)、PLC和用戶焊接示教程序共同完成，機(jī)器人控制器內(nèi)的交流伺服單元?jiǎng)t驅(qū)動(dòng)和控制著工件翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)換位。（2）焊接工藝參數(shù)設(shè)定和控制。主要是對(duì)焊接電流、焊接時(shí)間及焊接壓力等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，各項(xiàng)參數(shù)的設(shè)置要根據(jù)零部件厚度及材質(zhì)等實(shí)際情況。（3）焊接缺陷處理。騎邊、焊穿等是焊接過程中的常見缺陷，焊接位置調(diào)試不準(zhǔn)就很容易出現(xiàn)騎邊，這種情況就需要對(duì)焊接位置進(jìn)行重新調(diào)整；而焊接電流過大、焊接時(shí)間過長(zhǎng)及工件搭接縫隙過大則會(huì)發(fā)生焊穿，因此需要對(duì)這些方面嚴(yán)格把握和控制。

2 焊接機(jī)器人在汽車焊裝領(lǐng)域中的具體應(yīng)用

2．1 工件焊接

目前，機(jī)器人應(yīng)用的一個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域就是工件焊接，而在汽車制造生產(chǎn)中對(duì)構(gòu)件焊接精度和運(yùn)行速度等有更高要求，同時(shí)焊接過程本身對(duì)人體有很大危害，因此推廣焊接機(jī)器人在汽車焊裝領(lǐng)域中具有重大意義。隨著智能化水平的不斷提高，焊接機(jī)器人目前在汽車焊裝領(lǐng)域中已經(jīng)能高效執(zhí)行各種焊接工藝，在點(diǎn)焊和弧焊中的應(yīng)用尤為廣泛。

2．2 工件夾持

在汽車焊接領(lǐng)域，焊接機(jī)器人不但應(yīng)用在焊接工藝的過程，而且還普遍運(yùn)用于工件的夾持定位中。當(dāng)前，在汽車生產(chǎn)線中，對(duì)于車身工件的焊接質(zhì)量有著較高要求，因此，必須要能夠準(zhǔn)確控制焊接過程，這不但需要準(zhǔn)確控制焊接機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡與焊鉗姿態(tài)，而且還需要能夠使用不同類型的夾具來夾持定位焊接工件。因?yàn)閵A具類型眾多，大多數(shù)專用夾具可以用來定位非移動(dòng)工件，不過無法定位移動(dòng)工件，所以就會(huì)使用到夾持機(jī)器人，通過結(jié)合起工業(yè)機(jī)器人與小型夾具，來有效定位工件并實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)功能的機(jī)器人來完成。

2．3 工件搬運(yùn)

在焊接汽車車身生產(chǎn)車間中，焊接前需要搬運(yùn)和轉(zhuǎn)移物料，而該項(xiàng)工作極為繁瑣，通常會(huì)使用到專用的叉車，不過專用的叉車的任務(wù)主要是從儲(chǔ)存車間中搬運(yùn)大量工件至焊接生產(chǎn)線旁，而要想將生產(chǎn)線兩側(cè)將工件運(yùn)至生產(chǎn)線上的焊接夾具中以及傳遞順序工位夾具的工件則要求使用到較為靈活的焊接機(jī)器人，這樣不單單能夠提升生產(chǎn)效率，而且還能有效降低了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

2．4 汽車減震器焊裝

減震器是汽車中的一個(gè)重要部件，其在確保汽車平穩(wěn)行走和提高駕乘人緣舒適性等方面有著重要作用，這也突出了減震器焊裝質(zhì)量控制的重要性。焊接機(jī)器人在汽車減震器焊裝實(shí)際應(yīng)用中主要有以下要點(diǎn)：（1）充分考慮客戶實(shí)際需求。減震器在汽車整個(gè)結(jié)構(gòu)中的作用主要就是提高汽車的行車平穩(wěn)性和舒適性，因此焊裝中應(yīng)全面考慮車輛設(shè)計(jì)要求確定焊裝的位置后在進(jìn)行具體焊裝操作。（2）合理選擇焊裝工藝。一般情況下，汽車減震器的焊裝主要采用二氧化碳焊接工藝，同時(shí)加上汽車減震器焊裝工藝較為復(fù)雜，因此實(shí)際焊裝工作通常需要利用兩個(gè)焊接機(jī)器人完成。（3）焊接布置。焊接布置對(duì)汽車減震器焊裝操作和質(zhì)量有很大影響，為提高焊接效率和保證焊接系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，應(yīng)采用雙工位型進(jìn)行焊裝。

2．5 總拼工位多車型共線生產(chǎn)

在傳統(tǒng)汽車焊裝領(lǐng)域中，由于車型較為單一，因此在汽車焊裝生產(chǎn)中總拼工位采用的焊裝方法也比較單一，但是隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展，車型越來越豐富，對(duì)焊裝方法也提出了更高的要求，而焊接機(jī)器人靈活性高及柔性化的特點(diǎn)能夠更好滿足不同車型焊裝生產(chǎn)的需要求。在總拼工位多車型共線生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用中，焊接機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)在一個(gè)總拼工位上同時(shí)進(jìn)行多個(gè)車型焊接的生產(chǎn)，這樣不僅有效提高了汽車生產(chǎn)的工作效率，而且在焊裝質(zhì)量方面也是非常可靠的。

2．6 焊接系統(tǒng)仿真模擬

自動(dòng)化控制系統(tǒng)是焊接機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作的基礎(chǔ)，這也是焊接系統(tǒng)對(duì)于焊接機(jī)器人的重要性所在。焊接機(jī)器人在實(shí)際汽車焊裝操作中，機(jī)器人操作范圍及焊槍的角度等對(duì)焊裝操作及質(zhì)量等有很大影響，因此焊裝前應(yīng)對(duì)操作范圍和焊槍角度等進(jìn)行精準(zhǔn)確定，而仿真模擬就是一個(gè)很好的方式。在汽車焊裝設(shè)計(jì)中，工作人員可利用計(jì)算機(jī)對(duì)實(shí)際操作進(jìn)行模擬，通過多次模擬和調(diào)整，就可以更為精準(zhǔn)地確定焊裝操作范圍和焊槍的角度，從而確保實(shí)際焊裝操作質(zhì)量。

2．7 焊縫檢測(cè)

要想有效確保汽車整體車身的焊接質(zhì)量，則要求在焊接車身時(shí)以及完成整體焊接作業(yè)時(shí)仔細(xì)檢查車身上的相關(guān)重要部位，而這亦稱為焊縫檢測(cè)。然而因?yàn)楹缚p的形狀與位置具有較強(qiáng)復(fù)雜性，所以要求檢測(cè)工具具有良好的適應(yīng)性，如若焊接生產(chǎn)線具有良好的自動(dòng)化，就能夠運(yùn)用動(dòng)作靈活的機(jī)器人來取代人工的方式來開展焊縫檢測(cè)。

3 焊接機(jī)器人在汽車焊裝領(lǐng)域應(yīng)用中要注意的問題

3．1 使用安全問題

焊接機(jī)器人雖然是一個(gè)先進(jìn)的自動(dòng)化設(shè)備，在汽車焊裝實(shí)際應(yīng)用中也具有突出優(yōu)勢(shì)，但這些都是以安全使用為前提的，因此在使用中一定要重視安全問題。汽車車身焊裝生產(chǎn)線較大，一般需要多個(gè)焊接機(jī)器人同時(shí)運(yùn)行進(jìn)行工作，這樣就增加了焊裝過程的安全隱患，而且焊接機(jī)器人在運(yùn)行中會(huì)受到信號(hào)質(zhì)量等方面的影響。一旦信號(hào)中斷或紊亂，焊接機(jī)器人就很可能出現(xiàn)失控情況，從而與其他焊接機(jī)器人或設(shè)備等發(fā)生碰撞，管控不及時(shí)就會(huì)導(dǎo)致安全問題甚至事故。因此在利用焊接機(jī)器人進(jìn)行汽車焊裝操作中，一定要通過加強(qiáng)信號(hào)檢測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)操作監(jiān)控等方式強(qiáng)化安全管理，確保焊接機(jī)器人使用安全性。

3．2 焊接機(jī)器人故障問題

雖然說焊接機(jī)器人具有較高的可靠性和穩(wěn)定性，但是在實(shí)際運(yùn)行中也難免會(huì)出現(xiàn)一些故障。焊接機(jī)器人運(yùn)行出現(xiàn)故障，不僅會(huì)影響焊接操作準(zhǔn)確性，而且關(guān)系到焊裝操作的安全性，因此要高度重視焊接機(jī)器人故障問題。從焊接機(jī)器人構(gòu)造方面看，驅(qū)動(dòng)器電路及元件是最容易出現(xiàn)故障的地方，另外一個(gè)就是接插件故障。因此我們必須要充分利用安裝在焊接機(jī)器人中的各種傳感器與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及時(shí)掌握其運(yùn)行狀態(tài)，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)預(yù)警則根據(jù)相應(yīng)預(yù)案進(jìn)行處理，若有必要?jiǎng)t立即停用這臺(tái)焊接機(jī)器人，并組織維修人員第一時(shí)間趕完現(xiàn)場(chǎng)更換新的零部件，以爭(zhēng)取在最短時(shí)間內(nèi)使其恢復(fù)工作狀態(tài)。

4 結(jié)語

總而言之，隨著人們生活質(zhì)量逐步提升，汽車成為了重要的出行方式之一，同時(shí)隨著人們對(duì)于汽車的要求逐步由過去的實(shí)用性轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)用和美觀并重，所以這就對(duì)于汽車焊接的要求越來越高。在汽車焊接中運(yùn)用焊接機(jī)器人能夠有效解決由于人工焊接所造成的許多不足。而且還能大大提高汽車焊裝效率與質(zhì)量。為此，廣大企業(yè)要結(jié)合自身實(shí)際充分應(yīng)用好焊接機(jī)器人。