机器人在车身焊装生产线中的应用.PDF

机器人在车身焊装生产线中的应用 2014-04-08 工业焊接机器人 1引言 依据中国汽车工业协会统计数据，自2000年以来，中国汽车产销量年均增长率 超过20%，远高于全球平均增长率；而且年生产量占全球汽车生产量的比重持续 上升，2009年我国汽车产销量超过美国，成为全球汽车工业产销量第一的国家； 根据预测，我国汽车消费市场仍会以较快的速度增长。 汽车市场的增长对汽车生产技术提出了更高的要求，催生工业机器人在汽车制造 业中得到深入广泛的应用。据统计，近几年国内厂家所生产的工业机器人有超过 一半是提供给汽车行业。目前，国际上工业机器人技术在制造业中的应用范围已 很广泛，现已从传统制造业推广到其他制造业。但汽车工业仍是工业机器人的主 要应用领域。据了解，美国60%的工业机器人用于汽车生产，全世界用于汽车工 业的工业机器人已经达到总用量的37%，用于汽车零部件的工业机器人约占 24%。 汽车工业生产中采用工业机器人技术，不仅可以节约人力，降低成本，提高设备 利用率，提高产品的质量与产量，更重要的是它可以保障工人安全，改善工作条 件，减轻劳动强度，减少人员风险，提高工作效率。 2 机器人在车身焊接生产线中的作用 工业机器人在汽车生产中的冲压、焊装、涂装、总装四大生产工艺过程中都有广 泛应用，具体在汽车车身焊装生产线中的应用主要有：点焊、弧焊、搬运、装配、 检测等。工业机器人已经成为具有柔性制造系统、计算机集成制造系统的主要自 动化工具。在发达国家，工业机器人自动化生产线成套装备已成为自动化装备的 主流及未来的发展方向。 2.1工件焊接 工件焊接是目前最大的工业机器人应用领域。由于汽车制造业对许多构件的焊接 精度和速度等指标提出越来越高的要求，一般工人已难以胜任这一工作；此外， 焊接时的火花及烟雾等，对人体造成危害，因此，焊接过程的完全自动化已成为 重要的研究课题，其中，最为重要的就是要应用焊接机器人。现在工业生产中， 各种焊接工艺和过程都可以使用工业机器人来执行，以取代使用工人在实际恶劣 的焊接环境下工作。机器人在点焊和弧焊过程中的应用最为广泛，在其他一些工 艺焊接过程中的应用还处在起步或摸索的阶段。 2.2工件夹持 在汽车生产制造领域，机器人除了在焊接工艺过程中有主要应用之外，还在工件 加持定位中有着广泛的应用。在实现汽车车身焊接生产的焊装车间中，要实现车 身工件高质量的焊接，就要求必须对焊接过程进行准确的控制，一方面要求焊接 机器人对焊钳的姿态和运动轨迹进行准确控制，另一方面要求各种夹具对待焊接 工件进行夹持定位。夹具种类很多，大部分的专用夹具只能用来实现非移动工件 的定位，但不能实现移动工件的定位，这需要采用夹持机器人 （一种将工业机器 人同小型夹具结合起来的，具有实现工件的定位和运动功能的机器人）才能实现。 2.3工件搬运 在汽车车身焊装生产车间，焊接前物料的搬运与转移是一项很繁琐的任务，这大 部分都由专用叉车来完成，但专用叉车做的工作主要是将大量工件从储存车间搬 运到焊装生产线的两侧，将工件从生产线的两侧搬运到生产线上的焊接夹具上以 及工件在顺序工位夹具上的传递工作都需要由动作灵活的工业机器人来完成，这 不仅提高了生产效率，又减轻了工人的劳动强度。在自动化程度较低的车身焊装 生产车间里，这项工作都要通过人工来完成。 2.4焊点检测 为了保证车身的整体焊接质量，在车身焊接的过程中或整个焊接工作完成之后， 需要对车身上的一些重要部位的焊缝进行检查，又称焊缝检测。焊缝位置和形状 的复杂性给检测工具的适应性提出了要求。在自动化程度很高的焊装生产线上， 可以使用动作灵活的机器人代替工人携带专用的检测装置进行焊缝检测，一般的 机械装置就很难像机器人那样执行这一任务。 3焊接机器人的作用 焊接机器人是在工业机器人基础上发展起来的本体独立，动作自由度多，程序变 更灵活、自动化程度高、柔性程度极高的先进焊接设备，是从事焊接 （包括切割 与喷涂）的工业机器人，具有多功能、重复精度高、焊接质量高、抓取重量大、 运动速度快、动作稳定可靠等特点。 汽车工业对产品制造批量化、高效率和对产品质量一致性的需求，使焊接机器人 生产方式在汽车生产制造过程中获得了广泛应用，最突出的是焊接机器人在汽车 焊装生产上的应用，可以说，机器人是实现汽车焊接生产线柔性化的关键。 目前典型的焊接机器人系统有焊接机器人工作站、焊接机器人生产线和焊接专 机。从汽车工业的焊接发展趋势看，焊接生产线将向自动化和柔性化生产系统发 展。焊装生产线是由焊接设备、工装夹具、传输系统和自动控制等部分组成。从 整体与部分功能之间的关系说，生产线的整体柔性程度由各组成部分