关于工业机器人在汽车焊装领域中的应用浅析
2020-11-10 来源：天津新玛特科技发展有限公司 作者：白海龙
摘要：在科技水平不断提升的推动作用下，我国汽车制造水平得到了较大程度提升，尤其是在机械化、自动化技术的应用下，汽车焊装逐渐走向智能化发展，采用工业机器人的模式进行汽车焊装，大大提高了汽车制造效率，同时有效控制了人为失误操作的概率，使汽车焊装质量得到了较好保障。文章对工业机器人在汽车焊装行业中的应用进行了分析与探讨，希望能够为我国汽车制造企业发展提供有效参考。
关键词：工业机器人；汽车焊装；应用
据相关调查数据显示，自进入 21 世纪以来，我国汽车销售呈现逐年增长的趋势，并且增长率大大超出了全球汽车销售增长水平，而且在全球汽车总产量占比方面，我国汽车实际产量占据着较大比重。面对我国汽车消费需求进一步扩大趋势，汽车制造企业必须进一步提高产能，不断生产高品质汽车，满足社会日益增长的消费需求。而在汽车生产制造过程中，焊装是极为重要的环节，也是提升汽车质量与产量的关键控制环节，因此，提高汽车焊装制造过程的机械化、自动化控制水平极为重要。而且，相对于其他行业而言汽车制造也是工业机器人应用较为广泛与深入的行业。可见，加强对工业机器人在汽车焊装领域中的应用分析探索极为必要。
1、汽车焊装工业机器人相关概述
目前，工业机器人在汽车焊装领域中有着较为广泛的应用，一般来说这些工业机器人结构采用六轴式结构，主要包括机器人底座、机器人本体、机器人底座控制柜和焊接焊枪四个组成部分。其中，底座是固定在钢结构上，而机器人则是安装在底座上面，使其能够在焊接作业过程中保持较高稳定性；机器人本体主要由六轴伺服电机和其他机械传动结构组成；控制柜主要发挥着对机器人各轴联动动作进行控制的作用，确保机器人能够以精确的轨迹定位运行、操作，也是实现与自动化控制系统、通讯设备、安全系统有效连接的桥梁；焊枪则是执行具体焊接任务的设备，不同的焊接部位使用的焊枪种类也各不相同，常用包括有中频直流伺服焊枪、弧焊枪、激光焊枪、螺柱焊枪等。
2、工业机器人在汽车焊装领域中的应用优势
2.1、降低工作强度与压力
传统焊接劳作强度过大一直是限制汽车焊装效率提升的一大难题，而工业机器人的有效应用使得这一问题得到有效解决。例如，汽车焊接中的搭接前后地板和侧围总成轮罩点焊接环节若是全部以人工焊接的方式进行，一个焊钳则需要消耗两个工人资源，加上焊接工人在狭小操作空间中动作受到限制，使得总成轮罩焊点焊接难度较大。尤其是地板总成与侧围总成焊点焊接全部都是在车身里面进行焊接，工人操作受到较大限制，许多焊接动作难以顺利进行，也就对焊接工作效率与质量造成直接影响，而且极易产生操作失误，对操作工人人身安全带来一定伤害。工业机器人在焊接中的应用，不但使得操作难度与作业压力大幅降低，更重要的保障了工人的作业安全，确保焊接工作顺利、高效进行。
2.2、提高生产节奏，实现产能快速提升
对于汽车制造而言，总拼工位是极为重要的工位，也是提高汽车生产节奏关键所在。传统的人工焊装、拼接，已然难以满足当前快节奏、高效率的生产要求，汽车制造企业必须在提高产能上寻求突破。而诸多实践证明，采用工业机器人对汽车车身、配件等进行焊接，流水作业的生产节奏明显加快。相较于传统的人工作业，工业机器人具备操作灵活的应用优势，尤其是针对一些人工难以顺利操作的焊接工序能够很好的完成。就目前的技术水平而言，一台工业机器人可以同步控制四把焊钳进行焊接作业，每个焊点的焊接平均时间仅需 1 秒，大大提升了生产节奏。在实际应用过程中，工业机器人能够根据整体焊接流水线的运行快慢对相应焊接流程进度进开展相应地调整，生产节拍甚至可达 40JPH，远超人工焊接的最高值，使得生产产能显著提升。
2.3、实现焊接水平与焊接质量双提升
自动化控制是工业机器人应用显著特点，所以在汽车焊接中工业机器人的应用能够确保较高的操作精确度。例如，在电极帽和板件之间接触方面能够确保其接触充分、全面。而若是使用人工焊接方式，不但精度无法全面保障，而且极易出现人为操作失误导致焊接错位、焊缝等问题。除此之外，随着焊接工作的进行，焊接位置也会产生变化，工业机器人操作上焊接作业控制参数、电极帽磨损情况都会有所区别，对于精确控制要求更高。面对这种情况，借助计算机相关程序对焊点数量、焊接位置等进行精确设定。在焊点数量确定之后，在软件程序作用下能够将焊点的参数信息及时传送到工业机器人的控制系统中，指导机器人按照参数进行焊接，有效保障了焊接精确度，提高了焊接水平与焊接质量。
3、工业机器人在汽车焊装领域的具体应用
3.1、汽车焊装行业中常用工业机器人
工业机器人在汽车焊装中的应用主要有两种类型，一种是点焊机器人，另一种是弧焊机器人。点焊机器人的应用具备运行性能稳定、空间可操作性强、焊接速度快、运行负荷能力大的优势。相对于人工焊接，工业机器人点焊操作质量更有保障，点焊作业效率显著提高。在汽车整车焊接过程中，点焊机器人应用最为广泛。通常来说，完成整台汽车装配，涉及的焊点约为 3000 ～ 4000 个，点焊机器人则负责了其中6 成以上的焊点焊接。点焊机器人负载重量在 60 ～ 150kg，采用伺服电机驱动的方式能够实现将重复定位精度控制在±1mm 左右。弧焊机器人在汽车焊装过程中是以连续轨道为控制要点进行焊接操作，能够严格按照事先设计好的路径，和既定的焊接工艺参数进行作业。在仰焊、立焊等位置弧焊作业中，弧焊机器人的应用大大提高了其操作便利性，而且在传感器的控制作用下，弧焊机器人能够实现对焊缝、弧焊弧长进行精确跟踪控制。弧焊机器人在零件加工方面对车身板件质量要求较高，这就需要夹具能够高精度定位。若是零件不平整或者夹具定位偏差，那么很容易导致焊接出现质量问题。
3.2、工业机器人在汽车减震器焊接中的应用
汽车减震器焊接，是汽车焊装中工业机器人应用较为普遍的领域。汽车减震效果对驾车舒适度有着直接影响，可见，汽车减震器焊接质量的重要性。在利用工业机器人对汽车减震器进行焊接过程中，首要考虑的是如何更好地满足客户实际需求，进而确定具体焊接位置，进行具体的焊缝焊接与质量控制。通常来说，汽车减震器的焊接采用的是二氧化碳保护焊的工艺。鉴于汽车减震器焊接工序较为复杂，在焊接工艺布局上通常采用双工位同步焊接的方式，由两个工业机器人进行同步焊接，以此有效提升焊接效率，更好地保障焊接效果的稳定性和一致性，确保汽车减震器较好的焊装效果。
3.3、工业机器人在实现总拼工位多车型共线生产中的应用
传统的汽车车型焊装较为简单，所以在汽车焊装工作过程中采用的总拼工位及焊接方法也较为简单。然而，随着汽车产业进步发展，汽车车型也呈现出多样化发展趋势，而各种车型采用的焊装方法也有所差异。而工业机器人的应用有效解决了这一难题。工业机器人具备极高操作灵活性，使得焊接过程更为柔性化，从能够很好实现在一个总拼工位上同时对多个车型进行焊接，实现多车型共线生产，有效提升了汽车生产线的使用效率，节约生产成本，提升生产效益。
3.4、焊接系统的仿真模拟应用
在自动化控制系统的作用下，工业机器人可以实现焊接操作自动化、智能化。由此可见，工业机器在对于焊接系统有着至关重要作用。在借助工业机器人的焊接系统进行焊接控制前，应确定好工业机器人操作范围、焊枪角度等参数，将这些参数输入计算机模拟系统中对焊接路径进行事先模拟、调整、优化，确保实现焊接工艺的可行性和高效性。
4、结 语
综述可知，汽车焊装操作中工业机器人有着较大应用范围和广泛的应用效果，能够有效提升汽车焊装工艺水平，改善人工焊接效率低、错误率较高等的不足，从而在保障汽车良好焊装质量的情况下推动我国汽车制造进一步发展。
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