1、.：.；焊接機器人在汽車底盤焊接中的運用本文首先引見機器人焊接系統的常見運用方式及焊接機器人柔性系統，其后討論多種機器人焊接新技術的運用及開展情況。 焊接機器人最適宜于多種類高質量消費方式，目前已廣泛運用在汽車制造業，汽車底盤、座椅骨架、導軌、消聲器以及液力變矩器等焊接件均運用了機器人焊接，尤其在汽車底盤焊接消費中得到了廣泛的運用。國內消費的桑塔納、帕薩特、別克、賽歐、波羅等后橋、副車架、搖臂、懸架、減振器等轎車底盤零件大都是以MIG焊接工藝為主的受力平安零件，主要構件采用沖壓焊接,板厚平均為1.54mm，焊接主要以搭接、角接接頭方式為主，焊接質量要求相當高，其質量的好壞直接影響到轎車的平安性

2、能。運用機器人焊接后，大大提高了焊接件的外觀和內在質量，并保證了質量的穩定性和降低勞動強度，改善了勞動環境。 機器人焊接系統的常見運用方式 按照焊接機器人系統在汽車底盤零部件焊接的夾具規劃的不同特點，及外部軸等外圍設備的不同配置，焊接機器人系統可分為以下幾種方式。 滑軌+焊接機器人的任務站 見圖1兩套夾具固定在滑動小車上，由氣缸驅動使裝有工件的兩個夾具輪番進入機器人焊接區焊接，操作人員在另一面上、下料。兩個任務站交叉進展，使機器人焊接時間與工件上、下料時間同步，這種方式可以節約變位器旋轉時間。雙夾具滑軌方式的焊接機器人系統利用兩副滑軌輪番為焊接機器人送料，可靠性較高，但對被焊工件的外形尺寸有一

3、定限制，通常焊接工件直徑小于0.6m。在桑塔納后橋焊接消費線、POLO下搖臂焊接消費線上均有運用實例。 單雙夾具固定式+焊接機器人任務站 見圖2該構造方式簡單，夾具由變位機進展變位，來實現機器人焊槍不同位置的焊接。系統缺點率低，但由于在裝卸工件過程中機器人處于等待形狀，因此機器人的利用效率普通低于80%，所以在新的焊接線上較少利用。該系統在帕薩特后橋焊接消費線及桑塔納前懸掛焊接和消費線有勝利運用。 帶變位機回轉任務臺+焊接機器人任務站 見圖3該方式由兩副夾具帶變位器和一個轉臺組成，構造緊湊。兩副夾具可以進展不同的焊接程序以實現不同的工藝要求。機器人在其中一副夾具上焊接工件時，操作工可以在另一副

4、夾具上裝卸工件，機器人的利用率較高，普通大于90%，是目前最廣泛運用的一種方式。該系統在別克副車架焊接線、賽歐后橋焊接線、帕薩特副車架焊接線均有廣泛運用。 搬運機器人+焊接機器人任務站 見圖4兩部機器人之間的配合所表達的主要優點是能順應各種不規那么焊縫的焊接。但缺陷是由于兩部機器人配合的不協調所導致的缺點率較高。所以此種方式需合理安排機器人運動方式才干最大程度提高消費效率。協調運動式外軸+焊接機器人任務站 (見圖5)該方式運用較廣泛。在實踐焊接中環焊縫是常見的一種，而常見的變位器不能順應360焊接，在這種情況下，協調式外軸與機器人相配合即可輕松實現360以上環焊縫的焊接。在帕薩特后橋穩定桿焊接

5、、波羅后橋總成焊接中均采用了該方式。 機器人中置式任務站 見圖6該系統由兩轉臺和四套變位器組成，可以方便地實施兩種以上產品的焊接。尤其針對消費義務不均勻的情況，可以合理調配，以提高機器人的利用率。但該系統對空間資源占用大，且電器方面缺點率高，所以目前并沒有廣泛采用，僅在派力奧與SIENA后軸焊接工程中試用。機器人焊接自動線 見圖7機器人焊接自動線是今后轎車底盤焊接的主要開展方向。該方式由多臺機器人焊接系統和懸掛保送鏈組成，由多臺機器人之間的配合來完成一個產品的焊接加工。由于每道所焊的焊縫數較平均，所以對整個產品的焊接變形影響小。目前桑塔納前懸掛焊接消費線、帕薩特后橋焊接消費線均采用此方式。 焊

6、接機器人柔性系統 隨著市場競爭加劇，汽車行業面臨種類多、批量少的改型性的新車型需求，要求焊接機器人系統必需高度柔性化。焊接機器人系統的柔性化，即：順應于不同零件的焊接夾具；能短時間內快速互換氣、電信號、配管、配線快速改換；控制程序必需能預置和快速轉換，最大程度地發揚機器人特點以使一套機器人系統能根據需求焊接多種零件和順應產品多樣化和改良的要求。可快速互換夾具的二、四工位焊接機器人系統能表達系統柔性化。 二工位點焊機器人系統 見圖8系統由一臺規范的點焊機器人、兩個采用機器人外部軸伺服驅動的回轉任務平臺及電極修磨器、冷卻系統等周邊安裝組成。其柔性主要表達在以下幾點：給規范點焊機器人配備了快速交換銜

7、接器。經過快速交換銜接器，可實現機器人焊鉗的快速自動改換，不但可滿足復雜產品各個部位的焊點焊接，而且，在改換產品時，只需改換適宜的焊鉗就可以了。 柔性的系統控制。該系統的主控系統采用PLC為主控單元，配以遠程I/O模塊，經過機器人的遠程I/O模塊，實現對機器人、夾具、夾具任務平臺及周邊安裝的控制。PLC程序采用構造化方式編制，各個子程序分別對應于一個功能，對于不同工件，只需調用或修正不同子程序，不需重新編程。不同產品的焊接內容及夾具氣缸的動作關系的設計和操作完成后，可以長時間儲存，改換產品時可直接調用。操作控制采用觸摸屏，減少了大量復雜的連線，同時可以為不同工件專門設計不同的操作及形狀顯示界面

8、。 采用機器人外部軸伺服驅動的回轉任務平臺。該平臺除可以接受較大的徑向和軸向力外，同時采用機器人外部軸伺服驅動和控制轉臺，從而使轉臺有極好的啟停特性，并與機器人實現協調運動，可實現多工位焊接。在回轉平臺上裝有遠程模塊，轉臺中心留有氣路和電路出口公用快速接頭和多芯插口，以便使夾具可快速裝拆。 這套系統已勝利的消費了金杯副車架、后橋及派力奧橫梁、擺臂等多種產品，且產品改換方便快捷。 四工位的弧焊機器人系統 該系統有兩臺KR15弧焊機器人、一個四工位旋轉式轉臺、夾具回轉變位安裝及清槍器、焊機等周邊安裝組成。其柔性主要表達在機器人任務范圍較大，功能較全。夾具回轉變位安裝安裝法蘭上裝有遠程模塊，遠程模塊

9、預留多芯航空插頭，在改換夾具時，可方便地與夾具上的相應接口銜接。夾具回轉變位安裝端部有緊縮空氣快速接頭，可方便快速地與夾具的氣路銜接，在23分鐘內便可以實現新夾具與變位器的機械銜接。 機器人焊接新技術運用 TCPtool center point工具中心點自動校零技術 焊接機器人的工具中心點就是焊槍的中心點，TCP的零位精度直接影響著焊接質量的穩定性。但在實踐消費中不可防止會發生焊槍與夾具之間的碰撞等不可預見性要素導致TCP位置偏離。通常的做法是利用手動進展機器人TCP校零，但普通全過程需求30分鐘才干完成，影響消費效率。TCP自動校零是用在機器人焊接中的一項新技術，它的硬件設備是由一梯形固定

10、支座和一組激光傳感器組成。當焊槍以不同姿態經過TCP支座時，激光傳感器都將記錄下的數據傳送到CPU與最初設定值進展比較與計算。當TCP發生偏離時，機器人會自動運轉校零程序，自動對每根軸的角度進展調整，并在最少的時間內恢復TCP零位。 目前在波羅后橋及帕薩特副車架的機器人焊接消費線上均采用了該技術，大大方便了設備調整，節約了調整時間，提高了產品的質量。 雙絲高速焊接技術 雙絲高速焊不僅焊接效率比傳統焊接方式高，而且熱影響區小，產品的疲勞強度有所提高。目前雙絲焊主要有兩種方式：一種是Twin arc法，另一種為Tandem法。焊接設備的根本組成類似，都是由兩個焊接電源、兩個送絲機和一個共用的送雙絲

11、的電纜。為了防止同相位的兩個電弧的相互關擾，常采用脈沖MIG/脈沖MAG焊法，并堅持兩個電弧輪番交替熄滅。這樣一來，就要求一個協同控制器保證兩個電源的輸出電流波形相位相差180如圖9。當焊接參數設置到最正確時，脈沖電弧能得到無短路、幾乎無飛濺的過渡過程，真正做到“一個脈沖過渡一個熔滴，每個熔滴的大小幾乎完全一樣，其大小是由電弧功率來決議。目前在波羅下搖臂焊接中采用了Tandem方式，主槍與次槍均采用脈沖式，其焊接速度可達30mm/s， 不但提高了焊接效率，而且產品疲勞強度遠遠高于類似的單絲焊。 機器人等離子切割技術 對機器人焊接質量提出高要求，勢必對沖制件的匹配性提出了更高要求。尤其是針對管狀

12、件的相貫線形焊縫，對沖制件的匹配輪廓度要求小于0.5mm,傳統的沖壓工藝很難直接保證到達此要求，于是，機器人等離子切割走進了汽車底盤零部件焊接消費線。機器人等離子切割是由普通的抓舉機器人持等離子割炬按機器人編程軌跡進展勻速切割，氧氣作為切割氣體，氮氣起維護作用，所切割工件邊緣平滑，輪廓度小于0.3mm，保證焊接的質量穩定。當產品尺寸需求改良時，無需對沖壓模具進展改良，只需對機器人切割軌跡進展簡單的調整即可滿足消費，可節約大量消費本錢。 模塊式夾緊機構的運用 在傳統的底盤焊接機器人系統中夾具通常采用的是四連桿機構，該機構有夾緊和自鎖的功能，但構造體積較大，影響了機器人的焊接空間位置。目前一種全新

13、的模塊化夾緊機構已溶入到了機器人焊接系統中，首先是通用性強，各夾緊機構可方便互換，只需有幾套規范的備件即可保證正常消費。其次采用的是全封鎖的構造，對氣缸起到了很好的維護和光滑作用，有效地防止了焊接飛濺對氣缸活塞和連桿機構的破壞。另外這種機構可以方便地對夾緊行程和自鎖角度進展調理。在今后的機器人焊接系統的夾具部分將會更多的采用該構造方式。機器人焊接技術的開展 機器人離線編程及遠程診斷技術 為適宜機器人焊接消費線的消費節拍和調試需求，機器人離線編程及遠程診斷技術的運用已迫在眉睫。離線編程軟件可直接進展模擬運轉，當將離線程序輸入機器人后只需對其中的焊接空間點的位置進展修正既可滿足實踐消費。另外使機器人具有遠程診斷才干，實現遠離工廠現場了解機器人系統的實踐運轉情況，在機器人系統尤其是機器人控制器出現缺點時對其進展及時有效的診斷與維護，從而大大縮短缺點處置時間，節約維護本錢，是非常有意義的。 焊縫自動跟蹤技術 焊接機器人短少對工件的自順應才干，效果比較好的是用激光視覺傳感器系統，它可以自動識別焊縫位置，在空間中尋覓和跟蹤焊縫、尋覓焊縫起、終點，實現焊槍跟隨焊縫位置自順應控制。但這種方法不太適宜轎車底盤零件的焊接，因轎車底盤零件機器人系統的夾具允許機器人任務空間范圍很小，根本不允