焊接机器人系统在汽车底盘焊接中的应用

2023-01-03

1 发展现状

在近十年的汽车行业里, 国内的汽车品牌历经艰难的起步阶段, 已逐渐发展壮大, 像吉利汽车、长城汽车、奇瑞汽车等已成为国内中、低档汽车品牌的主流, 不仅在国内销售量逐渐看好, 在国外发展中国家的汽车市场也占据一定席位。随着各品牌汽车销量成曲线增长趋势, 相对的汽车生产线也需要配备更先进的技术及其生产设备, 以满足高品质、高效率的生产需要。

德国的大众汽车、日本的丰田汽车、韩国的现代汽车等世界知名品牌的汽车生产制造商, 由于起步较早, 经济、技术实力雄厚, 积累的原始资金较早地投入到汽车的生产和研发当中, 焊接机器人已经成熟的运用到汽车生产线中, 在批量化的生产中, 为企业带来了可观的经济利益, 节约了一定的生产成本。以德国大众的现代化汽车工厂为例, 在汽车底盘的生产线上, 76%的装配、焊接作业都由机器人来完成。

2 机器人焊接生产线设计

设计焊接机器人生产线的设备之前, 以下两点需要注意:

(1) 在达到制造纲领的前提下, 生产线要具备柔性条件。

(2) 生产质量达到要求。

由于车架、后桥的焊缝特性, 由于焊件的焊缝数相同, 可优先以焊接形变小的原则来布置焊接顺序, 可采用双、四工位焊接机器人柔性系统对其分别进行施焊。当生产纲领为双班制、27天、月产8000套的生产计划时, 根据对各部件总成的焊缝数、焊缝尺寸的统计和对焊缝特性的分析, 可由6套焊接机器人系统构成一个工作站来完成一条前车架生产线的生产。

3 汽车底盘焊接生产线分析

3.1 产品特点

汽车底盘车架和后桥均为结构复杂的部件总成, 必须要求汽车制造企业的研究部门以高度专业化的精神来设计研发, 来确保焊接时接头和焊缝的尺寸精度符合工艺要求。但零部件间的焊缝多为搭接接头和角接接头, 具有施焊难度大的特点, 因此焊接质量的好坏直接影响整车质量的评定指标, 对其行驶的稳定性和安全性有极为重要的影响。

3.2 底盘焊接生产线

根据各部件总成的工艺分析, 可对相应的部件总成生产线上的焊接机器人系统配备i Weld5程序软件作为系统的大脑, 使双、四工位机器人系统进行网络互联的升级, 对每台机器人和周边装置的运行状态以及焊接数据进行实时在线监控, 通过信息化升级, 可满足技术部门对焊接设备的数据采集要求, 便于焊接设备实现集中管理, 有助于提高每道工序的工艺一致性, 通过数据分析提高设备利用率。

4 机器人焊接工作站的控制系统

此系统的主CPU以PLC为总控器作为机器人的大脑, 通过配备的远程输入/输出端口对系统的子CPU实行控制。其他周边设备能迅速识别子CPU的命令, 来执行相应的生产动作。焊钳的相邻点的运动、电极修磨器的修磨、物料的夹取等都由CPU间的单独控制、交叉配合来完成。PLC以EPROM通过总缆线与夹具上远程输入/输出端口互联, 以这种方式组成的系统, 具有稳定性强、维护方便的特点。其中远程输入/输出端口可采用I/O接口或FIELDBUS端口。

5 机器人焊接生产线特点

5.1 生产线的特点

(1) 劳动条件好、可控性强、效率高、稳定焊接质量。

(2) 生产线工作稳定可靠, 设备易于维修, 故障率大大降低。把机动区和维修区完全隔离, 使安全性有极大保障。

5.2 生产线的安全性设计主要体现在下列几个方面。

(1) 隔离式:由钢化玻璃墙把操作系统与机器人及其他焊接设备隔离, 避免人在操作系统时被机器人误伤。

(2) 焊接程序启动开关设有双层保险开关, 以防人的误触。

(3) 钢化玻璃隔离墙有防弧光技术, 可以有效防止弧光对人体的伤害。

6 结语

相对于人工化的焊接生产线, 由于焊机构成的生产线没有机器人系统工作站所具备的数字化方案, 一方面造成焊接参数多人为随意设定, 数据采集困难, 工作效率低。另一方面, 焊工的作业工时统计不准确。每位焊工在所在工序的焊接时间都由管理人员统计, 既浪费时间, 也不准确。i Weld5系统应用于机器人焊接生产线, 其强大的网络互联性机器人焊接生产线充分发挥了其柔性, 在工艺参数的设定、数据的采集、现场过程监控等方面发挥了突出的作用, 这标志着焊接机器人数字化项目在工业进程中的应用有了跨越式的发展。

摘要：随着国内汽车制造业的迅速发展, 机器人在汽车焊接中的运用也越来越广泛, 尤其在汽车底盘焊接生产线中最为突出。本文通过机器人焊接生产线设计、汽车底盘焊接生产线分析、机器人焊接工作站的控制系统以及机器人焊接生产线的特点多方面综述了焊接机器人系统在汽车底盘焊接中的应用。

关键词：焊接机器人,汽车底盘,控制系统