隨著(zhù)汽車(chē)制造技術(shù)的發(fā)展，焊接產(chǎn)品制造的自動(dòng)化、柔性化與智能化成為必然的發(fā)展趨勢。焊接機器人由于具有通用性強、工作可靠的優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到人們的重視，目前，機器人系統已在轎車(chē)生產(chǎn)中得到廣泛應用。某汽車(chē)生產(chǎn)集團與唐山松下產(chǎn)業(yè)機器有限公司共同開(kāi)發(fā)的橋殼生產(chǎn)線(xiàn)，完全替代了其原有的手工生產(chǎn)線(xiàn)，成為目前國內自動(dòng)化程度最高的橋殼生產(chǎn)線(xiàn)之一。

生產(chǎn)線(xiàn)機器人系統的構成

該生產(chǎn)線(xiàn)主要用于輕型卡車(chē)車(chē)橋橋殼的生產(chǎn)，在選擇生產(chǎn)線(xiàn)設備時(shí)，需要考慮的主要內容包括：

1、提高生產(chǎn)效率，滿(mǎn)足用戶(hù)生產(chǎn)要求，達到預期產(chǎn)量。

2、生產(chǎn)線(xiàn)柔性化，可實(shí)現短時(shí)間內在多個(gè)產(chǎn)品類(lèi)型之間快速切換。

3、以高度自動(dòng)化降低工人勞動(dòng)強度，改善工作環(huán)境。

4、提升產(chǎn)品品質(zhì)，增加用戶(hù)產(chǎn)品在同行業(yè)內的市場(chǎng)競爭力。

在生產(chǎn)線(xiàn)中主要采用了“Y”形焊縫/三角板內焊縫焊接機器人工作站、機器人等離子切割工作站和彈簧座/減震器支架/法蘭盤(pán)焊接機器人工作站。

機器人工作站

1、“Y”形焊縫/三角板內焊縫焊接機器人工作站。

圖1“Y”形焊縫/三角板內焊縫焊接機器人工作站

根據橋殼“Y”形焊縫/三角板內焊縫的分布特點(diǎn)，采用三機器人同時(shí)施焊，這樣可以有效控制焊接變形，并在很大程度上提高生產(chǎn)效率。該機器人工作站采用自動(dòng)上、下料。作業(yè)時(shí)，待焊工件由自動(dòng)輸送線(xiàn)流入相應的位置，裝卸工件處自動(dòng)對中定位裝置將其定位、舉升分中裝置分中并舉升、電動(dòng)卡盤(pán)夾緊，分中裝置放松、舉升裝置落下，水平回轉工位變換裝置180°變位，將工件送入到焊接工位（同時(shí)將已焊接完成的工件送出到裝卸位置），三臺機器人系統開(kāi)始自動(dòng)焊接，上面“Y”形焊縫焊接完成后，氣動(dòng)翻轉180°，三臺機器人系統開(kāi)始自動(dòng)焊接另一面“Y”形焊縫。焊接結束后，水平回轉工位變換裝置再次180°變位，將工件送入到焊接工位軸向定位及舉升裝置舉升并分中、電動(dòng)卡盤(pán)松開(kāi)，軸向定位及舉升裝置落下并退回，工件落在動(dòng)力滾道上，由動(dòng)力輥道后段將其送出工作站。同時(shí)，待焊工件由自動(dòng)輸送線(xiàn)流入相應的位置，開(kāi)始進(jìn)入下一循環(huán)。

2、機器人等離子切割工作站。

圖2 機器人等離子切割工作站

采用機器人空氣等離子切割機代替傳統的手工火焰切割，切割速度快、切口表面光滑、垂直度好，切割效率有大幅度提高。該機器人工作站采用自動(dòng)上、下料。作業(yè)時(shí)，待割工件由自動(dòng)輸送線(xiàn)流入相應的位置，自動(dòng)對中定位裝置將其定位、舉升分中裝置分中并舉升、電動(dòng)卡盤(pán)夾緊，分中裝置放松、舉升裝置落下，機器人切割系統開(kāi)始自動(dòng)切割，上面切割完成后，氣動(dòng)翻轉180°，機器人切割系統開(kāi)始自動(dòng)切割另一面。切割結束后，軸向定位及舉升裝置舉升并分中、電動(dòng)卡盤(pán)松開(kāi)，舉升分中裝置退回并落下，殼體落在固定滾道上，由人工將殼體從固定滾道滾入線(xiàn)外， 一個(gè)循環(huán)結束。

3、彈簧座/減震器支架/法蘭盤(pán)焊接機器人工作站。

圖3 彈簧座/減震器支架/法蘭盤(pán)焊接機器人工作站

根據該工件焊縫布局，采用雙機器人同時(shí)焊接，可有效提高焊接效率、保證焊接質(zhì)量。該機器人工作站采用自動(dòng)上、下料。作業(yè)時(shí)，待焊工件由工裝板自動(dòng)輸送線(xiàn)流入相應的位置，移載機將工裝板上殼體夾持住并移到焊接夾具上，夾具自動(dòng)分中并兩端定位，夾緊兩端，雙機器人系統開(kāi)始自動(dòng)焊接。焊接結束后，夾具松開(kāi)，分中裝置退回，移載機夾持住殼體并移載到工裝板自動(dòng)輸送線(xiàn)相應的位置，經(jīng)檢測開(kāi)關(guān)確認后，工裝板自動(dòng)輸送線(xiàn)移動(dòng)并輸送至下一工序，一個(gè)循環(huán)結束。

電器控制系統

1、采用日本三菱FX2N系列作為控制核心；

2、系統配有人機交互界面（觸摸屏為PRO FACE），能夠完成工作類(lèi)型選擇、運行狀態(tài)顯示、系統信息顯示、手動(dòng)控制系統、緊急停止、報警解除等操作；

3、具有保護氣壓力異常、PLC異常等異常情況的聲光報警功能；

4、主要由系統控制柜、操作盤(pán)（觸摸屏）等構成。
為了保證系統穩定可靠，PLC采用I/O與機器人進(jìn)行信號交互和對系統夾具的控制，避免了外界干擾帶來(lái)的影響。

機器人焊接與切割系統

機器人型號為Pana-Robot VR-006GⅡ，該型號具有6軸獨立關(guān)節，運動(dòng)平滑靈活，效率高、可靠性好，動(dòng)作范圍更廣泛。在業(yè)內最先采用裝載Windows CE系統的控制器：大型液晶顯示畫(huà)面更加清晰，中英文顯示，配備IT通信接口，可聯(lián)網(wǎng)，使用64位CPU處理速度更快，通過(guò)選裝最多可控制27軸，標準存儲容量更大（可達40000點(diǎn)），并可以與先進(jìn)的數字焊機通信，數字化設定焊接條件。高性能、數字化的機器人焊接系統具有焊接品質(zhì)監測功能（CO2/MAG焊接時(shí)）、焊接擺動(dòng)功能（6種類(lèi)型）、再引弧功能（CO2/MAG焊接時(shí)）、粘絲自動(dòng)解除功能（CO2/MAG焊接時(shí)）、搭接功能、焊槍校正功能及其它擴展功能。“Y”形焊縫/三角板內焊縫焊接機器人工作站中，三臺機器人全部采用天吊安裝模式，大大節省了工作站的空間，使得整個(gè)系統更加緊湊。

焊接電源的型號為YD-500RF2。唐山松下引進(jìn)日本先進(jìn)的控制技術(shù)，開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的微機控制逆變式CO2/MAG半自動(dòng)焊機采用了IGBT逆變整流電路，控制精度高、焊接穩定性強，適合碳鋼、低合金鋼、不銹鋼等金屬材料的CO2/MAG氣體保護焊工藝。

切割機的型號為YP-100PS。唐山松下引進(jìn)日本松下的YP-100PS空氣等離子切割機采用S.C.R（晶閘管）控制高性能的空氣等離子切割電源，額定負載持續率高達60%。其性能特點(diǎn)包括：

1、改進(jìn)的新型割炬延長(cháng)了割咀、電極等易耗品的使用壽命；

2、切割口窄小，切斷面光潔美觀(guān)、無(wú)掛渣，切割速度快、效率高；

3、加有引導電弧電路，由非轉移到轉移弧的瞬間引弧性能優(yōu)異；

4、可采用接觸式或非接觸式切割方式，可手工切割和沿著(zhù)軌道進(jìn)行自動(dòng)化切割，操作簡(jiǎn)便、性能穩定，且切割精度高（非接觸式切割優(yōu)于接觸式切割）；

5、切割速度達10～330cm/min，鋼板越薄，切割速度越快，當切割電流和切割速度達到最佳配合時(shí)，切割口質(zhì)量最佳，效果最好。

機器人工作站特點(diǎn)

作為整條生產(chǎn)線(xiàn)的核心工位，這三臺機器人工作站的特點(diǎn)得到充分發(fā)揮，其主要包括：

1、機器人工作站的無(wú)人化操作。通過(guò)機器人系統與動(dòng)力滾道和移載機配合，實(shí)現了上料、焊接和下料的自動(dòng)化。系統故障自診斷可通過(guò)聲光報警及故障代碼顯示。

2、機器人工作站的柔性化。

（1）工裝夾具結構簡(jiǎn)單、適用范圍廣，在簡(jiǎn)單調整夾具后可以適應用戶(hù)的所有工件。

（2）工裝夾具與安裝支座連接標準化，以適應柔性生產(chǎn)的要求。

（3）更換生產(chǎn)工件種類(lèi)時(shí)，只需在觸摸屏上選擇相應的工件號即可，系統會(huì )自動(dòng)調用相應的程序。

3、機器人工作站的安全性。

（1）采用全封閉式機器人防護房，配有煙塵凈化裝置。

（2）防護的安全門(mén)配有檢測開(kāi)關(guān)。在自動(dòng)工作狀態(tài)下，如果有人進(jìn)入防護房?jì)�，機器人及變位機自動(dòng)停止運轉。
在橋殼生產(chǎn)過(guò)程中，松下機器人的應用于克服了以往手工焊接/切割中的不確定性因素對焊接/切割質(zhì)量的影響，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性，降低了工人勞動(dòng)強度，改善了工作環(huán)境，并且實(shí)現了焊接參數的在線(xiàn)調整和焊縫質(zhì)量的實(shí)時(shí)控制。由于采用了三機器人、雙機器人協(xié)調同時(shí)焊接，焊接效率大幅提高，焊接變形也得到有效控制。

綜上所述，機器人系統的應用為汽車(chē)制造業(yè)大批量、高效率、高質(zhì)量進(jìn)行流水線(xiàn)汽車(chē)制造提供了有利保障。近年來(lái)，隨著(zhù)中國汽車(chē)制造產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化流水線(xiàn)作業(yè)方式逐漸普及，松下機器人系統在國內汽車(chē)制造業(yè)的應用得到推廣，尤其在機器人焊接領(lǐng)域，為國內汽車(chē)制造業(yè)提供了強有力的技術(shù)支持。未來(lái)，我們將不斷學(xué)習先進(jìn)技術(shù)，不斷推出新產(chǎn)品，為中國汽車(chē)制造業(yè)的快速發(fā)展貢獻自己的力量。