探究焊接機器人系統在汽車底盤焊接中的應用

李晶晶

【摘 要】汽車行業是推動國民經濟增長的支柱性行業，它也被當成衡量是否是工業發達國家的重要經濟指標，在國家實力增長和社會發展中發揮著非常重要的作用。在汽車行業領域中，底盤件則是汽車重要的結構安全件，其焊接質量對汽車的安全性起著決定性作用，因此焊接機器人則在汽車行業里得到了廣泛應用[1]。本文中先論述了焊接機器人系統在汽車底盤焊接應用的發展現狀，再來論述焊接機器人工作結構工作原理和優勢，分析汽車底盤焊接的生產線，最后討論焊接機器人在汽車底盤焊接中的具體實踐。

【關鍵詞】焊接機器人；汽車底盤焊接；汽車行業

一、焊接機器人在汽車底盤焊接應用的發展前景

隨著經濟的發展與人們生活水平的提高，我國汽車行業也在不斷地擴大。各種國產汽車不僅在國內有著良好的銷售量，在國際市場也有著廣闊前景。這就要求著汽車生產線也要跟著人們日益增長的生活物質需求一起增長，汽車作為人們出行必需品更是要求高質量、高標準。所以，在汽車生產線上就要用到各種機器人，來代替人工作業，節約生產成本與時間，從而為企業帶來豐厚的利益。汽車底盤焊機作為汽車行業的重要結構安全件，則需要更精準的零件生產與組裝，焊接機器人的出現在則滿足了這個需求。焊接機器人是從事焊接（包括切割與噴涂）的工業機器人，它在大工廠模式中為企業節省了一定的生產成本，并提高了工作效率，節省了工作時間[2]。所以焊接機器人在汽車底盤焊接應用中有著廣闊的前景，在得到利潤的同時又節省了時間，提高效率。

二、焊接機器人工作原理工作結構和特點

（一）焊接機器人的工作原理

焊接機器人是一種具有多功能的，可依據自己的需求來編輯的控制操縱機。它是一個采用機器人來代替手工焊接作業的工業機器人，具有提高焊接汽車底盤質量，降低工業成本，提高利潤，改善工作環境的優點。機器人焊接工作系統已PLU為總控制，通過輸入設備對子CPU進行操控，其他設施則執行命令，完成工作。動作再現是焊接機器人的基本工作原理。第一步先讓用戶來導引機器人，一步步按人工操作的步驟來操作一遍，機器人在使用過程中會自動記憶輸入的每個動作的運動參數、焊接參數等，并自動生成一個連續執行全部操作的程序。在實踐中工人可以采用焊接機器與專機組合的流水線，結合模塊化的焊接夾具。

（二）焊接機器人的組成結構

焊接機器人進行焊接工作，還需要配備外圍設備。一般的焊接機器人由五部分組成，具有6軸的關節式操作機的機器人本機；機器人的神經中樞計算機控制柜，它來負責管理機器人執行的全部信息和動作；焊接電源系統；焊接傳感器；焊接工裝。

（三）焊接機器人的特點

1、焊接機器人是機械自動化比較好操控，大工廠模式下可以節省工人焊接的時間，工廠也可以節省工人焊接費用，提高工廠效率；焊接機器人系統應用在汽車底盤焊接中，可以提高焊接汽車底盤的精準度，減少出錯提高質量；焊接機器人在生產線工作，可以使工廠更穩定更可靠；大規模的購買焊接機器人，在售后維修方面也有了保障，設備也更容易維修，產品的故障率也會大幅度降低；在工廠中，由于焊接機器人的操作區與控制區是分割開來的，所以，保障了操作工人的安全，在電腦上就可以展開工作。

2、焊接機器人具有較高的安全性。焊接機器人操縱設備與其他的焊接機器用鋼化玻璃墻隔開，這樣就可以保證工人在工作時被機器誤傷；同時焊接設施也為了防止公認的誤觸所以設置了雙層保險的開關措施；在焊接生產線中，機器工作會產生弧光，而弧光會對工人健康造成危害，鋼化玻璃墻則解決了這個問題。

三、汽車底盤焊接

在汽車制造業中，汽車的底盤車架與后橋結構都是比較復雜的部件總成，所以汽車底盤焊接必須要求高質量與高標準，焊接時接頭與焊縫的尺寸標準必須達到精準數值，搭接接頭和角接接頭的施工難度更艱巨。但一輛車質量的好壞與汽車焊接技術有著直接的關系，所以，汽車底盤焊接決定著一輛車質量的好壞。Weld5程序是汽車底盤焊接生產線的控制系統，它來進行對機器人和焊接數據的監測，這樣有利于實現對工程的集中管理，提高工程中產品的質量；汽車底盤稍有差池那么一輛車的駕駛性和安全性則會受到影響，壽命也會大大減少。那么汽車底盤焊接的工程則顯得尤為重要，其工藝開發過程難度較大，過程復雜，是汽車行業一直以來的難題，在汽車底盤焊接總應用到焊接機器人則可以減少成本，減輕負擔，節省人力，提高效率。

四、焊接機器人應用到汽車底盤焊接的好處與優點

（一）工人在進行汽車底盤焊接工作時往往在環境惡劣的地方，身體健康得不到保障，使用焊接機器人則可以解決這個問題，讓焊接機器人代替工人工作可以保障工人的問題。

（二）工人在進行汽車底盤焊接工作時需要長時間的專注于工作，往往會浪費很多精力，使用了焊接機器人則可以節省工人的時間，有效的降低了工人的勞動強度；同時機器不需要休息，可以長時間工作，提高工廠的生產效率[3]。

（三）焊接機器人作為機器，沒有疲憊時間和休息時間，可以一天二十四小時連續工作，增強工作實效性。

（四）焊接機器人通過數據計算和精確地機械來進行操作，具有極高的準確性，提高汽車底盤焊接的質量與速度。

（五）焊接機器人連續工作時能同時做好更多的汽車底盤焊接工作，工作數量也大大提高。

五、焊接機器人在汽車底盤焊接中的應用實踐

焊接機器人改變汽車底盤外觀，也提高了汽車底盤的質量。

（一）滑軌和焊接機器人的結合。例如桑塔納的后橋焊接生產線，兩套夾具固定在小車上，兩個夾具輪依次進入機器人焊接區進行工作，這樣使上料，下料同時進行，節約變位器的旋轉時間，可靠性較高。

（二）利用單（雙）夾具固定式和焊接機器人工作站。例如，在帕薩特后橋焊接和桑塔納前懸掛焊接和生產線的焊接，變位機改變夾具的位置，然后改變焊接機器人焊槍的位置，優點是系統故障率低。

（三）帶變位機回轉工作臺和焊接機器人工作站。這種模式在別克福車架焊接線和賽歐后橋焊接線等都廣泛應用，利用兩副夾具帶變為器和轉臺組成，優點是結構緊湊，可以實現不同的工藝要求，而且也是目前使用最廣泛的一種形式。

（四）使用搬運機器人和焊接機器人。優點是能適應各種不規則的焊縫焊接，合理的安排機器人能夠最大限度的提高生產率。

（五）協調運動式外軸和焊接機器人工作臺。帕薩迪后橋穩定桿焊接和波羅后橋的焊接，這種形式可以實現任何角度的環焊縫的焊接，應用廣泛。

（六）機器人中置式工作臺。該模式對空間資源占用大，目前沒有廣泛應用，僅在派力奧與SIENA；此外還有機器人焊接自動線[4]。

六、結束語

與人工化的汽車底盤焊接工程相比來說，焊接機器人使用的是數字化方案，而人工焊接的參數多為人工隨意設置，準確性低工作效率也會大幅減小。人工進行焊接汽車底盤的焊接時間也不是完全準確，由機器人進行統計的時間會更準確更符合。所以說焊接機器人在汽車底盤焊接的作用非常重要，能夠減少工作的時長，提高工作的效率。

參考文獻：

{1}孫牧原.汽車三元催化器焊接機器人系統設計及應用研究[D].河北工程大學，2017.

{2}林遠長，王銳，石珍，等.輕量化汽車焊接機器人視覺測量及焊接軌跡跟蹤[J].機械設計與研究，2018（2）.

{3}林海，陳俊同，陳家裕，等.基于ROS的無線圖傳小車設計研究[J].機械工程師，2016（5）：106-107.

[4]焊接機器人若干優化技術研究[D].沈陽理工大學，2016.

（作者單位：上海匯眾薩克斯減振器有限公司沈陽分公司）