關于工業機器人在汽車焊裝領域中的應用淺析
2020-11-10 來源：天津新瑪特科技發展有限公司 作者：白海龍
摘要：在科技水平不斷提升的推動作用下，我國汽車制造水平得到了較大程度提升，尤其是在機械化、自動化技術的應用下，汽車焊裝逐漸走向智能化發展，采用工業機器人的模式進行汽車焊裝，大大提高了汽車制造效率，同時有效控制了人為失誤操作的概率，使汽車焊裝質量得到了較好保障。文章對工業機器人在汽車焊裝行業中的應用進行了分析與探討，希望能夠為我國汽車制造企業發展提供有效參考。
關鍵詞：工業機器人；汽車焊裝；應用
據相關調查數據顯示，自進入 21 世紀以來，我國汽車銷售呈現逐年增長的趨勢，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量占比方面，我國汽車實際產量占據著較大比重。面對我國汽車消費需求進一步擴大趨勢，汽車制造企業必須進一步提高產能，不斷生產高品質汽車，滿足社會日益增長的消費需求。而在汽車生產制造過程中，焊裝是極為重要的環節，也是提升汽車質量與產量的關鍵控制環節，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，相對于其他行業而言汽車制造也是工業機器人應用較為廣泛與深入的行業。可見，加強對工業機器人在汽車焊裝領域中的應用分析探索極為必要。
1、汽車焊裝工業機器人相關概述
目前，工業機器人在汽車焊裝領域中有著較為廣泛的應用，一般來說這些工業機器人結構采用六軸式結構，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，底座是固定在鋼結構上，而機器人則是安裝在底座上面，使其能夠在焊接作業過程中保持較高穩定性；機器人本體主要由六軸伺服電機和其他機械傳動結構組成；控制柜主要發揮著對機器人各軸聯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，也是實現與自動化控制系統、通訊設備、安全系統有效連接的橋梁；焊槍則是執行具體焊接任務的設備，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、工業機器人在汽車焊裝領域中的應用優勢
2.1、降低工作強度與壓力
傳統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，而工業機器人的有效應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圍總成輪罩點焊接環節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量造成直接影響，而且極易產生操作失誤，對操作工人人身安全帶來一定傷害。工業機器人在焊接中的應用，不但使得操作難度與作業壓力大幅降低，更重要的保障了工人的作業安全，確保焊接工作順利、高效進行。
2.2、提高生產節奏，實現產能快速提升
對于汽車制造而言，總拼工位是極為重要的工位，也是提高汽車生產節奏關鍵所在。傳統的人工焊裝、拼接，已然難以滿足當前快節奏、高效率的生產要求，汽車制造企業必須在提高產能上尋求突破。而諸多實踐證明，采用工業機器人對汽車車身、配件等進行焊接，流水作業的生產節奏明顯加快。相較于傳統的人工作業，工業機器人具備操作靈活的應用優勢，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。就目前的技術水平而言，一臺工業機器人可以同步控制四把焊鉗進行焊接作業，每個焊點的焊接平均時間僅需 1 秒，大大提升了生產節奏。在實際應用過程中，工業機器人能夠根據整體焊接流水線的運行快慢對相應焊接流程進度進開展相應地調整，生產節拍甚至可達 40JPH，遠超人工焊接的最高值，使得生產產能顯著提升。
2.3、實現焊接水平與焊接質量雙提升
自動化控制是工業機器人應用顯著特點，所以在汽車焊接中工業機器人的應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，焊接位置也會產生變化，工業機器人操作上焊接作業控制參數、電極帽磨損情況都會有所區別，對于精確控制要求更高。面對這種情況，借助計算機相關程序對焊點數量、焊接位置等進行精確設定。在焊點數量確定之后，在軟件程序作用下能夠將焊點的參數信息及時傳送到工業機器人的控制系統中，指導機器人按照參數進行焊接，有效保障了焊接精確度，提高了焊接水平與焊接質量。
3、工業機器人在汽車焊裝領域的具體應用
3.1、汽車焊裝行業中常用工業機器人
工業機器人在汽車焊裝中的應用主要有兩種類型，一種是點焊機器人，另一種是弧焊機器人。點焊機器人的應用具備運行性能穩定、空間可操作性強、焊接速度快、運行負荷能力大的優勢。相對于人工焊接，工業機器人點焊操作質量更有保障，點焊作業效率顯著提高。在汽車整車焊接過程中，點焊機器人應用最為廣泛。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，采用伺服電機驅動的方式能夠實現將重復定位精度控制在±1mm 左右。弧焊機器人在汽車焊裝過程中是以連續軌道為控制要點進行焊接操作，能夠嚴格按照事先設計好的路徑，和既定的焊接工藝參數進行作業。在仰焊、立焊等位置弧焊作業中，弧焊機器人的應用大大提高了其操作便利性，而且在傳感器的控制作用下，弧焊機器人能夠實現對焊縫、弧焊弧長進行精確跟蹤控制。弧焊機器人在零件加工方面對車身板件質量要求較高，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質量問題。
3.2、工業機器人在汽車減震器焊接中的應用
汽車減震器焊接，是汽車焊裝中工業機器人應用較為普遍的領域。汽車減震效果對駕車舒適度有著直接影響，可見，汽車減震器焊接質量的重要性。在利用工業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定性和一致性，確保汽車減震器較好的焊裝效果。
3.3、工業機器人在實現總拼工位多車型共線生產中的應用
傳統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，隨著汽車產業進步發展，汽車車型也呈現出多樣化發展趨勢，而各種車型采用的焊裝方法也有所差異。而工業機器人的應用有效解決了這一難題。工業機器人具備極高操作靈活性，使得焊接過程更為柔性化，從能夠很好實現在一個總拼工位上同時對多個車型進行焊接，實現多車型共線生產，有效提升了汽車生產線的使用效率，節約生產成本，提升生產效益。
3.4、焊接系統的仿真模擬應用
在自動化控制系統的作用下，工業機器人可以實現焊接操作自動化、智能化。由此可見，工業機器在對于焊接系統有著至關重要作用。在借助工業機器人的焊接系統進行焊接控制前，應確定好工業機器人操作范圍、焊槍角度等參數，將這些參數輸入計算機模擬系統中對焊接路徑進行事先模擬、調整、優化，確保實現焊接工藝的可行性和高效性。
4、結 語
綜述可知，汽車焊裝操作中工業機器人有著較大應用范圍和廣泛的應用效果，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量的情況下推動我國汽車制造進一步發展。
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如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯系本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
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