淺談焊接機器人在汽車生產中的應用

胡連

摘 要：現階段由于我國生產能力的提升、勞動力紅利的比較優勢逐漸下降，在產業轉型的政策之下，一些企業紛紛引入機器人代替原來的人工作業。所謂"機器人"多以"機械手臂居多"，主要是指一種智能化的生產工具。本次研究選擇焊接機械器作為研究對象，探討其在汽車生產領域中的廣泛應用。

關鍵詞：焊接機器人；汽車生產；應用

在新一輪的世界制造業改革升級中，選擇的發展主題多集中于“互聯網+制造業”方向，因此，工業自動化生產成為了必然選擇與發展趨勢。比如，在汽車生產領域，德國、法國、美國、日本多已實現機器人生產，而中國當前一部分崗位已經實現，正在產業轉型的政策指導下大力向汽車行業的其它領域拓展。其中由于焊接機器人的應用較為廣泛，可以減少生產中的非安全因素、提高生產效果與工作需求，所以是應用中的首選。下面對其進行具體說明。

一、焊接機器人

1、工人原理與流程

從應用的角度觀察，焊接機器人的工作原理相對簡單，主要代替原來的人工勞作，但其特征主要體現在連續性、系統性、編程控制方面。其原理主要是通過電腦編程，在視頻監控或數據監控狀態下實現單軸運動、系統協調運動，以達到生產工藝要求；操作過程中需要確定工作位置、操作參數、工作姿態的定位，程序命令啟動等。目前的焊接機器人的工作原理應用主要動力來自于電力和壓力，其工作方法以機械運動為準。從流程觀察，需要建立操作系統、傳感器控制、生產線狀態信號連接、異常信號警報。在具體的焊接操作中，根據編程可以對機器人實施相應的工作狀態檢測、故障或錯誤自動化控制。概括起來講，焊接機器人的工作原理及應用主要是通過PLC機器人按照焊接生產工藝完成汽車相關部件生產的焊接動作，完成焊接任務。

2、焊接機械人的兩大類型

目前，根據焊接要求可以分為步進控制型、連續軌跡控制型。具體如下：

以步進控制類型為例，主要是點焊機器人，由點焊系統，主要通過編程器、夾具、轉臺、焊接系統等共同構成，在實踐中的工作站設置通常采用的通信以數字I/O完成。它采用氣動焊鉗，通過氣缸開閉帶動焊鉗動作，包括大開、小開、閉合三種動作。該類型的焊接機器人配備有由于點焊機器人安裝了自動電極修磨器，因此當其工作生產中出現電極頭工作面氧化磨損后可以實現自動修復。

以連續軌跡控制類型為例，主要應用弧焊機器人，它由控制系統、示教器、自動送絲裝置、機器人本體、焊接設備等共同組成，其作業可以劃分為兩大類，一類是熔化極焊接，另一類是非熔化極焊接。該類型以機械手完成預期軌跡、速度運動。由于弧焊機器人從事的生產工作相對復雜，因此，在整個終端運動軌跡中要求更高的精確控制，包括重復精度、焊槍姿態、焊接參數等方面的控制等。其中比較突出的特點在于它能夠實現終端橫向擺動，從而在頻繁引弧、收弧情況下較好的實現焊縫、焊道方面的焊接成形要求。為了保證工作的安全性，其中設置有調整焊接參數的自動化系統，可以通過自動停車、報警等功能實時的監控、檢測故障。

二、在汽車生產中的應用實例

焊接機械器人汽車生產中的應用已經涉及多個領域，比如，在焊接生產線柔性化中的應用、汽車焊裝中的應用、汽車零部件中的應用、汽車修復中的應用等。為了敘述的明確性，下面選取某類型的汽車作為實例，對其中的司機座座椅骨架產品生產運用焊接機器人從事生產的情況做出具體說明。

1、明確產品生產要求

某汽車座椅骨架產品材料薄、屬于1.5mm到3mm的管材與鋼板材，要求焊接縫數量大、焊縫短。該產品的工藝生產流程包括調角度-瓢-套組、組裝彈簧、分焊接-總焊接、彈簧預緊、總成-拉桿、總成焊接、檢驗六個部分。工作量具體為4個焊點、1400mm焊縫、48s/套。

2、使用焊接機器人實踐生產

在焊接機器人使用中，銜進焊接線布置，按照座椅骨架焊縫分布特征、生產量分析決定選擇雙機弧焊機器人開展焊接工作，其中可劃分2個工作站（座椅分總成工位、總成工位）；同時通過點焊機器人建立1個工作站（座椅點焊工位）；小件采用拼焊方法，由人工二氧化碳氣保焊完成生產工作。焊接機器人使用夾具以標準化、模塊化設計為準，定位方式確定為電控氣動夾緊式。其中要求設置2套夾具，一套配合焊接工件任務，一套配合完成裝卸工件任務。其中的生產線上物流運輸通過轉運小車獨立完成。

3、注意事項

由于焊接機器人在汽車生產中的應用相對復雜，因此通常會根據產呂的特征選擇兩種類型共同使用的方法。需要注意的是，由于汽車生產中包括的零件數量多以萬計，因此，在應用焊接機器人實踐生產工作時，往往需要在整體上做出系統設計，從而在焊接工作、生產線配套工作方面做好協調，以此促進焊接機器人工作的有效性、高性化。理由是在這種自動化的生產中若缺少相應的流程配套設置，往往很難達到使用機器人生產所預期的目的，從而也會增加生產成本，減少利潤率。

結束語：

綜上所述，根據現代工業發展的趨勢及實踐觀察，機器人生產必然會越來越多的得到廣泛應用，尤其是在對人體危害較大、安全性較低、生產質量要求較高的崗位或生產環節中，使用機械人具有一定的技術支持與可操作性。因此，在當前的汽車生產中可以嘗試引入焊接機器人，并在這種崗位化、部分化的生產實踐中逐漸摸索、認識機器人應用的優勢與不足，從而在未來的汽車行業的轉型發展為其大范圍的應用積累一些經驗，提高應用水平與控制能力。另外，這種自動化生產要求專業的設計人員、技術控制人員參與，所以建議增加人力資源方面的培訓與調整，提高它在汽車生產中應用的專業化。

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