自動化焊接機器人生產線的應用與優化分析

張安剛，夏福祿

（山東勞動職業技術學院，山東 濟南 250022）

目前，社會經濟的發展帶動汽車制造領域的迅猛發展。在傳統的汽車制造業中需，強大的資金支持，還要求擁有較高的技術水準，但是隨著汽車工業的進一步發展，對于汽車制造數量以及制造加工技術要求的進一步提升，使得一些汽車制造業中，一些常規板具等大量存在、產品一致性要求較低的生產線以自動化焊接機器人加工為主。與此同時，建設資源保護型、生態節約型社會已經成為社會發展的重點所在，在工業制造過程中所出現的報廢品大量出現無疑是增加生態污染。汽車制造中若是應用到質量不高的零部件，對于汽車的尾氣排放等產生消極影響。因此不論是處于何種目的，做好自動化焊接機器人生產線的應用優化至關重要。

1 自動化焊接機器人生產線應用的現狀

自動化焊接機器人被應用到多個行業領域中，不同地區不同行業的應用狀況是不同的，本文主要是以自動化焊接機器人生產線應用最為廣泛，且應用起步最快的汽車零部件的生產線為例分析其生產線應用的現狀和不足。

1.1 自動化焊接機器人生產線應用狀態

汽車尾氣凈化器前段主要是應用于連接汽車發動機的渦輪增壓器和尾氣精華裝置。在焊接生產線上，其主要分為六個焊接步驟。包括兩半殼焊接、兩半殼焊接總成和進氣法蘭環焊、總成泄漏量檢測、補焊、總成尺寸檢測、裝箱等。可以發現其焊接生產線上焊接和檢驗工序是同時展開的。在這一過程中，進行兩半殼焊接主要是由機器人焊接工位完成，而后續的檢驗、裝箱等工序則是由一定的檢測人員、操作人員所完成。

1.2 自動化焊接機器人生產線應用存在不足

生產線的加工現狀。根據汽車尾氣凈化器前段的焊接加工生產工藝線可知，其在加工中存在諸多的問題。如出現個別操作員工的工位分配故障，無法應對自動化焊接機器人的加工速度，從而影響整個生產節拍，不利于生產線的經濟效益。還存在生產節拍步驟不合理導致焊接機器人出現故障，影響整條生產線的正常運行。更有因為所采用的焊接技術參數的選擇不準確，所導致的焊接質量不高等問題。以兩本殼加工為例，在加工中每個半成品的距離為13mm，速度為5mm/s，在長期高速加工中，會出現加工堆積，整條生產線斷層的情況出現。

2 自動化焊接機器人生產線的優化技術

2.1 自動化焊接機器人生產線的優化理論支持

可以說，通過原因分析可知，導致汽車尾氣凈化器前段的焊接加工中，其所呈現出來的生產線問題具有普遍性。而歸咎原因可知，現有的機器人加工生產線智能化程度不高，無法在進行焊接加工的同時完成自動化檢測管理。更重要的是其缺少柔性化，在加工中無法展開對現場加工需求情況的合理判斷。而隨著機器人相關理論的進一步完善。在實際的生產線優化中，可以導入新的技術理論，完善現有的自動化焊接機器人的生產線。

（1）PFMEA 理論，這是一種程失效模式于后果分析理論。導入該理論，能夠讓自動化焊接機器人在生產加工中對于可能存在的錯誤以及損失作出預先的判斷分析，如能夠對于所焊接的汽車尾氣凈化器前段加工出現的嚴重失效模式的影響級別等分析，大大減少后續的人工工位的工作壓力。

（2）工序能力分析。該理論就是對于生產流水線上的每一個工位的工作效率展開分析，從而計算供需能力情況。工序能力分析理論是保障生產線每一個工位上都能夠以最嚴謹、最精確的態度展開作業，保障生產質量的一致性。

（3）生產線平衡理論。該理論是對于整條生產線上的所有工序進行平均化處理，確保每一個產品加工的時間間隔的合理性。該理論能夠有效針對汽車尾氣凈化器前段生產線上生產節拍不合理的情況。

2.2 自動化焊接機器人生產線的優化應用的技術支持

（1）機器人傳感器技術。該技術主要是利用傳感器來進行工作效率、工作距離以及工作時間等的控制。如光電式傳感器的應用，其主要是對焊接過程中焊接機器人的加工進行感應，如此可以減少因為焊接機器人工位所出現的質量故障問題。

如在機器人焊接加工中，其需要設置焊接夾具的方式，將工件裝夾住，然后由機器人感應到需要焊接的位置以及內容。從而進行焊接操作。但是事實上會出現夾具送落等問題，導致定位不準確，加工的準確性受到影響。采用機器人傳感器技術能夠提高其焊接加工的質量。

（2）PLC 控制系統。PLC 控制系統是電氣自動化設備中的核心技術。在機器人焊接加工生產線中，其能夠展開對整個生產線的各個機械設備的集中控制和分散控制。確保每一個機械設備都可以實現的快速響應，如出現的焊接機器人故障的時候，PLC 控制系統可以立刻響應并且調整整個生產線的設備運行狀態，從而避免因為錯誤的加工所帶來的材料浪費問題。

（3）智能信息化技術。在焊接生產線管理中，其能夠從PLC 控制系統中獲取相關的機器人運行數據和信息，在智能信息系統中，對于這些信息進行加工和應用。如對工位生產節拍進行統計，對于每一個工位的生產提出工作報告。這能夠為生產線工位調整提供數據支持。

（4）柔性化生產技術。柔性化生產技術是機器人技術中的關鍵所在。其主要是指能夠推動整個機器人焊接加工過程能夠具有更高的人工智能化、柔性化的特點。如利用快換小車來實現對夾具的快速切換，避免人工進入到其中影響產能。

3 自動化焊接機器人生產線優化的策略

3.1 選擇專業水平較高的人員

根據上述可知，在自動化焊接機器人的生產線中不可避免地需要設置工作，進行機器的調整維修，展開對工件的檢測監督。因此這些操作都是需要專業的人員所展開的。當前要求能夠提高對自動化焊接機器人生產線的員工質量，配備專業化的操作人員，既能夠完成生產線的加工需求，還可以對焊接機器人、相關的系統進行維護。

3.2 選擇合理的機器人焊接設備

自動化焊接機器人生產線是由多種機械設備所組建而成的。這些設備自身的性能和技術參數也成為影響整條生產線生產效率和質量的關鍵問題所在。當前只有得出最佳的生產線匹配機械，才能夠發揮出最佳的生產效能。如若是所提供的各種夾具等小部件不符合加工的需求，則會導致質量事故出現。

3.3 選擇合理的生產線方案

（1）合理應用自動化焊接機器人的生產線。自動化焊接機器人生產線可以分為半自動化和全自動化兩種。全自動化焊接機器人生產線是指一條成熟的生產線，在生產中智能性、機械化程度較高。但是同樣地需要投入更多的資金、也需要承擔更多的風險。如一旦某一個機械出現故障，則會影響整個生產線的加工。

對此在工業加工制造中，需要合理的選擇生產線。若是對于工件的切割等要求較高的，則可以選擇獨立的焊接機器人參與到生產線生產中。

（2）合理設計生產線的設計和加工方案。在不同的行業中焊接不同的工件所需要的步驟和技術要求是不同的。因此要求在生產加工中能夠合理地展開生產產品的規劃設計，如有的生產線可以一線到底，也可以以兩條加工線同時展開的方案呈現。因此在生產線加工設計中還需要導入現代化管理理念。確保能夠做好自動化焊接機器人生產線的合理設計。

4 結語

綜上所述，智能化、信息化的進一步發展，將機器人技術帶入到各行業中大顯身手，也由此取得一定的成績。在工業制造中，自動化焊接機器人的應用，構建了自動化焊接生產線，一方面降低了零部件加工中的人工勞動力，提高了加工焊接的效率。但是另一方面由于現有的自動化焊接機器人生產線缺少強大的柔性化特點，導致其焊接產品的質量并不穩定。甚至有時候還會帶來生產效率過低的情況。因此導入更加智能化的技術和理論，對于自動化焊接機器人生產線進行優化創新，對于我國工業制造2025 的新階段打下堅定的基礎。