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1、焊接机器人在汽车行业中的应用与开展焊接机器人在汽车行业中的应用与开展邢永良青岛第六橡胶集团导语：汽车车身构造的特点决定了车身制造离不开弧焊技术。传统手工弧焊焊接时的火花及烟雾对人体造成危害较大，工作环境恶劣，且对工人技能要求更高，焊缝质量一致性差，波动也较大。摘要：汽车车身构造的特点决定了车身制造离不开弧焊技术。传统手工弧焊焊接时的火花及烟雾对人体造成危害较大，工作环境恶劣，且对工人技能要求更高，焊缝质量一致性差，波动也较大。十分是汽车的重要构造平安件，其焊接质量对汽车的平安性起着决定性的作用，因此整车厂有逐步采用自动化弧焊机器人替换手工方式的趋势。焊接系统有如下几种形式：焊接机器人工作站、焊
2、接机器人消费线、焊接专机。焊接机器人系统一般合适中、小批量消费，被焊工件的焊缝可以短而多，外形较复杂。现阶段由于我国消费才能的提升、劳动力红利的比拟上风逐渐下降，在产业转型的政策之下，一些企业纷纷引入机器人代替原来的人工作业。所谓机器人多以机械手臂居多，主要是指一种智能化的消费工具。本次研究选择焊接机械器作为研究对象，讨论其在汽车消费领域中的广泛应用。关键词：焊接机器人；汽车；机械手前言随着汽车制造业对焊接精度和速度等指标提出的要求越来越高，以及用户个性化需求的日益加强，为了知足多车型、多批次的市场需求，进步车身车间消费才能的柔性和弹性，工业机器人在车身焊接中得到了广泛应用。本文结合实例介绍了
3、点焊机器人和弧焊机器人系统在车身焊接中的应用。焊接技术作为制造业的传统根底工艺与技术，在工业中应用的历史并不长，但它的开展却是非常迅速的。焊接机器人是在工业机器人根底上开展起来的先进焊接设备，是从事焊接包括切割与喷涂的工业机器人，主要用于工业自动化领域，其广泛应用于汽车及其零部件制造、摩托车、工程机械等行业，在汽车消费的冲压、焊装、涂装、总装，四大消费工艺经过都有广泛应用，其中应用最多的以弧焊、点焊为主。轿车车身的构造和工艺在很大程度上决定了乘车的平安系数。车身本体是由十几个大总成和数百个薄板冲压件，经点焊、弧焊、激光焊、钎焊、铆接、机械连接以及胶接等工艺连接成的复杂薄板构造件。由于白车身所涉
4、及的零件多、工艺复杂且设备类型繁多，因此车身规划对焊接工艺、装焊夹具、质量控制以及维护保养等都有较高的要求。本文结合实例重点介绍了点焊机器人系统和弧焊机器人系统在车身焊接中的应用。典型的焊接机器人系统有如下几种形式：焊接机器人工作站、焊接机器人消费线、焊接专机。焊接机器人系统一般合适中、小批量消费，被焊工件的焊缝可以短而多，外形较复杂。柔性焊接线十分合适产品品种多，每批数目又很少的情况下采用。焊接专机合适批量大、改型慢的产品，对焊缝数目较少、较长，外形规矩的工件也较为适用，至于选用哪种自动化焊接消费形式，需根据企业的实际情况而定。1焊接机器人概述从应用的角度观察，焊接机器人的工作原理相对简单，
5、主要代替原来的人工劳作，但其特征主要表达在连续性、系统性、编程控制方面。其原理主要是通过电脑编程，在视频监控或者数据监控状态下实现单轴运动、系统协调运动，以到达消费工艺要求；操纵经过中需要确定工作位置、操纵参数、工作姿态的定位，程序命令启动等。目前的焊接机器人的工作原理应用主要动力来自于电力和压力，其工作方法以机械运动为准。从流程观察，需要建立操纵系统、传感器控制、消费线状态信号连接、异常信号警报。在详细的焊接操纵中，根据编程可以对机器人施行相应的工作状态检测、故障或者错误自动化控制。概括起来讲，焊接机器人的工作原理及应用主要是通过PLC机器人按照焊接消费工艺完成汽车相关部件消费的焊接动作，完
6、成焊接任务。2点焊机器人系统在汽车行业中的应用纵观整个汽车工业的焊接现状，不难分析出汽车工业的焊接开展趋势为：开展自动化柔性消费系统。而工业机器人，因集自动化消费和灵敏性消费特点于一身，故轿车消费近年来大规模、迅速地使用了机器人。在焊接方面，主要使用的是点焊机器人和弧焊机器人。十分是近几年，国内的汽车消费企业非常重视焊接的自动化。如一汽引进的捷达车身焊装车间的13条消费线的自动化率达80%以上，各条线都由计算机(可编程控制器PLC-3)控制，自动完成工件的传送和焊接。焊接由R30型极坐标式机器人和G60肘节式机器人共61台进展，机器人驱动由微机控制，数字和文字显示，磁带记录仪输入和输出程序。机
7、器人的动作采用点到点的序步轨迹，具有很高的焊接自动化程度，既改善了工作条件，进步了产品质量和消费率，又降低材料消耗。车身点焊的质量直接影响着汽车车身强度和使用平安性。点焊设备因易于机械化、本钱较低廉、技术成熟且配套设施完善，在汽车车身的消费中应用得最为广泛。如今，点焊焊接经过完全自动化已成为趋势，机器人点焊系统已得到广泛应用，正逐步取代手工点焊。气动焊钳作为点焊机器人的执行机构，目前普遍采用了一体化焊钳，就是焊接变压器装在焊钳后面，减少了二次电缆的损失，进步焊接质量。由于采用一体化焊钳，变压器必须尽量小型化，进步机器人有效负载。对于容量较大的变压器，已开场采用中频逆变技术：把50Hz工频沟通变
8、为6001000Hz沟通再整流，使变压器体积减少、减轻。气动焊钳电极组件形式上与手工焊接焊钳根本相似，完成与工件接触及通电焊接作用，为降低维护改造本钱，焊钳组件有模块化的趋势。点焊机器人动作稳定可靠，重复精度高，可代替人的繁重体力劳动，并且进步了焊接质量，进步了消费线柔性。伺服点焊机器人系统包括机器人本体、机器人控制器、中频点焊控制器、自动电极修磨机和伺服点焊钳等。伺服焊枪的优点是传统气动焊机无法比较的，其最大的特点是以伺服装置代替气动装置，按照预先编制的程序，由伺服控制器发出指令，控制伺服电动机按照既定速度、位移进给，形成对电极位移与速度的准确控制，脉冲数目与频率决定电极位移与速度，电动机转
9、矩决定电极压力。伺服焊枪具有增强诊断及监控、简化焊钳设计、进步柔性、降低维修率、进步运行时间及减少消费本钱耗气/备件/省电等特点，将是将来汽车装配消费线上应用的主要设备。其中频点焊的质量和效率均远高于工频焊接，主要表如今以下几方面：1减少消费节拍机器人与焊钳同步协调运动，大大进步了消费节拍，使焊点间及障碍物的跳转途径最小化；可随意缩短电极开口减小关闭焊钳时间；焊接开场信号发出后可更快、更好地控制加压；更快地更改焊接压力，其压力调节速度可达200kgf/cycle98N/ms；可以很好地防止和抑制飞溅，有效保证和进步焊接质量；焊接完成信号发出后可更快翻开焊钳；减少电极更换及修磨时间；换枪、电极修
10、磨及更换后快速标定。2进步焊接质量软接触可实现极少的产品冲击，还可以减小噪声；高准确度的可重复性加压；焊接中准确恒压控制；焊接经过中压力可实现调整；更稳定的电极治理及控制等。3弧焊机器人系统简介汽车车身构造的特点决定了车身制造离不开弧焊技术。传统手工弧焊焊接时的火花及烟雾对人体造成危害较大，工作环境恶劣，且对工人技能要求更高，焊缝质量一致性差，波动也较大。十分是汽车的重要构造平安件，其焊接质量对汽车的平安性起着决定性的作用，因此整车厂有逐步采用自动化弧焊机器人替换手工方式的趋势。对车身弧焊机器人工作站的设计规划应首先考虑是否知足消费纲领、工作站的柔性和焊接质量，以及机器人及焊枪的选型及电控设计
11、。详细内容包括：机器人系统设计参数包括有效载荷、轴数、各轴的自由度范围及控制系统等。机器人工作范围及姿态，充分考虑车身形式和弧焊点位置、夹具形式。通过3D设计模型仿真模拟干预危险点的焊接，对焊枪及夹具的外形、机器人操纵位置等进展反复修改，确定方案再进展可行性论证及设计修正。确定机器人的高度及与前后左右间隔，确保所有弧焊点机器人焊枪可达。进展优化设计最可靠的方法是通过机器人仿真软件模拟实际的焊接工作，详细方法是参加工位夹具、工件及焊枪的3D模型，在虚拟环境进展工作站的装配和调试，途径模拟，发现是否干预，以此调整各局部的相对尺寸到达最正确。工艺时序设计，控制流程图设计。弧焊机器人工作站的设备构成包
12、括弧焊机器人、机器人控制器、焊机、清枪系统、输送系统、焊接夹具、排烟除尘设备、平安防护网、弧光遮挡帘和水电气单元等。4焊接机器人开展现状随着我国汽车工业的开展和对自动化程度要求的不断进步，将为焊接机器人市场的快速增长提供了一个良好的时机。预计国内企业对焊接机器人的需求量将以30%以上的速度增长。从机器人技术开展趋势看，焊接机器人不断向智能化方向开展，完全实现消费系统中机器人的群体协调和集成控制，进而到达更高的可靠性和平安性。而采用焊接机器人的汽车消费企业在高技术、高质量、低本钱条件下必将获得高速开展，也必将为汽车产业的开展带来新的活力。相信，在不久的将来，通过我们的共同努力，国内汽车行业的焊接
13、技术会逐步缩短与国外先进焊装技术程度的差距，迎接WTO带给汽车工业的机遇和挑战。在焊接机器人的应用经过中，焊缝跟踪技术的应用相普通，焊接机器人在进展焊接作业操纵经过汇总，由于焊缝的经过可能会受到强弧光辐射、烟尘、飞溅、加工误差、夹具精度、工件热变形等因素的影响，必须十分留意这些因素的控制，防止出现焊炬偏离焊缝，导致焊接质量出现问题，焊缝跟踪技术的存在，在一定程度上可以结合焊接条件的变化，实时监测出焊缝的偏向，并及时调整焊接途径和焊接参数，有效的防止焊接经过中出现的质量问题。不断的理论工作经历说明，在焊接机器人系统中，电气性能良好的专用弧焊电源，是确保焊接机器人使用性能的正常发挥的关键之一。焊接
14、机器人所用的专用弧焊逆变电源大多都是单片微机控制的晶体管式弧焊逆变器，在精细的波形控制方法的焊接电源，可以在一定程度上确保焊缝烙宽以及烙深的一致性，促使焊接外表更加的美观。因此在焊接机器人的应用经过中，针对专用弧焊电源进展深化的研究非常重要。在焊接作业的操纵经过中，离线编程与途径规划技术主要是指机器人编程语言的进一步扩展，其主要利用计算机图形学的研究成果建立的机器人已经工作环境的模型，并通过专业的算法，对焊接器件的图形进展一定的控制和操纵，是促使焊接机器人可以在设定好的轨迹规划根底上进展焊接作业，离线编程的另一现实根底，是自动编程技术的应用。通过应用自动编程技术，为焊接机器人实现焊接任务、焊接
15、参数、焊接途径以及焊接轨迹的同时，辅助编程人员进展编程任务的一种技术。在实际工作经过中，多机器人协调控制技术主要是指为了完成某一项工作任务选行组织数目假设干的机器人通过合作与协调组合成的一体系统，多机器人协调控制技术在应用的经过中，主要是多焊接机器人系统安排某项任务之前，需要考虑怎样根据实际的操纵任务组织焊接机器人进展有效的工作。当确定工作机制以后，就需要结合实际工作，考虑怎样保持焊接机器人运动协调的一致性问题了。5结论根据当代工业开展的趋势机器人消费必然会越来越多的得到广泛应用，尤其是在对人体危害较大、平安性较低、消费质量要求较高的岗位或者消费环节中，使用机械人具有一定的技术支持与可操纵性。因此，在当前的汽车消费中可以尝试引入焊接机器人，并在这种岗位化、局部化的消费理论中逐渐探索、认识机器人应用的上风与缺乏，进而在将来的汽车行业的转型开展为其大范围的应用积累一些经历，进步应用程度与控制才能。作为一种群众商品，人们对轿车的要求不仅是美观舒适，而且还要结实耐用。这就要求白车身既要有足够的焊接强度，又要有合格的外观质量。点焊机器人和弧焊机器人系统作为一个灵敏、独立的焊接加工单元给大批量、高效率和高质量进展流水线的汽车制造提供了有利保障，让高柔性化的短时弹性消费也成为可能。