焊接机器人在汽车焊装领域中的应用

常亮+张伟彬

[摘 要]在我国社会经济与科技迅速发展的过程中，日趋完善的计算机控制技术、网络技术以及人工智能理论的发展背景下，焊接机器人在汽车焊接领域中的应用将更加的广泛，对于未来汽车行业的发展也具有至关重要的作用。本文将简要分析，焊接机器人在汽车焊装领域中的应用方面的内容，旨在更好的促进焊接机器人在汽车寒焊装应用领域的快速发展。

[关键词]焊接机器人；汽车焊装领域；应用及类型

中图分类号：U468.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）10-0060-01

1 焊接机器人的技术应用现状

近年来，虽然我国焊接机器人的发展势头很快，但是整体水平和增长速度远远落后于我国经济发展的速度，与国外还有一定的差距，同时我国的劳动力成本低廉也限制了焊接机器人应用程度的提高。因此一方面必须通过引进、消化和吸收一些现有的先进技术，尽快缩短与国外的差距。另一方面应该大力发展自有民族品牌的焊接机器人，提高我国制造业在国际上的地位。

2 现阶段焊装机器人的类型及主要应用

现阶段随着汽车产能的提升，机器人在焊接车间的应用不只是单纯的做焊接功能，车型种类的增加和节拍的提升使得机器人在物流、弧焊、焊点检测、滚边等方面都得到了应用。

在典型的焊接车间，机器人类型一般分为以下几类。

2.1 焊接机器人

在焊装车间常用的焊接机器人主要包括，电焊机器人、弧焊机器人及激光焊接机器人，其中点焊机器人的应用在80%以上。

焊接机器人主要包括机器人和焊接设备两部分。机器人由机器人本体和控制柜（硬件及软件）组成。而焊接装备，以弧焊及点焊为例，则由焊接电源，（包括其控制系统）、送丝机（弧焊）、焊钳等部分组成。对于智能机器人还应有传感系统，如激光或攝像传感器及其控制装置等。

点焊对焊接机器人的要求不是很高。因为点焊只需点位控制，焊钳在点与点之间的移动轨迹没有严格要求，机器人能最早只能用于点焊这位为原因之一。点焊用机器人不仅要有足够的负载能力，而且在点与点之间移位时速度要快捷，动作要平稳，定位要准确，以减少移位的时间，提高工作效率。

点焊机器人需要有多大的负载能力，取决于所用的焊钳形式。对于用与变压器分离的焊钳，30～45kg负载的机器人就足够了。但是，这种焊钳一方面由于二次电缆线长，电能损耗大，也不利于机器人将焊钳伸入工件内部焊接；另一方面电缆线随机器人运动而不停摆动，电缆的损坏较快。因此，目前逐渐增多采用一体式焊钳。这种焊钳连同变压器质量在70～100kg左右。考虑到机器人要有足够的负载能力，能以较大的加速度将焊钳送到空间位置进行焊接，一般都选用100～50kg负载的重型机器人。为了适应连续点焊时焊钳短距离快速移位的要求。新的重型机器人增加了可在0.3s内完成50mm位移的功能。这对电机的性能，微机的运算速度和算法都提出更高的要求。

弧焊机器人多采用气体保护焊方法（MAG、MIG、TIG，通常的晶闸管式、逆变式、波形控制式、脉冲或非脉冲式等的焊接电源都可以装到机器人上作电弧焊。由于机器人控制柜采用数字控制，而焊接电源多为模拟控制，所以需要在焊接电源与控制柜之间加一个接口。近年来，国外机器人生产厂都有自己特定的配套焊接设备，这些焊接设备内已经播入相应的接口板。应该指出，在弧焊机器人工作周期中电弧时间所占的比例较大，因此在选择焊接电源时，一般应按持续率100%来确定电源的容量。

激光焊接机器人，有时也用作激光切割、修边等，这类机器人重复定位精度较高。激光焊接机器人系统中还包含有吸尘器，以减少激光灼烧给环境带来的污染。常用的机器人有KukaKR30HA和ABBIRB140其重复定位精度均可以做到0.03mm。

2.2 搬运机器人

搬运机器人在焊接车间的应用，主要集中在上件。一些小件的上件可采用一些特殊的工装和焊接机器人绑定一起应用。也有一些应用场所对定位的点的要求较高，作业区间较小，这样的场所可采用机器人将车身整体抱起。该生产线设计时未考虑搬运机器人，采取了人工上件的方式，整车的交接工位采用了设备移栽方式。

2.3 测量机器人

测量机器人的对精度的要求较高，焊接完成后的车身通过骨架精度要求的偏差都是毫米级，在测量机器人的选型中要求为士0.07mm的重复定位精度。

选型方面由于测头的重量很小，在10kg左右。但是，车身精度的测量很多测量点都在白车身内侧，因此要求机器人具备较长的臂展长度。在公司的机器人选型时臂展长度达到了3.2米。

2.4 滚边机器人

滚边机器人的定位精度要求也很高，其主要的设计难度在滚边头。法兰盘部位负责与机器人进行机械对接，在法兰盘与机器人对接的中件增加了缓冲器，在ABB的设计中缓冲器一般采用气动方式，国产自主的也有采用机械弹簧装置的。缓冲器的主要作用是吸收滚压过程中的应力。滚边头设计三组在不同的位置要采取不同的滚边头。但由于滚边头的体积较小，滚压过程的压力较大，因此对机器人的要求主要集中在机器人的6轴的旋转和扭矩。

通长的滚边头分为三部分，分别为锥形头、T行头及圆柱头，通过三种滚边头的协调完成滚边工作。滚边的机器人选型主要考虑根据生产线的纲领要求配置机器人的运动速度。

2.5 移动定位装置

移动式定位装置，又称为三轴机器人，是近年来为了满足多车型公用定位点所采用的新产品，可以实现在不同车型切换时，定位点随着车型的切换而变化。由于目前的车身定位点越来越多，而同一种生产线要满足不同的车型制造，在不同的车型之间移动定位单元可以根据车型信息在一定范围内调整定位的位置。

结束语

为了今后更好的促进焊接机器人在汽车焊接领域的发展，我们应该重点探究焊接机器人的视觉控制技术、智能化控制技术以及虚拟现实技术等问题，这会极大的促进焊接机器人工作效率的提高。

参考文献

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[3] 浅谈焊接机器人在汽车生产中的应用[J].李轩，杨楠.科技展望.2016（08）.