淺談焊接機(jī)器人在汽車(chē)生產(chǎn)中的應(yīng)用

胡連

摘 要：現(xiàn)階段由于我國(guó)生產(chǎn)能力的提升、勞動(dòng)力紅利的比較優(yōu)勢(shì)逐漸下降，在產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的政策之下，一些企業(yè)紛紛引入機(jī)器人代替原來(lái)的人工作業(yè)。所謂"機(jī)器人"多以"機(jī)械手臂居多"，主要是指一種智能化的生產(chǎn)工具。本次研究選擇焊接機(jī)械器作為研究對(duì)象，探討其在汽車(chē)生產(chǎn)領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：焊接機(jī)器人；汽車(chē)生產(chǎn)；應(yīng)用

在新一輪的世界制造業(yè)改革升級(jí)中，選擇的發(fā)展主題多集中于“互聯(lián)網(wǎng)+制造業(yè)”方向，因此，工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)成為了必然選擇與發(fā)展趨勢(shì)。比如，在汽車(chē)生產(chǎn)領(lǐng)域，德國(guó)、法國(guó)、美國(guó)、日本多已實(shí)現(xiàn)機(jī)器人生產(chǎn)，而中國(guó)當(dāng)前一部分崗位已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，正在產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的政策指導(dǎo)下大力向汽車(chē)行業(yè)的其它領(lǐng)域拓展。其中由于焊接機(jī)器人的應(yīng)用較為廣泛，可以減少生產(chǎn)中的非安全因素、提高生產(chǎn)效果與工作需求，所以是應(yīng)用中的首選。下面對(duì)其進(jìn)行具體說(shuō)明。

一、焊接機(jī)器人

1、工人原理與流程

從應(yīng)用的角度觀察，焊接機(jī)器人的工作原理相對(duì)簡(jiǎn)單，主要代替原來(lái)的人工勞作，但其特征主要體現(xiàn)在連續(xù)性、系統(tǒng)性、編程控制方面。其原理主要是通過(guò)電腦編程，在視頻監(jiān)控或數(shù)據(jù)監(jiān)控狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)單軸運(yùn)動(dòng)、系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到生產(chǎn)工藝要求；操作過(guò)程中需要確定工作位置、操作參數(shù)、工作姿態(tài)的定位，程序命令啟動(dòng)等。目前的焊接機(jī)器人的工作原理應(yīng)用主要?jiǎng)恿?lái)自于電力和壓力，其工作方法以機(jī)械運(yùn)動(dòng)為準(zhǔn)。從流程觀察，需要建立操作系統(tǒng)、傳感器控制、生產(chǎn)線狀態(tài)信號(hào)連接、異常信號(hào)警報(bào)。在具體的焊接操作中，根據(jù)編程可以對(duì)機(jī)器人實(shí)施相應(yīng)的工作狀態(tài)檢測(cè)、故障或錯(cuò)誤自動(dòng)化控制。概括起來(lái)講，焊接機(jī)器人的工作原理及應(yīng)用主要是通過(guò)PLC機(jī)器人按照焊接生產(chǎn)工藝完成汽車(chē)相關(guān)部件生產(chǎn)的焊接動(dòng)作，完成焊接任務(wù)。

2、焊接機(jī)械人的兩大類(lèi)型

目前，根據(jù)焊接要求可以分為步進(jìn)控制型、連續(xù)軌跡控制型。具體如下：

以步進(jìn)控制類(lèi)型為例，主要是點(diǎn)焊機(jī)器人，由點(diǎn)焊系統(tǒng)，主要通過(guò)編程器、夾具、轉(zhuǎn)臺(tái)、焊接系統(tǒng)等共同構(gòu)成，在實(shí)踐中的工作站設(shè)置通常采用的通信以數(shù)字I/O完成。它采用氣動(dòng)焊鉗，通過(guò)氣缸開(kāi)閉帶動(dòng)焊鉗動(dòng)作，包括大開(kāi)、小開(kāi)、閉合三種動(dòng)作。該類(lèi)型的焊接機(jī)器人配備有由于點(diǎn)焊機(jī)器人安裝了自動(dòng)電極修磨器，因此當(dāng)其工作生產(chǎn)中出現(xiàn)電極頭工作面氧化磨損后可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)修復(fù)。

以連續(xù)軌跡控制類(lèi)型為例，主要應(yīng)用弧焊機(jī)器人，它由控制系統(tǒng)、示教器、自動(dòng)送絲裝置、機(jī)器人本體、焊接設(shè)備等共同組成，其作業(yè)可以劃分為兩大類(lèi)，一類(lèi)是熔化極焊接，另一類(lèi)是非熔化極焊接。該類(lèi)型以機(jī)械手完成預(yù)期軌跡、速度運(yùn)動(dòng)。由于弧焊機(jī)器人從事的生產(chǎn)工作相對(duì)復(fù)雜，因此，在整個(gè)終端運(yùn)動(dòng)軌跡中要求更高的精確控制，包括重復(fù)精度、焊槍姿態(tài)、焊接參數(shù)等方面的控制等。其中比較突出的特點(diǎn)在于它能夠?qū)崿F(xiàn)終端橫向擺動(dòng)，從而在頻繁引弧、收弧情況下較好的實(shí)現(xiàn)焊縫、焊道方面的焊接成形要求。為了保證工作的安全性，其中設(shè)置有調(diào)整焊接參數(shù)的自動(dòng)化系統(tǒng)，可以通過(guò)自動(dòng)停車(chē)、報(bào)警等功能實(shí)時(shí)的監(jiān)控、檢測(cè)故障。

二、在汽車(chē)生產(chǎn)中的應(yīng)用實(shí)例

焊接機(jī)械器人汽車(chē)生產(chǎn)中的應(yīng)用已經(jīng)涉及多個(gè)領(lǐng)域，比如，在焊接生產(chǎn)線柔性化中的應(yīng)用、汽車(chē)焊裝中的應(yīng)用、汽車(chē)零部件中的應(yīng)用、汽車(chē)修復(fù)中的應(yīng)用等。為了敘述的明確性，下面選取某類(lèi)型的汽車(chē)作為實(shí)例，對(duì)其中的司機(jī)座座椅骨架產(chǎn)品生產(chǎn)運(yùn)用焊接機(jī)器人從事生產(chǎn)的情況做出具體說(shuō)明。

1、明確產(chǎn)品生產(chǎn)要求

某汽車(chē)座椅骨架產(chǎn)品材料薄、屬于1.5mm到3mm的管材與鋼板材，要求焊接縫數(shù)量大、焊縫短。該產(chǎn)品的工藝生產(chǎn)流程包括調(diào)角度-瓢-套組、組裝彈簧、分焊接-總焊接、彈簧預(yù)緊、總成-拉桿、總成焊接、檢驗(yàn)六個(gè)部分。工作量具體為4個(gè)焊點(diǎn)、1400mm焊縫、48s/套。

2、使用焊接機(jī)器人實(shí)踐生產(chǎn)

在焊接機(jī)器人使用中，銜進(jìn)焊接線布置，按照座椅骨架焊縫分布特征、生產(chǎn)量分析決定選擇雙機(jī)弧焊機(jī)器人開(kāi)展焊接工作，其中可劃分2個(gè)工作站（座椅分總成工位、總成工位）；同時(shí)通過(guò)點(diǎn)焊機(jī)器人建立1個(gè)工作站（座椅點(diǎn)焊工位）；小件采用拼焊方法，由人工二氧化碳?xì)獗：竿瓿缮a(chǎn)工作。焊接機(jī)器人使用夾具以標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計(jì)為準(zhǔn)，定位方式確定為電控氣動(dòng)夾緊式。其中要求設(shè)置2套夾具，一套配合焊接工件任務(wù)，一套配合完成裝卸工件任務(wù)。其中的生產(chǎn)線上物流運(yùn)輸通過(guò)轉(zhuǎn)運(yùn)小車(chē)獨(dú)立完成。

3、注意事項(xiàng)

由于焊接機(jī)器人在汽車(chē)生產(chǎn)中的應(yīng)用相對(duì)復(fù)雜，因此通常會(huì)根據(jù)產(chǎn)呂的特征選擇兩種類(lèi)型共同使用的方法。需要注意的是，由于汽車(chē)生產(chǎn)中包括的零件數(shù)量多以萬(wàn)計(jì)，因此，在應(yīng)用焊接機(jī)器人實(shí)踐生產(chǎn)工作時(shí)，往往需要在整體上做出系統(tǒng)設(shè)計(jì)，從而在焊接工作、生產(chǎn)線配套工作方面做好協(xié)調(diào)，以此促進(jìn)焊接機(jī)器人工作的有效性、高性化。理由是在這種自動(dòng)化的生產(chǎn)中若缺少相應(yīng)的流程配套設(shè)置，往往很難達(dá)到使用機(jī)器人生產(chǎn)所預(yù)期的目的，從而也會(huì)增加生產(chǎn)成本，減少利潤(rùn)率。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，根據(jù)現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)及實(shí)踐觀察，機(jī)器人生產(chǎn)必然會(huì)越來(lái)越多的得到廣泛應(yīng)用，尤其是在對(duì)人體危害較大、安全性較低、生產(chǎn)質(zhì)量要求較高的崗位或生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，使用機(jī)械人具有一定的技術(shù)支持與可操作性。因此，在當(dāng)前的汽車(chē)生產(chǎn)中可以嘗試引入焊接機(jī)器人，并在這種崗位化、部分化的生產(chǎn)實(shí)踐中逐漸摸索、認(rèn)識(shí)機(jī)器人應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)與不足，從而在未來(lái)的汽車(chē)行業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展為其大范圍的應(yīng)用積累一些經(jīng)驗(yàn)，提高應(yīng)用水平與控制能力。另外，這種自動(dòng)化生產(chǎn)要求專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)人員、技術(shù)控制人員參與，所以建議增加人力資源方面的培訓(xùn)與調(diào)整，提高它在汽車(chē)生產(chǎn)中應(yīng)用的專(zhuān)業(yè)化。

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