隨著汽車制造技術(shù)的發(fā)展，焊接產(chǎn)品制造的自動化、柔性化與智能化成為必然的發(fā)展趨勢。焊接機(jī)器人由于具有通用性強(qiáng)、工作可靠的優(yōu)點(diǎn)，越來越受到人們的重視，目前，機(jī)器人系統(tǒng)已在轎車生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。某汽車生產(chǎn)集團(tuán)與唐山松下產(chǎn)業(yè)機(jī)器有限公司共同開發(fā)的橋殼生產(chǎn)線，完全替代了其原有的手工生產(chǎn)線，成為目前國內(nèi)自動化程度最高的橋殼生產(chǎn)線之一。
生產(chǎn)線機(jī)器人系統(tǒng)的構(gòu)成
該生產(chǎn)線主要用于輕型卡車車橋橋殼的生產(chǎn)，在選擇生產(chǎn)線設(shè)備時(shí)，需要考慮的主要內(nèi)容包括：
1、提高生產(chǎn)效率，滿足用戶生產(chǎn)要求，達(dá)到預(yù)期產(chǎn)量。
2、生產(chǎn)線柔性化，可實(shí)現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)在多個(gè)產(chǎn)品類型之間快速切換。
3、以高度自動化降低工人勞動強(qiáng)度，改善工作環(huán)境。
4、提升產(chǎn)品品質(zhì)，增加用戶產(chǎn)品在同行業(yè)內(nèi)的市場競爭力。
在生產(chǎn)線中主要采用了“Y”形焊縫/三角板內(nèi)焊縫焊接機(jī)器人工作站、機(jī)器人等離子切割工作站和彈簧座/減震器支架/法蘭盤焊接機(jī)器人工作站。
機(jī)器人工作站
1、“Y”形焊縫/三角板內(nèi)焊縫焊接機(jī)器人工作站。
根據(jù)橋殼“Y”形焊縫/三角板內(nèi)焊縫的分布特點(diǎn)，采用三機(jī)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(jī)器人工作站采用自動上、下料。作業(yè)時(shí)，待焊工件由自動輸送線流入相應(yīng)的位置，裝卸工件處自動對中定位裝置將其定位、舉升分中裝置分中并舉升、電動卡盤夾緊，分中裝置放松、舉升裝置落下，水平回轉(zhuǎn)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(jī)器人系統(tǒng)開始自動焊接，上面“Y”形焊縫焊接完成后，氣動翻轉(zhuǎn)180°，三臺機(jī)器人系統(tǒng)開始自動焊接另一面“Y”形焊縫。焊接結(jié)束后，水平回轉(zhuǎn)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、電動卡盤松開，軸向定位及舉升裝置落下并退回，工件落在動力滾道上，由動力輥道后段將其送出工作站。同時(shí)，待焊工件由自動輸送線流入相應(yīng)的位置，開始進(jìn)入下一循環(huán)。
2、機(jī)器人等離子切割工作站。
采用機(jī)器人空氣等離子切割機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)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(jī)器人工作站采用自動上、下料。作業(yè)時(shí)，待割工件由自動輸送線流入相應(yīng)的位置，自動對中定位裝置將其定位、舉升分中裝置分中并舉升、電動卡盤夾緊，分中裝置放松、舉升裝置落下，機(jī)器人切割系統(tǒng)開始自動切割，上面切割完成后，氣動翻轉(zhuǎn)180°，機(jī)器人切割系統(tǒng)開始自動切割另一面。切割結(jié)束后，軸向定位及舉升裝置舉升并分中、電動卡盤松開，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外， 一個(gè)循環(huán)結(jié)束。
3、彈簧座/減震器支架/法蘭盤焊接機(jī)器人工作站。
根據(jù)該工件焊縫布局，采用雙機(jī)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(jī)器人工作站采用自動上、下料。作業(yè)時(shí)，待焊工件由工裝板自動輸送線流入相應(yīng)的位置，移載機(jī)將工裝板上殼體夾持住并移到焊接夾具上，夾具自動分中并兩端定位，夾緊兩端，雙機(jī)器人系統(tǒng)開始自動焊接。焊接結(jié)束后，夾具松開，分中裝置退回，移載機(jī)夾持住殼體并移載到工裝板自動輸送線相應(yīng)的位置，經(jīng)檢測開關(guān)確認(rèn)后，工裝板自動輸送線移動并輸送至下一工序，一個(gè)循環(huán)結(jié)束。
電器控制系統(tǒng)
1、采用日本三菱FX2N系列作為控制核心；
2、系統(tǒng)配有人機(jī)交互界面（觸摸屏為PRO FACE），能夠完成工作類型選擇、運(yùn)行狀態(tài)顯示、系統(tǒng)信息顯示、手動控制系統(tǒng)、緊急停止、報(bào)警解除等操作；
3、具有保護(hù)氣壓力異常、PLC異常等異常情況的聲光報(bào)警功能；
4、主要由系統(tǒng)控制柜、操作盤（觸摸屏）等構(gòu)成。
為了保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，PLC采用I/O與機(jī)器人進(jìn)行信號交互和對系統(tǒng)夾具的控制，避免了外界干擾帶來的影響。
機(jī)器人焊接與切割系統(tǒng)
機(jī)器人型號為Pana-Robot VR-006GⅡ，該型號具有6軸獨(dú)立關(guān)節(jié)，運(yùn)動平滑靈活，效率高、可靠性好，動作范圍更廣泛。在業(yè)內(nèi)最先采用裝載Windows CE系統(tǒng)的控制器：大型液晶顯示畫面更加清晰，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，通過選裝最多可控制27軸，標(biāo)準(zhǔn)存儲容量更大（可達(dá)40000點(diǎn)），并可以與先進(jìn)的數(shù)字焊機(jī)通信，數(shù)字化設(shè)定焊接條件。高性能、數(shù)字化的機(jī)器人焊接系統(tǒng)具有焊接品質(zhì)監(jiān)測功能（CO2/MAG焊接時(shí)）、焊接擺動功能（6種類型）、再引弧功能（CO2/MAG焊接時(shí)）、粘絲自動解除功能（CO2/MAG焊接時(shí)）、搭接功能、焊槍校正功能及其它擴(kuò)展功能?！癥”形焊縫/三角板內(nèi)焊縫焊接機(jī)器人工作站中，三臺機(jī)器人全部采用天吊安裝模式，大大節(jié)省了工作站的空間，使得整個(gè)系統(tǒng)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)，開發(fā)生產(chǎn)的微機(jī)控制逆變式CO2/MAG半自動焊機(jī)采用了IGBT逆變整流電路，控制精度高、焊接穩(wěn)定性強(qiáng)，適合碳鋼、低合金鋼、不銹鋼等金屬材料的CO2/MAG氣體保護(hù)焊工藝。
切割機(jī)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(jī)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(fù)載持續(xù)率高達(dá)60%。其性能特點(diǎn)包括：
1、改進(jìn)的新型割炬延長了割咀、電極等易耗品的使用壽命；
2、切割口窄小，切斷面光潔美觀、無掛渣，切割速度快、效率高；
3、加有引導(dǎo)電弧電路，由非轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)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，可手工切割和沿著軌道進(jìn)行自動化切割，操作簡便、性能穩(wěn)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(dá)10～330cm/min，鋼板越薄，切割速度越快，當(dāng)切割電流和切割速度達(dá)到最佳配合時(shí)，切割口質(zhì)量最佳，效果最好。
機(jī)器人工作站特點(diǎn)
作為整條生產(chǎn)線的核心工位，這三臺機(jī)器人工作站的特點(diǎn)得到充分發(fā)揮，其主要包括：
1、機(jī)器人工作站的無人化操作。通過機(jī)器人系統(tǒng)與動力滾道和移載機(jī)配合，實(shí)現(xiàn)了上料、焊接和下料的自動化。系統(tǒng)故障自診斷可通過聲光報(bào)警及故障代碼顯示。
2、機(jī)器人工作站的柔性化。
（1）工裝夾具結(jié)構(gòu)簡單、適用范圍廣，在簡單調(diào)整夾具后可以適應(yīng)用戶的所有工件。
（2）工裝夾具與安裝支座連接標(biāo)準(zhǔn)化，以適應(yīng)柔性生產(chǎn)的要求。
（3）更換生產(chǎn)工件種類時(shí)，只需在觸摸屏上選擇相應(yīng)的工件號即可，系統(tǒng)會自動調(diào)用相應(yīng)的程序。
3、機(jī)器人工作站的安全性。
（1）采用全封閉式機(jī)器人防護(hù)房，配有煙塵凈化裝置。
（2）防護(hù)的安全門配有檢測開關(guān)。在自動工作狀態(tài)下，如果有人進(jìn)入防護(hù)房內(nèi)，機(jī)器人及變位機(jī)自動停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
在橋殼生產(chǎn)過程中，松下機(jī)器人的應(yīng)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，降低了工人勞動強(qiáng)度，改善了工作環(huán)境，并且實(shí)現(xiàn)了焊接參數(shù)的在線調(diào)整和焊縫質(zhì)量的實(shí)時(shí)控制。由于采用了三機(jī)器人、雙機(jī)器人協(xié)調(diào)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(jī)器人系統(tǒng)的應(yīng)用為汽車制造業(yè)大批量、高效率、高質(zhì)量進(jìn)行流水線汽車制造提供了有利保障。近年來，隨著中國汽車制造產(chǎn)業(yè)自動化流水線作業(yè)方式逐漸普及，松下機(jī)器人系統(tǒng)在國內(nèi)汽車制造業(yè)的應(yīng)用得到推廣，尤其在機(jī)器人焊接領(lǐng)域，為國內(nèi)汽車制造業(yè)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。未來，我們將不斷學(xué)習(xí)先進(jìn)技術(shù)，不斷推出新產(chǎn)品，為中國汽車制造業(yè)的快速發(fā)展貢獻(xiàn)自己的力量。
