工業機器人在汽車焊裝生產線的應用探討

龐士俊

（廣州敦和智能裝備科技有限公司 ，廣東 廣州 511442）

隨著汽車市場競爭日益激烈，加快了汽車車型更換的步伐，縮短了更型換代周期，并且現如今人工成本更是高居不下。因此，經濟合理快速的對汽車更新換代是需要研究的重要題目。工業機器人在焊裝生產線的應用具有共用性和通用性：一方面代替人的工作，既可以減少人工成本，也能避免因人誤操作等原因造成的損失；另一方面可以使汽車多車型共線生產，降低新車型換代的投資成本。故而，工業機器人的投入使用，可以節約人力，降低成本，提高設備利用率，提高產品質量的穩定性，提高工作效率。

一、工業機器人系統基本組成

工業機器人由三個基本部分構成：主體，驅動系統和控制系統。主體是底座和執行器，包括手臂，手腕和手，有的機器人還有行走機構。大多數工業機器人具有3～6個運動自由度，其中手腕通常具有1～3個運動自由度；驅動系統包括動力單元和用于使致動器產生相應動作的傳動機構；控制系統根據輸入的程序發出和控制驅動系統和執行器。

一般來說，工業機器人安裝上工具，如焊槍、焊鉗、抓手、視覺系統等，以滿足焊裝生產線需求，具有6軸的工業機器人基本滿足工具的位置和空間姿態的控制需求，其中4、5、6軸控制工具的空間位置，1、2、3軸控制工具的空間姿態。因此，焊裝生產線的機器人多為6軸關節式的。

焊裝生產線某些特殊場景，受制于空間、工件、操作方式的限制，機器人無法滿足工具的功能要求，這種情況下需要增加機器人自由度，或者配備其他機械系統，以滿足生產需求。通常做法有兩種：一是把機器人安裝在龍門架或軌道（機器人七軸）上，以滿足機器人本體的操作空間；二是讓工件移動或者翻轉，如工件安裝在輸送系統或變位機系統，使工件處于生產最佳位置。也可以同時采用上述兩種方法，用來滿足焊裝生產線的需求。

機器人的控制系統由控制柜完成，程序輸入通過手動編程器控制完成，再通過現場總線的方式與焊裝生產線的電氣PLC系統進行通訊控制，如：Profinet、DeviceNet、CC-Link、Profibus、EthernetIP等。通常工業機器人具有一機多用功能，比如，通過ATC快換接頭和工裝放置支架的組合，可以實現僅需數秒的時間，進行涂裝、焊接、搬運、視覺等應用進行切換，很大程度提高了機器人的使用效率，降低投入成本。

二、工業機器人在汽車焊裝生產線的應用

汽車生產沖壓、焊裝、涂裝、總裝的四大生產工藝過程中都有廣泛的應用工業機器人，其中焊裝生產線的應用主要有：焊接（點焊、弧焊、激光焊等）、搬運、裝配、檢測等。工業機器人已經成為柔性化制造系統的主要設備，是發展智能制造必不可以缺少的環節。在我國，工業機器人自動化生產線必將成為智能裝備的主流及發展方向。

（一）機器人焊接

焊接是工業機器人應用最廣的領域，其主要有座椅骨架、底盤骨架、排氣管系統等弧焊和白車身組件的點焊，另外，車身的某些部位，如門蓋等，采用更高要求激光焊接工藝。現在汽車焊接組件的質量要求越來越高，工藝也較復雜，伴隨著生產質量穩定性、效率等也逐步提高。

（二）機器人涂膠

涂膠工藝在白車身制造過程占有很重要地位，車身涂膠可以提升整車密封防水性能，提高NVH性能，實現減振降噪，又可以提高車身舒適性和美觀性。涂膠在焊裝、涂裝、總裝工藝均有應用，其在焊裝生產線應用有折邊膠、膨脹膠、密封膠、隔振膠和結構膠。涂膠的質量要求、工藝規范要求都逐步提高，保證穩定可靠，以滿足生產要求。目前，我國車企的人工涂膠占有比例較大，導致效率低,質量不穩定,存在安全隱患等問題。

（三）機器人搬運

汽車焊裝生產線，工業機器人配合各種工裝抓手，以實現對工件的定位夾緊和搬運。在焊裝生產過程中，要達到一致和高質量的焊接要求，就必須要求焊接過程進行精確的控制，就必須要求機器人的焊槍、焊鉗的運動軌跡穩定一致并且可以準確控制，同時，焊裝夾具需要精確定位和保持工件。這就需要設計專用抓手夾具安裝機器人上，以實現對工件定位和搬運，一方面可以配合固定點焊機或弧焊機器人實現工件的補焊，另一方面，工件被運輸到生產線上指定的位置。自動化程度較低的焊裝生產線中，這些工作由操作工作完成。機器人配合抓手的應用不僅僅減輕工人的勞動強度，也可以提高生產效率和產品質量。

（四）機器人檢測

為了保證焊裝生產線產品的質量，在生產過程中，需要對產品某一個工序或者一些重要部位進行檢查，主要有弧焊的焊縫檢測、點焊的焊點檢測、涂膠檢測三種檢查，其應用功能主要是檢測焊縫、焊點、涂膠的位置和形狀，進行判斷是否有質量缺陷，如焊縫的咬邊、氣孔、焊瘤等，遺漏焊點，少膠漏膠等。這在焊裝生產線中對檢測工具適應性提出了較高的要求，一般的機械裝置或者工人很難完成此工序，就必須使用靈活的工業機器人配上專用設備（視覺系統等）進行檢測。

三、結束語

實現我國汽車智能制造生產是行業發展的必然趨勢。在這個過程中，通過工業機器人的應用，特別在汽車焊裝工藝的生產中，可以實現多車型共線生產。它可以有效地提高汽車焊裝工藝的靈活性和自動化程度，同時也提高了汽車焊裝有效價值。目前，工業機器人在焊裝生產應用中還存在不少問題，隨著技術的更新換代，以及在汽車行業的廣泛應用，這些問題也將逐步解決。