1、前言

隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，機(jī)器人在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域得到了日益廣泛的應(yīng)用，而應(yīng)用最多的則是工業(yè)機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人自60年代初問(wèn)世以來(lái)，經(jīng)過(guò)了40多年的發(fā)展，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，成為汽車制造業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化中主要的機(jī)電一體化設(shè)備。

制造行業(yè)應(yīng)用機(jī)器人的主要目的在于削減生產(chǎn)人員編制、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度及提高產(chǎn)品質(zhì)量。機(jī)器人與傳統(tǒng)的機(jī)器相比，具有兩個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)：

1) 容易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的完全自動(dòng)化。
2) 對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的高度適應(yīng)能力。

2、焊接機(jī)器人

焊接機(jī)器人是目前最大的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域。由于汽車制造業(yè)對(duì)許多構(gòu)件的焊接精度和速度等指標(biāo)提出越來(lái)越高的要求，一般工人已難以勝任這一工作；此外，焊接時(shí)的火花及煙霧等，對(duì)人體造成危害，因此，焊接過(guò)程的完全自動(dòng)化已成為重要的研究課題，其中，最為重要的就是要應(yīng)用焊接機(jī)器人。

3、接機(jī)器人在長(zhǎng)安汽車股份公司的應(yīng)用

3．1、KUKA機(jī)器人在十萬(wàn)輛面包車焊接線上的應(yīng)用

1996年，長(zhǎng)安汽車股份公司新建十萬(wàn)輛SC6331系列微型面包車焊接生產(chǎn)線，該線首次引進(jìn)德國(guó)KUKA公司的KRC32型6軸氣動(dòng)點(diǎn)焊機(jī)器人，應(yīng)用在工藝要求最高的車架和成車焊接線上。在原有手工焊接線上，車架增焊工位和成車增焊工位由于焊點(diǎn)數(shù)量多、焊接零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，是制約全線生產(chǎn)的瓶頸工位，工人作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)、勞動(dòng)強(qiáng)度大、設(shè)備故障率高、焊點(diǎn)質(zhì)量不穩(wěn)定且容易造成碰壓傷，嚴(yán)重制約了全線的生產(chǎn)速度，產(chǎn)品質(zhì)量也得不到保證。

引進(jìn)KUKA點(diǎn)焊機(jī)器人后，首先，十萬(wàn)輛焊接線的生產(chǎn)節(jié)拍大幅提高，微型面包車的單班生產(chǎn)數(shù)量大幅增加，達(dá)到手工焊接線產(chǎn)量的5倍；其次，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度得到大幅降低，工作時(shí)間大大縮短，工作條件得到極大改善；第三、微型面包車質(zhì)量得到顯著提高，車身碰壓傷大為降低；第四、KUKA焊接機(jī)器人故障率極低，備件供應(yīng)充足，系統(tǒng)穩(wěn)定性高，操作維護(hù)容易，大量節(jié)約了設(shè)備維護(hù)人員，節(jié)約了人力資源。

3．2、COMAU、KUKA、OTC機(jī)器人在8萬(wàn)輛長(zhǎng)安之星焊接線上的應(yīng)用

在成功引進(jìn)KUKA焊接機(jī)器人后，長(zhǎng)安汽車股份公司在SC6350－“長(zhǎng)安之星”八萬(wàn)輛焊接生產(chǎn)線上再次引進(jìn)焊接機(jī)器人，其中包括意大利COMAU公司H4型伺服點(diǎn)焊機(jī)器人，意大利COMAU公司H1型螺柱焊機(jī)器人，日本OTC弧焊機(jī)器人，KUKA公司KRC型檢測(cè)機(jī)器人。

SC6350八萬(wàn)輛焊接線上機(jī)器人的應(yīng)用水平先進(jìn)，伺服焊鉗機(jī)器人、弧焊機(jī)器人、檢測(cè)機(jī)器人都是目前國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)機(jī)器人應(yīng)用水平最先進(jìn)的代表。

其中，檢測(cè)機(jī)器人采用目前國(guó)際上先進(jìn)的在線檢測(cè)方式，應(yīng)用檢測(cè)技術(shù)世界領(lǐng)先的德國(guó)Perceptron公司的檢測(cè)設(shè)備與系統(tǒng)穩(wěn)定性最高的德國(guó)KUKA機(jī)器人相整合，在主線（成車）焊接線的最后一個(gè)工位在線實(shí)時(shí)檢測(cè)每一個(gè)“長(zhǎng)安之星”白車身，以控制車身尺寸精度。檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)白車身正常尺寸偏差±2mm，白車身尺寸超差時(shí)，生產(chǎn)線將要報(bào)警提示，并且檢測(cè)系統(tǒng)中將存儲(chǔ)每個(gè)白車身的測(cè)量數(shù)據(jù)，以供離線分析。

弧焊機(jī)器人采用日本OTC公司的DR系列七軸焊機(jī)器人，OTC機(jī)器人本體設(shè)計(jì)小巧，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單明了，弧焊功能齊全，特別適合于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零部件氣體保護(hù)焊接。如SC6350系列微車構(gòu)架總成上的連接橫梁的弧焊，由于該橫梁為圓形，需要進(jìn)行圓周焊接，且該部件位置較低，人工焊接勞動(dòng)強(qiáng)度極大，氣體保護(hù)焊又屬于有毒作業(yè)，采用OTC弧焊機(jī)器人克服了這些嚴(yán)重制約生產(chǎn)、無(wú)法保證產(chǎn)品質(zhì)量、損害操作者身體健康的缺點(diǎn)。

另一個(gè)值得關(guān)注的是高精度、高可靠性的伺服點(diǎn)焊機(jī)器人的引進(jìn)，該型號(hào)機(jī)器人選用COMAU公司H4型點(diǎn)焊機(jī)器人，整合SIAKY伺服焊鉗系統(tǒng)，焊點(diǎn)焊接質(zhì)量穩(wěn)定、定位精確。伺服焊鉗與氣動(dòng)焊鉗相比最突出的特點(diǎn)，是在焊接過(guò)程中，伺服焊鉗的焊接質(zhì)量高，焊點(diǎn)成形好，極大改善了白車身的焊接質(zhì)量，使“長(zhǎng)安之星”當(dāng)之無(wú)愧成為中國(guó)的微車精品。

4、焊接機(jī)器人的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)

焊接機(jī)器人在長(zhǎng)安公司汽車生產(chǎn)線上的應(yīng)用已有七年時(shí)間，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用，以下一些經(jīng)驗(yàn)供大家一起研究：

4．1、焊接機(jī)器人的使用，必須滿足安全要求

焊接機(jī)器人能夠代替人類在危險(xiǎn)、有害的惡劣環(huán)境中作業(yè)，同時(shí)又帶來(lái)了另一種潛在的危險(xiǎn)，即機(jī)器人傷人事故。為此，在焊接機(jī)器人在線運(yùn)行時(shí)，絕對(duì)不能有人進(jìn)入其運(yùn)動(dòng)安全范圍所在區(qū)域，并且其運(yùn)動(dòng)區(qū)域內(nèi)應(yīng)該保證無(wú)干涉，這是焊接機(jī)器人安全管理的最為重要的一條原則。此外，除了通用的工業(yè)安全規(guī)程外，還要注意焊接機(jī)器人的特殊性，采取相應(yīng)可靠的對(duì)策。例如現(xiàn)在我們正在使用的安全措施：

(1)為焊接機(jī)器人及其周邊設(shè)備安裝安全防護(hù)欄，以防止有人進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域造成意外傷害。

(2)在安全護(hù)欄入口的安全門上設(shè)置插拔式電接點(diǎn)開關(guān)，該開關(guān)與焊接機(jī)器人的安全回電路相連接，一旦安全門打開，機(jī)器人控制器將切斷機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)電源，機(jī)器人立即停止運(yùn)動(dòng)。

(3)在距焊接機(jī)器人所在工位最近的地方，安裝多個(gè)緊急停止開關(guān)，一旦發(fā)生緊急或危險(xiǎn)情況，工作人員可以就近按下急停，讓機(jī)器人停止運(yùn)動(dòng)。

(4)示教作業(yè)時(shí)降低焊接機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度，并由經(jīng)過(guò)專業(yè)技術(shù)操作培訓(xùn)的人員進(jìn)行示教。

(5)焊接機(jī)器人安全電路與生產(chǎn)線安全電路聯(lián)為一體，當(dāng)生產(chǎn)線遇到緊急情況時(shí)，生產(chǎn)工人可以按下該線上任何工位的緊急停止開關(guān)，讓機(jī)器人停止運(yùn)動(dòng)。

4．2、焊接機(jī)器人的控制裝置

雖然焊接機(jī)器人本身?yè)碛蟹浅Ｍ晟频目刂葡到y(tǒng)，但每臺(tái)焊接機(jī)器人作為一個(gè)獨(dú)立的自動(dòng)化設(shè)備系統(tǒng)，在一條生產(chǎn)線或一個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)中永遠(yuǎn)都只是一個(gè)從屬的工作站，必須要有相應(yīng)的外部控制裝置對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，以適應(yīng)自動(dòng)化流水作業(yè)生產(chǎn)線上各種自動(dòng)化設(shè)備之間同步、有序的生產(chǎn)要求。

焊接機(jī)器人常用的相關(guān)控制裝置有可編程序控制器和在線監(jiān)控裝置。

可編程控制器對(duì)生產(chǎn)線上包括焊接機(jī)器人在內(nèi)的各種自動(dòng)化設(shè)備的工作進(jìn)行協(xié)調(diào)與配合，從而有序地實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化。

在線監(jiān)控裝置是操作者與生產(chǎn)系統(tǒng)之間的人機(jī)接口，它從生產(chǎn)系統(tǒng)中采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并可以有條件地對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)修改，因而達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)視生產(chǎn)線現(xiàn)場(chǎng)情況、遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)控制生產(chǎn)線運(yùn)行的目的。使用在線監(jiān)控裝置能夠方便地發(fā)出作業(yè)指令，啟動(dòng)或停止包括焊接機(jī)器人在內(nèi)的所有自動(dòng)化設(shè)備，并實(shí)時(shí)了解生產(chǎn)系統(tǒng)的狀態(tài)。

長(zhǎng)安公司8萬(wàn)輛長(zhǎng)安之星焊接線上，采用西門子WINCC在線監(jiān)控系統(tǒng)和西門子可編程控制器，所有的焊接機(jī)器人除了受自身控制系統(tǒng)的控制自動(dòng)運(yùn)行外，還必須接受可編程控制器和WINCC在線監(jiān)控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制，以保證與生產(chǎn)線其它自動(dòng)設(shè)備的同步運(yùn)行。