目前,隨著國內汽車制造業的迅速發展,機器人在汽車焊接中的運用也越來越廣泛,現在機器人焊接技術已經作為一種先進的生產技術被廣泛采用,尤其在汽車焊接生產線中最為突出。
機器人在車身焊接生產線中的作用
工業機器人在汽車生產中的沖壓、焊裝、涂裝、總裝四大生產工藝過程中都有廣泛應用,具體在汽車車身焊裝生產線中的應用主要有:點焊、弧焊、搬運、裝配、檢測等。工業機器人已經成為具有柔性制造系統、計算機集成制造系統的主要自動化工具。在發達國家,工業機器人自動化生產線成套裝備已成為自動化裝備的主流及未來的發展方向。
工件焊接
工件焊接是目前最大的工業機器人應用領域。由于汽車制造業對許多構件的焊接精度和速度等指標提出越來越高的要求,一般工人已難以勝任這一工作;此外,焊接時的火花及煙霧等,對人體造成危害,因此,焊接過程的完全自動化已成為重要的研究課題,其中,最為重要的就是要應用焊接機器人。現在工業生產中,各種焊接工藝和過程都可以使用工業機器人來執行,以取代使用工人在實際惡劣的焊接環境下工作。機器人在點焊和弧焊過程中的應用最為廣泛,在其他一些工藝焊接過程中的應用還處在起步或摸索的階段。
工件夾持
在汽車生產制造領域,機器人除了在焊接工藝過程中有主要應用之外,還在工件加持定位中有著廣泛的應用。在實現汽車車身焊接生產的焊裝車間中,要實現車身工件高質量的焊接,就要求必須對焊接過程進行準確的控制,一方面要求焊接機器人對焊鉗的姿態和運動軌跡進行準確控制,另一方面要求各種夾具對待焊接工件進行夾持定位。夾具種類很多,大部分的專用夾具只能用來實現非移動工件的定位,但不能實現移動工件的定位,這需要采用夾持機器人(一種將工業機器人同小型夾具結合起來的,具有實現工件的定位和運動功能的機器人)才能實現。
工件搬運
在汽車車身焊裝生產車間,焊接前物料的搬運與轉移是一項很繁瑣的任務,這大部分都由專用叉車來完成,但專用叉車做的工作主要是將大量工件從儲存車間搬運到焊裝生產線的兩側,將工件從生產線的兩側搬運到生產線上的焊接夾具上以及工件在順序工位夾具上的傳遞工作都需要由動作靈活的工業機器人來完成,這不僅提高了生產效率,又減輕了工人的勞動強度。在自動化程度較低的車身焊裝生產車間里,這項工作都要通過人工來完成。
焊點檢測
為了保證車身的整體焊接質量,在車身焊接的過程中或整個焊接工作完成之后,需要對車身上的一些重要部位的焊縫進行檢查,又稱焊縫檢測。焊縫位置和形狀的復雜性給檢測工具的適應性提出了要求。在自動化程度很高的焊裝生產線上,可以使用動作靈活的機器人代替工人攜帶專用的檢測裝置進行焊縫檢測,一般的機械裝置就很難像機器人那樣執行這一任務。
焊接機器人應用中的焦點問題
雖說焊接機器人在汽車制造生產中得到了廣泛應用,不僅汽車焊接質量得到了極大改善,而且有效提高了企業的勞動生產效率。但目前焊接機器人在汽車制造生產中的應用仍有諸多問題有待解決,以下就幾個方面的問題做一討論。
焊接機器人在線示教問題
對于示教再現型焊接機器人而言,如果在焊接時發生焊接位置偏移,必須停止機器人乃至整個生產線的工作,進行機器人在線示教后再現運行,這個工作現在需要占用大量的生產時間。這類問題還需進一步研究解決。
焊接機器人焊縫跟蹤問題
目前,生產中所用的示教再現型弧焊機器人在進行弧焊時,大多數情況是不能對焊縫進行實時動態的跟蹤反饋,而實際焊縫與示教所用樣本焊縫必然存在著細微的差異,這樣焊縫質量就難以得到保證。這類問題還需進一步研究解決。
焊接機器人失位校正問題
目前市場上所應用的多數機器人產品,其軸的失位校正過程均需耗費比較長的時間,對于流水化的自動生產線來說,其停機所造成的經濟損失是巨大的。這類問題還需進一步研究解決。
電路組態
目前所有知名汽車廠家的汽車車身焊裝生產線上都大量應用了焊接機器人及其他自動化設備,并通過離線編程以實現自動化與柔性化的車身焊裝生產。但帶來的問題是,在生產現場,軟管、電纜掉落的到處都是,很容易被進入現場的工作人員或器械鉤住,以致發生故障或事故。從集成觀點看,這是因為沒能很好的進行電路組態和建模。目前比較可行的解決方法是為機器人配備集成外罩,避免零部件線路外露隨處掉落的問題。但若要從根本上解決問題,還需在設計之初就做好組態和建模工作,這是一項復雜的工作。
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