浅谈焊接机器人在汽车生产中的应用

胡连

摘 要：现阶段由于我国生产能力的提升、劳动力红利的比较优势逐渐下降，在产业转型的政策之下，一些企业纷纷引入机器人代替原来的人工作业。所谓"机器人"多以"机械手臂居多"，主要是指一种智能化的生产工具。本次研究选择焊接机械器作为研究对象，探讨其在汽车生产领域中的广泛应用。

关键词：焊接机器人；汽车生产；应用

在新一轮的世界制造业改革升级中，选择的发展主题多集中于“互联网+制造业”方向，因此，工业自动化生产成为了必然选择与发展趋势。比如，在汽车生产领域，德国、法国、美国、日本多已实现机器人生产，而中国当前一部分岗位已经实现，正在产业转型的政策指导下大力向汽车行业的其它领域拓展。其中由于焊接机器人的应用较为广泛，可以减少生产中的非安全因素、提高生产效果与工作需求，所以是应用中的首选。下面对其进行具体说明。

一、焊接机器人

1、工人原理与流程

从应用的角度观察，焊接机器人的工作原理相对简单，主要代替原来的人工劳作，但其特征主要体现在连续性、系统性、编程控制方面。其原理主要是通过电脑编程，在视频监控或数据监控状态下实现单轴运动、系统协调运动，以达到生产工艺要求；操作过程中需要确定工作位置、操作参数、工作姿态的定位，程序命令启动等。目前的焊接机器人的工作原理应用主要动力来自于电力和压力，其工作方法以机械运动为准。从流程观察，需要建立操作系统、传感器控制、生产线状态信号连接、异常信号警报。在具体的焊接操作中，根据编程可以对机器人实施相应的工作状态检测、故障或错误自动化控制。概括起来讲，焊接机器人的工作原理及应用主要是通过PLC机器人按照焊接生产工艺完成汽车相关部件生产的焊接动作，完成焊接任务。

2、焊接机械人的两大类型

目前，根据焊接要求可以分为步进控制型、连续轨迹控制型。具体如下：

以步进控制类型为例，主要是点焊机器人，由点焊系统，主要通过编程器、夹具、转台、焊接系统等共同构成，在实践中的工作站设置通常采用的通信以数字I/O完成。它采用气动焊钳，通过气缸开闭帶动焊钳动作，包括大开、小开、闭合三种动作。该类型的焊接机器人配备有由于点焊机器人安装了自动电极修磨器，因此当其工作生产中出现电极头工作面氧化磨损后可以实现自动修复。

以连续轨迹控制类型为例，主要应用弧焊机器人，它由控制系统、示教器、自动送丝装置、机器人本体、焊接设备等共同组成，其作业可以划分为两大类，一类是熔化极焊接，另一类是非熔化极焊接。该类型以机械手完成预期轨迹、速度运动。由于弧焊机器人从事的生产工作相对复杂，因此，在整个终端运动轨迹中要求更高的精确控制，包括重复精度、焊枪姿态、焊接参数等方面的控制等。其中比较突出的特点在于它能够实现终端横向摆动，从而在频繁引弧、收弧情况下较好的实现焊缝、焊道方面的焊接成形要求。为了保证工作的安全性，其中设置有调整焊接参数的自动化系统，可以通过自动停车、报警等功能实时的监控、检测故障。

二、在汽车生产中的应用实例

焊接机械器人汽车生产中的应用已经涉及多个领域，比如，在焊接生产线柔性化中的应用、汽车焊装中的应用、汽车零部件中的应用、汽车修复中的应用等。为了叙述的明确性，下面选取某类型的汽车作为实例，对其中的司机座座椅骨架产品生产运用焊接机器人从事生产的情况做出具体说明。

1、明确产品生产要求

某汽车座椅骨架产品材料薄、属于1.5mm到3mm的管材与钢板材，要求焊接缝数量大、焊缝短。该产品的工艺生产流程包括调角度-瓢-套组、组装弹簧、分焊接-总焊接、弹簧预紧、总成-拉杆、总成焊接、检验六个部分。工作量具体为4个焊点、1400mm焊缝、48s/套。

2、使用焊接机器人实践生产

在焊接机器人使用中，衔进焊接线布置，按照座椅骨架焊缝分布特征、生产量分析决定选择双机弧焊机器人开展焊接工作，其中可划分2个工作站（座椅分总成工位、总成工位）；同时通过点焊机器人建立1个工作站（座椅点焊工位）；小件采用拼焊方法，由人工二氧化碳气保焊完成生产工作。焊接机器人使用夹具以标准化、模块化设计为准，定位方式确定为电控气动夹紧式。其中要求设置2套夹具，一套配合焊接工件任务，一套配合完成装卸工件任务。其中的生产线上物流运输通过转运小车独立完成。

3、注意事项

由于焊接机器人在汽车生产中的应用相对复杂，因此通常会根据产吕的特征选择两种类型共同使用的方法。需要注意的是，由于汽车生产中包括的零件数量多以万计，因此，在应用焊接机器人实践生产工作时，往往需要在整体上做出系统设计，从而在焊接工作、生产线配套工作方面做好协调，以此促进焊接机器人工作的有效性、高性化。理由是在这种自动化的生产中若缺少相应的流程配套设置，往往很难达到使用机器人生产所预期的目的，从而也会增加生产成本，减少利润率。

结束语：

综上所述，根据现代工业发展的趋势及实践观察，机器人生产必然会越来越多的得到广泛应用，尤其是在对人体危害较大、安全性较低、生产质量要求较高的岗位或生产环节中，使用机械人具有一定的技术支持与可操作性。因此，在当前的汽车生产中可以尝试引入焊接机器人，并在这种岗位化、部分化的生产实践中逐渐摸索、认识机器人应用的优势与不足，从而在未来的汽车行业的转型发展为其大范围的应用积累一些经验，提高应用水平与控制能力。另外，这种自动化生产要求专业的设计人员、技术控制人员参与，所以建议增加人力资源方面的培训与调整，提高它在汽车生产中应用的专业化。

参考文献：

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