机器人在载具生产的应用研究

任晨熙

摘要：工业的进步和市场规模的扩大使得载具市场需求量随之提高，载具是一种承载物品的器具，也就是日常大家所熟悉的工位器具的统称，其用途非常广泛，小到一颗螺丝钉，大到航空航天的产品，都会涉及到载具的使用。随着社会的发展和进度，用工难和用工贵目前是国内制造行业普遍存在的痛点，这就迫使企业需要迫切的进行技术改造、技术升级，从传统的劳动密集型的状态中解脱出来，依靠新技术新工艺，提升载具的自动化焊接的水平。

关键词：载具;工位器具;机器人焊接;自动化搬运

一、载具主要作用

1、防止货物在物流渠道中的损伤

在整个物流系统中应考虑来自物流过程物理环境造成的损伤，如振动、撞击、刺穿和挤压，以及货架、堆码或者运输过程中、堆码过程中的倒塌和颠覆等。

2、提高货物在物流过程中的操作效率

载具的功效在物流操作中，直接影响到从车辆的装卸、仓库的货物收发和移动到车辆和仓库的体积利用率。

3、传递信息

货品识别、厂家信息、产品名称、内部数量、日期和识别代码等信息在收货、选货及运单中极为重要。现代载具设计上，应该有便于现代化管理的电子代码等标识。

4、便于回收再生，减少对地球的伤害

目前载具的设计都在考虑回收，进行循环利用。发展可持续载具已经成为企业社会责任的重要内容。

二、自动化焊接技术的应用优势分析

1、有利于提升焊接精度和效率的提高

载具焊接的过程中，人工会进行搬运和装夹零件，在装夹的过程中会导致零件放置的一致性较差，进而会影响零件的焊接质量和焊缝的稳定性;通过机器人或者自动装夹机构放置的零件，具由一致性好的特点，焊接机器人的能快速的进行焊接，且焊缝质量较稳定;

焊接机器人目前已经普遍应用到工业领域的各行各业，其具有稳定性好，焊接质量可靠、效率高等优点;因为机器人焊接程序的焊接轨迹是固定的，所以就要求零件的位置需要相对精准，以保证焊接质量。

2、提高焊接的加工效率

机器人代替人工搬運和人工焊接，其生产效率与人工相比，大大的提升生产效率。焊接机器人在大批量、同位置相同轨迹重复施焊，需要保证生产流水线顺畅，在焊接质量稳定性要求高的应用场合下，体现出了人工焊接无法比拟的极大优势，

3、优化焊接成本

在焊接生产成本方面，越来越昂贵的人工费用、因质量问题造成的报废和返修、材料及能源损耗都是造成生产成本居高不下的重要原因。在生产柔性方面，当需要灵活的适用于不同形式的焊接工件时，机器人可通过编程适应不同要求的焊接作业，与面向不同任务需要使用不同设备的焊接专机相比，具有更大的优势。

同时，焊接机器人的高精度、高效率与高稳定性，也从减少物耗与功耗、提高质量、降低劳动强度、改善劳动环境、减轻对稀缺的焊接技术人员的依赖程度方面，降低了整体的成本。

三、搬运机械手和焊接机器人的选型

目前在我国应用的焊接机器人，主要从德国、日本、奥地利、意大利、瑞典等国引进的，其中德国和日本生产的最多，分别占39%和30%。欧系的主要代表企业有KUKA、ABB、COMAU等公司;日系的主要代表企业有YASKAWA、OTC、Panasonic、FANUC等公司，国产的主要代表企业有沈阳新松机器人自动化股份有限公司（siasun）、广州数控设备有限公司（GSK）等;搬运机械手以国产的为主，品牌较多，因精度要求次于焊接机器人，故可自行进行选择适合各自公司的产品。

1、搬运机械手

搬运机械手由PLC控制+触摸屏+伺服电机控制，采用占用空间少的框架式结构，生产能力大，码垛的方式可以采用示教是编程，电脑能够储存100套码垛方案，适合搬运的机器人主要为：JTFTM1800型适应垛板：850x850 到1250x1250 mm，最大码垛能力：60包/小时，适应箱类：纸箱、塑料箱、铁制品等产品类型，最大码垛高度：1800mm （根据需求可选择2200mm）;

2、焊接机器人

松下机器人型号：TA-G3、TB-G3、TM-G3和FG、以及TA-WG3、TM-WG3机器人系列;

ABB焊接机器人系列包括：IRB140、IRB1410、IRB1520ID、IRB1600等十几个系列;

FANUC公司焊接机器人产品包括：弧焊机器人M-10Ia、M-20iA系列;点焊、弧焊机器人LR Mate系列、M-710Icm-900iA/M-2000iA系列;

四、焊接夹具（胎具）的设计原则

1、工艺性原则

焊接工装既要有较好的使用性能，又要保证装配工艺要求，同时力求结构简单、轻巧，操作时动作迅速，而且要便于制造;

2、经济性原则

在明确生产纲领的前提下，对产品进行焊接工艺分析，然后根据产品批量大小，制定工装设计方案。实际应用的焊接工装并不一定有多复杂，要根据工件的具体情况，提倡小夹具大效益的效果。

3、可靠性原则

可靠性，则是指产品在规定的时间内和给定的条件下，完成规定功能的能力。可靠性分为固定可靠性、使用可靠性和环境可靠性。可靠性的度量指标一般有可靠度、无故障率、失效率3种。

焊接工装必须具有安全可靠性，保证工装在使用期内，凡受力部件都应有足够的强度和刚度。操作位置要设置在工人容易接近的部位，以保障安全生产。

五、结论

综上所述，通过在夹具（胎具）设计上的研究，以及通过机械手搬运零件、机器人自动焊接等方法，能大大的提升焊接效率及焊接成本，优化过程质量，从而促进冲载具制造生产综合效益的提升，推动机械制造技术水平的提升和相关行业的进步与发展。

参考文献：

[1]王纯详. 焊接工装夹具设计及应用. -2版.化工工业出版社，2013.12（2015.2重印）

[2]中国机械工程学会焊接学会机器人与自动化专业委员会.机械工业出版社，2014.5（2014.9重印）

[3]彭国勋.物流运输包装设计.-2版.文化发展出版社，2016.1（2020.1重印）