關(guān)于工業(yè)機器人在汽車焊裝領(lǐng)域中的應(yīng)用淺析

白海龍

（天津新瑪特科技發(fā)展有限公司，天津 300000）

據(jù)相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，自進入21世紀以來，我國汽車銷售呈現(xiàn)逐年增長的趨勢，并且增長率大大超出了全球汽車銷售增長水平，而且在全球汽車總產(chǎn)量占比方面，我國汽車實際產(chǎn)量占據(jù)著較大比重。面對我國汽車消費需求進一步擴大趨勢，汽車制造企業(yè)必須進一步提高產(chǎn)能，不斷生產(chǎn)高品質(zhì)汽車，滿足社會日益增長的消費需求。而在汽車生產(chǎn)制造過程中，焊裝是極為重要的環(huán)節(jié)，也是提升汽車質(zhì)量與產(chǎn)量的關(guān)鍵控制環(huán)節(jié)，因此，提高汽車焊裝制造過程的機械化、自動化控制水平極為重要。而且，相對于其他行業(yè)而言汽車制造也是工業(yè)機器人應(yīng)用較為廣泛與深入的行業(yè)?？梢?，加強對工業(yè)機器人在汽車焊裝領(lǐng)域中的應(yīng)用分析探索極為必要。

1 汽車焊裝工業(yè)機器人相關(guān)概述

目前，工業(yè)機器人在汽車焊裝領(lǐng)域中有著較為廣泛的應(yīng)用，一般來說這些工業(yè)機器人結(jié)構(gòu)采用六軸式結(jié)構(gòu)，主要包括機器人底座、機器人本體、機器人底座控制柜和焊接焊槍四個組成部分。其中，底座是固定在鋼結(jié)構(gòu)上，而機器人則是安裝在底座上面，使其能夠在焊接作業(yè)過程中保持較高穩(wěn)定性；機器人本體主要由六軸伺服電機和其他機械傳動結(jié)構(gòu)組成；控制柜主要發(fā)揮著對機器人各軸聯(lián)動動作進行控制的作用，確保機器人能夠以精確的軌跡定位運行、操作，也是實現(xiàn)與自動化控制系統(tǒng)、通訊設(shè)備、安全系統(tǒng)有效連接的橋梁；焊槍則是執(zhí)行具體焊接任務(wù)的設(shè)備，不同的焊接部位使用的焊槍種類也各不相同，常用包括有中頻直流伺服焊槍、弧焊槍、激光焊槍、螺柱焊槍等。

2 工業(yè)機器人在汽車焊裝領(lǐng)域中的應(yīng)用優(yōu)勢

2.1 降低工作強度與壓力

傳統(tǒng)焊接勞作強度過大一直是限制汽車焊裝效率提升的一大難題，而工業(yè)機器人的有效應(yīng)用使得這一問題得到有效解決。例如，汽車焊接中的搭接前后地板和側(cè)圍總成輪罩點焊接環(huán)節(jié)若是全部以人工焊接的方式進行，一個焊鉗則需要消耗兩個工人資源，加上焊接工人在狹小操作空間中動作受到限制，使得總成輪罩焊點焊接難度較大。尤其是地板總成與側(cè)圍總成焊點焊接全部都是在車身里面進行焊接，工人操作受到較大限制，許多焊接動作難以順利進行，也就對焊接工作效率與質(zhì)量造成直接影響，而且極易產(chǎn)生操作失誤，對操作工人人身安全帶來一定傷害。工業(yè)機器人在焊接中的應(yīng)

用，不但使得操作難度與作業(yè)壓力大幅降低，更重要的保障了工人的作業(yè)安全，確保焊接工作順利、高效進行。

2.2 提高生產(chǎn)節(jié)奏，實現(xiàn)產(chǎn)能快速提升

對于汽車制造而言，總拼工位是極為重要的工位，也是提高汽車生產(chǎn)節(jié)奏關(guān)鍵所在。傳統(tǒng)的人工焊裝、拼接，已然難以滿足當前快節(jié)奏、高效率的生產(chǎn)要求，汽車制造企業(yè)必須在提高產(chǎn)能上尋求突破。而諸多實踐證明，采用工業(yè)機器人對汽車車身、配件等進行焊接，流水作業(yè)的生產(chǎn)節(jié)奏明顯加快。相較于傳統(tǒng)的人工作業(yè)，工業(yè)機器人具備操作靈活的應(yīng)用優(yōu)勢，尤其是針對一些人工難以順利操作的焊接工序能夠很好的完成。就目前的技術(shù)水平而言，一臺工業(yè)機器人可以同步控制四把焊鉗進行焊接作業(yè)，每個焊點的焊接平均時間僅需1秒，大大提升了生產(chǎn)節(jié)奏。在實際應(yīng)用過程中，工業(yè)機器人能夠根據(jù)整體焊接流水線的運行快慢對相應(yīng)焊接流程進度進開展相應(yīng)地調(diào)整，生產(chǎn)節(jié)拍甚至可達40JPH，遠超人工焊接的最高值，使得生產(chǎn)產(chǎn)能顯著提升。

2.3 實現(xiàn)焊接水平與焊接質(zhì)量雙提升

自動化控制是工業(yè)機器人應(yīng)用顯著特點，所以在汽車焊接中工業(yè)機器人的應(yīng)用能夠確保較高的操作精確度。例如，在電極帽和板件之間接觸方面能夠確保其接觸充分、全面。而若是使用人工焊接方式，不但精度無法全面保障，而且極易出現(xiàn)人為操作失誤導致焊接錯位、焊縫等問題。除此之外，隨著焊接工作的進行，焊接位置也會產(chǎn)生變化，工業(yè)機器人操作上焊接作業(yè)控制參數(shù)、電極帽磨損情況都會有所區(qū)別，對于精確控制要求更高。面對這種情況，借助計算機相關(guān)程序?qū)更c數(shù)量、焊接位置等進行精確設(shè)定。在焊點數(shù)量確定之后，在軟件程序作用下能夠?qū)⒑更c的參數(shù)信息及時傳送到工業(yè)機器人的控制系統(tǒng)中，指導機器人按照參數(shù)進行焊接，有效保障了焊接精確度，提高了焊接水平與焊接質(zhì)量。

3 工業(yè)機器人在汽車焊裝領(lǐng)域的具體應(yīng)用

3.1 汽車焊裝行業(yè)中常用工業(yè)機器人

工業(yè)機器人在汽車焊裝中的應(yīng)用主要有兩種類型，一種是點焊機器人，另一種是弧焊機器人。點焊機器人的應(yīng)用具備運行性能穩(wěn)定、空間可操作性強、焊接速度快、運行負荷能力大的優(yōu)勢。相對于人工焊接，工業(yè)機器人點焊操作質(zhì)量更有保障，點焊作業(yè)效率顯著提高。在汽車整車焊接過程中，點焊機器人應(yīng)用最為廣泛。通常來說，完成整臺汽車裝配，涉及的焊點約為3000～4000個，點焊機器人則負責了其中6成以上的焊點焊接。點焊機器人負載重量在60～150kg，采用伺服電機驅(qū)動的方式能夠?qū)崿F(xiàn)將重復(fù)定位精度控制在±1mm左右?；『笝C器人在汽車焊裝過程中是以連續(xù)軌道為控制要點進行焊接操作，能夠嚴格按照事先設(shè)計好的路徑，和既定的焊接工藝參數(shù)進行作業(yè)。在仰焊、立焊等位置弧焊作業(yè)中，弧焊機器人的應(yīng)用大大提高了其操作便利性，而且在傳感器的控制作用下，弧焊機器人能夠?qū)崿F(xiàn)對焊縫、弧焊弧長進行精確跟蹤控制?；『笝C器人在零件加工方面對車身板件質(zhì)量要求較高，這就需要夾具能夠高精度定位。若是零件不平整或者夾具定位偏差，那么很容易導致焊接出現(xiàn)質(zhì)量問題。

3.2 工業(yè)機器人在汽車減震器焊接中的應(yīng)用

汽車減震器焊接，是汽車焊裝中工業(yè)機器人應(yīng)用較為普遍的領(lǐng)域。汽車減震效果對駕車舒適度有著直接影響，可見，汽車減震器焊接質(zhì)量的重要性。在利用工業(yè)機器人對汽車減震器進行焊接過程中，首要考慮的是如何更好地滿足客戶實際需求，進而確定具體焊接位置，進行具體的焊縫焊接與質(zhì)量控制。通常來說，汽車減震器的焊接采用的是二氧化碳保護焊的工藝。鑒于汽車減震器焊接工序較為復(fù)雜，在焊接工藝布局上通常采用雙工位同步焊接的方式，由兩個工業(yè)機器人進行同步焊接，以此有效提升焊接效率，更好地保障焊接效果的穩(wěn)定性和一致性，確保汽車減震器較好的焊裝效果。

3.3 工業(yè)機器人在實現(xiàn)總拼工位多車型共線生產(chǎn)中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的汽車車型焊裝較為簡單，所以在汽車焊裝工作過程中采用的總拼工位及焊接方法也較為簡單。然而，隨著汽車產(chǎn)業(yè)進步發(fā)展，汽車車型也呈現(xiàn)出多樣化發(fā)展趨勢，而各種車型采用的焊裝方法也有所差異。而工業(yè)機器人的應(yīng)用有效解決了這一難題。工業(yè)機器人具備極高操作靈活性，使得焊接過程更為柔性化，從能夠很好實現(xiàn)在一個總拼工位上同時對多個車型進行焊接，實現(xiàn)多車型共線生產(chǎn)，有效提升了汽車生產(chǎn)線的使用效率，節(jié)約生產(chǎn)成本，提升生產(chǎn)效益。

3.4 焊接系統(tǒng)的仿真模擬應(yīng)用

在自動化控制系統(tǒng)的作用下，工業(yè)機器人可以實現(xiàn)焊接操作自動化、智能化。由此可見，工業(yè)機器在對于焊接系統(tǒng)有著至關(guān)重要作用。在借助工業(yè)機器人的焊接系統(tǒng)進行焊接控制前，應(yīng)確定好工業(yè)機器人操作范圍、焊槍角度等參數(shù)，將這些參數(shù)輸入計算機模擬系統(tǒng)中對焊接路徑進行事先模擬、調(diào)整、優(yōu)化，確保實現(xiàn)焊接工藝的可行性和高效性。

4 結(jié)語

綜述可知，汽車焊裝操作中工業(yè)機器人有著較大應(yīng)用范圍和廣泛的應(yīng)用效果，能夠有效提升汽車焊裝工藝水平，改善人工焊接效率低、錯誤率較高等的不足，從而在保障汽車良好焊裝質(zhì)量的情況下推動我國汽車制造進一步發(fā)展。