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车身车间焊接机器人的应用与发展 |
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作者：上海大众汽车有限公司 张顺富 金颋勋 |
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现代汽车制造发展要求设备的自动化、产品的批量化、人机结合的合理化、生产效率的最大化以及劳动强度的消减化，使得焊接机器人的应用得到大力推广，不仅提升了生产规模和产品品质，而且有效提高生产节拍。
6轴工业机器人在车身车间得到大量使用，主要应用于车身焊接、板件搬运、板件涂胶及门盖折边，其中，焊接机器人使用数量最多，占有重要地位。焊接机器人在车身车间的广泛应用，满足并提升了车身工艺要求和焊接质量，尤其有效提高了生产节拍。
焊接机器人的应用优势
现代汽车制造发展要求设备的自动化、产品的批量化、人机结合的合理化、生产效率的最大化以及劳动强度的消减化，因此工业机器人应运而生。焊接机器人的应用在实践中提高了生产规模和产品品质，并使生产节拍大大提高。
焊接机器人的重复定位精度小于±0.5 mm，保证了焊点的精确性。同时，焊接机器人精确的运动轨迹和更有益的焊接位置可达性，允许焊接夹具设计更紧凑，集成度更高，提高了夹具的定位性能。
此外，焊接机器人具有可编程性，故可适用于多车型混合生产线。机器人根据工位内车型检测的结果，判断焊接车型后，调用此车型焊接程序并切换所需要的焊接工具。在高生产节拍，多车型混线生产的焊接车间，焊接机器人的优势显露无遗。焊接机器人的应用也激发了车身制造的柔性自动化生产和发展。
焊接机器人的应用，大大减轻了操作工人的工作强度。在一些必须使用大型焊接设备或焊接位置不佳的工位，焊接机器人有效地替代了操作工人，并更好地完成了工艺要求。同时，焊接机器人具有比操作工人更快的速度和工作持久性，提高了生产节拍。可见，焊接机器人的应用优势是全方面的。
焊接机器人的应用发展
1. 焊接机器人编程简单化
焊接机器人发展至今，越发注重人性化设计，尤其在编程方面，越来越便捷的程序语言，视窗化操作的应用，可使一名只会使用PC的员工，在经历1个星期的专业培训后，即可迅速上手，独自完成程序的编辑和修改。
焊接机器人在现场应用之前，需要应用到更高级的离线编程，通常使用ROBCAD软件进行模拟。在模拟之前，将焊接机器人所有的动作都进行离线编辑。通过模拟确认程序及轨迹无误之后，可完全应用于工厂。只需现场实际手动运行程序，并结合实际工况进行微调即可。
离线模拟技术和简单化的编程方式缩短了安装和调试设备的时间，符合现代工厂的需求。
2. 视觉系统的引进
机器人也拥有视力。如今，焊接机器人已经可以自动判断车身的细微变形，对焊接质量进行评判，这需要引进一套智能分析、动态跟踪且实时反馈的系统。目前，国内正在对这一种技术进行研究，一些工厂已经使用了一部分机器人视觉系统，如ISRA视觉系统。大众使用此系统对每辆车进行实时测量，保证了焊接的精度和车身与大灯的配合精度。
3. 焊接应用多样化
（1）激光焊机器人的应用
激光焊接已应用于上海大众各品牌各车型的制造中。在斯柯达明锐车身上，侧围、车顶、后盖及前纵梁隔板均应用了激光焊接技术，使用18套激光源和30台焊接机器人共同实现，焊缝总长度达6106mm；途安车型激光焊总长度更达到40多米。
激光焊接的应用，提升了车身的整体刚度和车身质量，车辆结合精度也随之提高，并减少了车身在运动形态中的变形，提高了行驶安全性和舒适性。车身刚度和强度的提高，在提升车辆安全性的同时，又能降低行车噪声。
激光焊焊接的板材如同没有针脚的衣服，其美观和连接牢固程度不言而喻。这就是为什么在大众品牌车型的车顶两侧，无法找到装饰密封条的原因。
（2）伺服点焊机器人的应用 伺服点焊焊接机器人及其焊接技术的应用，提高了焊接质量，缩短了焊接时间，节省了能源。
伺服原理可简单概述为带有伺服系统的焊接气缸和伺服控制模块，将原气动焊接位置点检测反馈，优化为对位移的线性检测，可精确定位焊接行程。将焊接压力检测信号，优化为压力数值监控，省去了气动焊接需要的预压时间，从而缩短了焊接时间。伺服焊接与气动焊接时间的对比如图所示。
伺服焊接与启动焊接时间对比
根据实验室检测数据：伺服焊接在高压和低压状态下，压力偏差范围小于15 N，即4.85kN的高焊接压力下压力偏差只有0.3%，因此，可保证高焊接质量。
伺服点焊焊接机器人与气动点焊焊接机器人在控制和通信方面没有区别，但故障诊断功能更加强大，有利于维修时的故障排除。
伺服点焊焊接机器人的应用提升了焊接工艺水平，未来，将成为点焊焊接机器人应用的发展趋势。
焊接机器人的应用趋势
在可预见的未来，焊接机器人的应用空间将更广阔，应用技术将更先进。具体来说，焊接机器人综合性能不断提升，故障诊断系统功能更强大，故障率更低；机械结构设计的进步，使焊接机器人更紧凑，所占空间更小；焊接机器人的虚拟现实技术从仿真、预演向过程控制技术发展；机器人智能化程度越来越高，拥有焊缝质量诊断功能；机器人适应环境的能力越来越强，能适用于非常恶劣的工况。(end)
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(4/12/2013) |
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