焊接机器人系统在汽车底盘焊接中的应用

来源:用户上传      作者:

　　【摘 要】随着国内汽车制造业的迅速发展，机器人在汽车焊接中的运用也越来越广泛，尤其在汽车底盘焊接生产线中最为突出。本文针对工业机器人构造及应用的特点，分析了多机器人系统存在的问题，提出多机器人系统的防撞控制方法，对汽车焊接操作中多机器人工作系统进行设计。
　　【关键词】焊接机器人；汽车底盘焊接；应用
　　引言
　　工业机器人在早期就已经被人们应用在金属切削行业、汽车制造业等领域中。当汽车工业不断发展至今取得了一定程度的发展模式之后，单个的机器人已无法满足汽车焊接的需要，与此同时对单个机器人的开发所付出的成本远远高于多个机器人的开发，因此在汽车焊接过程中应用多机器人系统，既经济又实用。
　　1、关于多功能机器人的介绍
　　1.1、工业机器人的构造
　　机器人是一种能灵活完成特定操作的多种功能机器，一般由控制系统，驱动系统，执行装置，检测系统等四个部分组成。工业机器人是机器人家族中最重要的成员，具有自动控制、多功能、多自由度、可重复编程的特点，主要由机械手臂、控制装置、机座、能源装置和驱动装置等几部分构成。在汽车制造中使用机器人代替人工作业，可降低人工作业的难度，实现生产全自动化、重复精度高、有利于品质向上，保持品质精度的稳定性，并可通过编写多种程式对应多种车型，实现柔性化生产。
　　1.2、工业机器人的分类
　　汽车工业中常用的机器人主要有焊接机器人、机械加工机器人、装配机器人、喷漆机器人、检查、测量机器人、移动式搬运机器人等。常用的焊接机器人主要有弧焊机器人和点焊机器人两种，实际应用中，有单台操作的焊接機器人，也有两台以上的组合操作的机器人焊接系统。。
　　2、机器人焊接生产线设计
　　设计焊接机器人生产线的设备之前，需要注意以下两点：（1）在达到制造纲领的前提下，生产线要具备柔性条件。（2）生产质量达到要求。由于车架、后桥的焊缝特性，由于焊件的焊缝数相同，可优先以焊接变形小的原则来布置焊接顺序，可采用双、四工位焊接机器人柔性系统对其分别进行试焊。当生产纲领为双班制、27天、月产8000套的生产计划时，根据对各部件总成的焊缝数、焊缝尺寸的统计和对焊缝特性的分析，可由6套焊接机器人系统构成一个工作站来完成一条前车架生产线的生产。
　　3、关于多机器人系统在工汽车业上的应用技术
　　3.1、多机器人系统在工业应用
　　多机器人系统在工汽车业上存在的问题与解决方案从世界各国在工业上对机器人的发展应用来看，目前机器人系统还存在很多问题，例如型号差异大，使得不同生产商生产的东西端口不同，不能进行有效通信，虽然不会有过多的机械问题，但是在电气控制方面出现了很多问题，而且不同机器人同时工作时，因为它们的自我保护系统并不完善，所以有可能会发生碰撞。为了解决这些问题，国家在机器人事业上，应该形成统一的内部结构，端口型号统一，便于不同机器人的信号连接，而且还可以避免浪费，节约不必要的成本，另外，还必须提高机器人系统中的自我保护系统作用，例如增加语言设计，警报设计等，这些设计将会大力推动我国机器人在工业生产中的作用，因为多机器人系统可以完成单机器人不同完成的工作，所以目前多机器人系统更受人们欢迎。多机器人系统工艺的完善主要还是要制定出良好的局部运动控制结构。
　　3.2、多机器人焊接工作系统的选择、设计及构成
　　（1）选择焊接工艺的参数。在焊接领域中的工艺参数主要包含：气体流量、焊接电压、焊接电流。开展自动焊接的流程中，全部的工艺参数都会事前设定完毕，具体控制的参数只有电弧电压和焊接电流，在气体流量方面具体是由人工进行细致调整的，其他的一些工艺参数会按照工艺要求的不同，根据调整的示教程序自动生成。若焊丝直径不同，在焊接电压、焊接电流等参数的选用上也会有所不同，此外还会显现出相对应的电弧行为与熔滴过渡模式。当明确了工艺参数的固定范围以后，最后所生成的焊接参数一定要利用焊接试验进行细致的选择，以此来获取较为恰当的焊缝性能。
　　（2）焊接夹具设计。利用机器人焊接工装夹具将工件定位夹紧，保证工件焊缝的准确位置是保证机器人工作站做出合格产品的基础。焊接夹具控制采用工作站式，以从站模块远程控制。在设计中焊接夹具采用标准化、模块化。人机交互采用触摸屏形式，触摸屏选用OMRON型号。每个控制站均配备触摸屏。在屏幕上可以非常方便地对参数进行数字设置，显示窗口并实时数字显示，操作简洁。焊接夹具在机器人工作站中起着关键的作用，许多焊接机器人系统的成功与否也就是焊接夹具的设计有着密切的关系。自动焊接夹具的设计还应充分考虑降低操作者的劳动强度，提高人机工程，工件是否到位，焊接夹具应该有防错的功能，若是试件装配状态较差未到位时，夹具不会实施下一个动作，而且夹具的自动夹紧及松开要有逻辑顺序，防止机构或试件因操作的原因带来的损坏。
　　（3）焊接机器人工作站系统的构成。焊接机器人的开发是以工业机器人为基础，焊接机器人作为科学、先进的焊接设备所具备的优点为：提升工人劳动条件、提升焊接质量、稳定的性能等。在构成焊接机器人工作站系统方面，是由外围设备和机器人的主要组成系统结合而成。机器人系统由示教、焊机系统、控制器、机器人本体构成。外围设备包含：外围接口、上下料装置、焊接工作台等。
　　3.3、汽车焊接上对多机器人系统的应用
　　在汽车焊接时，机器人在对接时主要靠智能感应，通过信息传感器的作用对每一步操作都可以跟踪控制每个细节操作，可以确保制造工艺的完整性，使焊接工作有序进行，在机器人焊接设备设计过程中，必须满足生产需要，生产的产品质量要求必须过关。其一，在机器人的焊接系统结构中，体现的主要优势是具有性能稳定的特点，可以大大提高焊接效率，减少人工操作量，提高工人生产环境。机器人工作站的主要构成部分是机器人的主体系统和其他工作设备，机器人又由主体和控制器，焊接系统等组成的，具有外接端口，可以很好的与其他设备通信。其二，在机器人焊接时工具的设计，需要有定位和夹紧系统，而且要精确定位焊接部位，焊接时要体现出标准化，模板化的特点，在数字显示屏上要有实时的数字显示，以便出错时及时对参数做出修改，提高精确度，防止无意破坏。其三，对焊接系统中工艺参数的选择，在焊接时的气流控制用到的就是参数，调整气体流量，气压，电压，电流等，生产的工艺就会有所不同，所以必须选择好参数提高工艺效果，改善性能。
　　结束语
　　根据以上的论述，对机器人的应用可以代替人们从事重复劳动或者危险劳动。在我国社会经济不断发展的过程中，汽车行业将高度柔性化放在了首位，为了能够与柔性生产相适应，对多机器人的利用，可以满足其需求进行多种产品和零件的焊接，以此来满足不断增加的小批量、多品种零件的不同要求。
　　参考文献：
　　[1] 李涛，郝亮，吴犇，廉杰，宁亮亮，王艳，金月.焊接机器人系统在汽车底盘焊接中的应用[J].纳税，2017（20）：193.
　　[2] 杨永辉.多机器人系统在汽车焊接中的应用探讨[J].山东工业技术，2015（10）：13.
　　[3] 赵晓巍，袁庆.多机器人系统在汽车焊接中的应用研究[J].中国高新技术企业，2014（09）：40-41.
　　[4] 王艳.多机器人系统在汽车焊接中的应用[J].产业与科技论坛，2012，11（08）：111-112.
　　[5] 刘冰.机器人柔性焊接系统在汽车半壳封装式后消声器焊接中的应用[J].机器人技术与应用，2010（05）：14-16.
　　（作者单位：长城汽车股份有限公司）
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-14734147.htm