葉坤

（安川首鋼機(jī)器人有限公司，北京 100176）

機(jī)器人自動(dòng)化弧焊生產(chǎn)線

葉坤

（安川首鋼機(jī)器人有限公司，北京 100176）

機(jī)器人自動(dòng)化弧焊生產(chǎn)線是運(yùn)用機(jī)器人、焊接設(shè)備和輔助設(shè)備自動(dòng)完成產(chǎn)品焊接過(guò)程的生產(chǎn)系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱“機(jī)器人焊接自動(dòng)線”。該系統(tǒng)由弧焊機(jī)器人、數(shù)字化焊機(jī)、氣動(dòng)夾緊工裝、伺服變位機(jī)、搬運(yùn)機(jī)器人、自動(dòng)化物流設(shè)備、自動(dòng)打標(biāo)設(shè)備、自動(dòng)化檢測(cè)設(shè)備、PLC控制系統(tǒng)、二維碼識(shí)別設(shè)備、RFID智能識(shí)別設(shè)備、計(jì)算機(jī)MES管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)軟件系統(tǒng)、工裝自動(dòng)切換系統(tǒng)組成，全面實(shí)現(xiàn)了汽車零部件的自動(dòng)化、智能化、柔性化生產(chǎn)。生產(chǎn)線減少了人工干預(yù)，提升了自動(dòng)化水平，同時(shí)為穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)客戶定制化生產(chǎn)提供了堅(jiān)實(shí)的保障。闡述機(jī)器人焊接自動(dòng)線的自動(dòng)化、智能化、柔性化關(guān)鍵技術(shù)及如何選擇和使用機(jī)器人焊接自動(dòng)線。

機(jī)器人自動(dòng)化弧焊生產(chǎn)線；自動(dòng)化；智能化；柔性化

1 生產(chǎn)線自動(dòng)化關(guān)鍵技術(shù)

機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線由機(jī)器人系統(tǒng)、焊接系統(tǒng)和一系列輔助設(shè)備組成。圖1為一條汽車底盤機(jī)器人焊接自動(dòng)線，包括焊接機(jī)器人12臺(tái)、搬運(yùn)機(jī)器人3臺(tái)、自動(dòng)焊接工裝19套、伺服變位機(jī)11臺(tái)、自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備1套、自動(dòng)打標(biāo)設(shè)備1套、氣動(dòng)移栽系統(tǒng)2套、冷卻輸送線2條、PLC控制系統(tǒng)9套。

整個(gè)生產(chǎn)線的自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程為：自動(dòng)工裝采用氣缸驅(qū)動(dòng)的定位壓緊機(jī)構(gòu)定位壓緊沖壓件，采用焊接機(jī)器人和變位機(jī)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的自動(dòng)焊接，工位間物流輸送采用氣動(dòng)移栽裝置自動(dòng)輸送，下線部分由搬運(yùn)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)工件自動(dòng)上下料，工作流程見(jiàn)圖2。

圖1 汽車底盤機(jī)器人焊接自動(dòng)線布局

圖2 機(jī)器人焊接自動(dòng)線工作流程

生產(chǎn)線自動(dòng)化關(guān)鍵技術(shù)主要包括對(duì)工件自動(dòng)定位夾緊技術(shù)、機(jī)器人自動(dòng)焊接技術(shù)、工件自動(dòng)搬運(yùn)。

目前最常用的自動(dòng)工裝是采用氣動(dòng)夾緊技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的自動(dòng)定位壓緊。氣缸夾緊和打開(kāi)快捷方便，常用的氣動(dòng)品牌有日本的SMC、CKD，德國(guó)的FESTO、TUNKERS，國(guó)產(chǎn)的AIRTAC等。夾緊時(shí)操作員按順序先將工件放置到定位點(diǎn)，按夾具夾緊按鈕，氣缸將工件依次定位夾緊。打開(kāi)時(shí)變位機(jī)回轉(zhuǎn)到位，按夾具松開(kāi)按鈕，氣缸依次打開(kāi)。自動(dòng)工裝零件的定位原則是零件上有基準(zhǔn)孔采用基準(zhǔn)孔定位，無(wú)基準(zhǔn)孔采用精度要求更高的孔定位。零件無(wú)孔或孔精度不好時(shí)采用邊或面定位。自動(dòng)工裝卸件有兩種常用方式：定位銷自動(dòng)退銷機(jī)構(gòu)和工件自動(dòng)頂升機(jī)構(gòu)。此外，對(duì)于板厚較大的重型焊接件還會(huì)采用液壓夾緊技術(shù)。

機(jī)器人自動(dòng)焊接技術(shù)主要用到機(jī)器人與數(shù)字化焊機(jī)的通訊，目前主要的通訊方式有IO和總線通訊兩種方式。其中總線通訊方式常用的通訊協(xié)議有Devicenet通訊、Profinet通訊和Profibus通訊等。為實(shí)現(xiàn)工件的焊接姿態(tài)要求，機(jī)器人弧焊系統(tǒng)通常需配置變位機(jī)，變位機(jī)的主要特點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由機(jī)器人控制柜進(jìn)行控制。在使用變位機(jī)時(shí)，需要機(jī)器人控制柜追加外部軸給予支持。變位機(jī)的操作與機(jī)器人示教一樣，可以旋轉(zhuǎn)至任意角度。借助于機(jī)器人的外部軸協(xié)調(diào)功能，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與變位機(jī)之間的協(xié)調(diào)作業(yè)，大大縮短機(jī)器人系統(tǒng)的作業(yè)周期。

工件自動(dòng)搬運(yùn)設(shè)備目前常用的有工件自動(dòng)化輸送線、氣動(dòng)/電動(dòng)移栽設(shè)備及搬運(yùn)機(jī)器人和行走機(jī)構(gòu)。

工件自動(dòng)化輸送線種類很多，在此列舉其中一種積放式輸送線，其工作原理如圖3所示。輸送線含端部升降定位裝置兩套，中間段上下輸送裝置各一套。工件放置于輸送線托盤上進(jìn)行定位，輸送線分上下兩層，上層實(shí)現(xiàn)工件輸送，下層用于空托盤返回，采用倍速鏈傳動(dòng)。兩端升降裝置采用氣動(dòng)或電動(dòng)，用于托盤的升降、定位。此類型積放式輸送線的特點(diǎn)是不管取料端工件是否取走，只要輸送線上端托盤未放滿均可存放工件，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)線緩存、積放功能。

氣動(dòng)/電動(dòng)移栽系統(tǒng)屬于半自動(dòng)工件輸送設(shè)備，如圖4所示。采用氣動(dòng)平衡吊或者電動(dòng)葫蘆作為系統(tǒng)主機(jī)，升降動(dòng)作由按鈕控制。取料時(shí)操作者按動(dòng)剎車釋放按鈕，剎車松開(kāi)，推動(dòng)設(shè)備至取料工位上方，設(shè)備觸動(dòng)剎車開(kāi)關(guān)，剎車制動(dòng)，操作者通過(guò)上升下降按鈕調(diào)節(jié)抓具高度到適當(dāng)位置，操作者手動(dòng)調(diào)整抓具提取工件，按動(dòng)上升按鈕提起工件，按動(dòng)剎車釋放按鈕，剎車松開(kāi)，推動(dòng)設(shè)備將工件放置在中間閑置工位，設(shè)備觸動(dòng)中位剎車開(kāi)關(guān)，剎車制動(dòng)，等待下一工位取料。下一工位操作者按動(dòng)剎車釋放按鈕，剎車松開(kāi)，推動(dòng)設(shè)備將工件移動(dòng)到下一工位，設(shè)備觸動(dòng)剎車開(kāi)關(guān)，剎車制動(dòng)，操作者通過(guò)上升下降按鈕將工件放置在下一工位焊接工作臺(tái)上，退出抓具，并按動(dòng)上升按鈕將空抓具提起，推動(dòng)設(shè)備返回中位并觸動(dòng)剎車按鈕，剎車制動(dòng)，等待下一工件。

圖3 積放式雙層輸送線工作原理

圖4 氣動(dòng)式移栽設(shè)備

搬運(yùn)機(jī)器人是焊接自動(dòng)線上下料最常用的方式，其具有無(wú)需人工參與、操作效率高、柔性化程度高等特點(diǎn)。因搬運(yùn)機(jī)器人成本較高，為提高搬運(yùn)機(jī)器人的使用率，通常與外部軸驅(qū)動(dòng)的行走機(jī)構(gòu)配合使用，擴(kuò)大搬運(yùn)機(jī)器人的工作范圍，實(shí)現(xiàn)多工位自動(dòng)上下料。搬運(yùn)機(jī)器人帶行走機(jī)構(gòu)如圖5所示。

圖5 搬運(yùn)機(jī)器人帶行走機(jī)構(gòu)

2 生產(chǎn)線智能化關(guān)鍵技術(shù)

生產(chǎn)線智能化是指通過(guò)智能化的感知、人機(jī)交互、決策和執(zhí)行技術(shù)，實(shí)現(xiàn)制造過(guò)程和制造裝備的智能化。生產(chǎn)線智能化的關(guān)鍵技術(shù)主要包括傳感器技術(shù)、PLC電器控制技術(shù)、工控機(jī)生產(chǎn)線管理技術(shù)、二維碼打標(biāo)識(shí)別技術(shù)、RFID智能識(shí)別技術(shù)和自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)。

機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線應(yīng)用的傳感器主要有磁感應(yīng)接近開(kāi)關(guān)、光電式傳感器、氣缸磁性感應(yīng)開(kāi)關(guān)、行程限位開(kāi)關(guān)等。磁感應(yīng)式接近開(kāi)關(guān)的原理是霍爾效應(yīng)，主要用于焊接夾具和抓手等工裝上工件的有無(wú)檢測(cè)；光電式傳感器常用于輸送線上的工件到位檢測(cè)；氣缸磁性感應(yīng)開(kāi)關(guān)主要應(yīng)用于氣缸夾緊、松開(kāi)檢測(cè)；行程限位開(kāi)關(guān)用于移動(dòng)組件到位檢測(cè)。這些傳感器將檢測(cè)結(jié)果傳輸給PLC，PLC則根據(jù)檢測(cè)結(jié)果快速判斷生產(chǎn)線的當(dāng)前狀態(tài)和下一步所需要執(zhí)行的動(dòng)作。

目前焊接自動(dòng)生產(chǎn)線上常用的PLC控制系統(tǒng)有三菱PLC控制系統(tǒng)、歐姆龍PLC控制系統(tǒng)、西門子PLC控制系統(tǒng)、AB PLC控制系統(tǒng)等。PLC電氣控制系統(tǒng)采用集中監(jiān)控、分散控制的原則，整個(gè)控制系統(tǒng)可依據(jù)實(shí)際情況分成多個(gè)子控制系統(tǒng)，在各控制部分中，采用設(shè)備層和控制層的典型控制模式，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備安全運(yùn)行，反應(yīng)迅速，及時(shí)提供生產(chǎn)線狀況和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，快速提供故障信息，便于檢修。通常每一個(gè)機(jī)器工作站由單獨(dú)的PLC系統(tǒng)控制，主要包含：PLC主控制柜、機(jī)器人控制柜、可編程安全繼電器、帶觸摸屏的操作盒、雙手啟動(dòng)盒、遠(yuǎn)程端子箱、水氣控制盤、安全防護(hù)裝置等。機(jī)器人焊接生產(chǎn)線電器控制系統(tǒng)組成如圖6所示。

圖6 機(jī)器人焊接生產(chǎn)線電器控制系統(tǒng)組成

控制系統(tǒng)需靈敏可靠，故障少，安全且操作和維護(hù)方便，并具有手動(dòng)、自動(dòng)快速切換功能。夾具上的氣缸及工件到位傳感器均由PLC控制。系統(tǒng)能自動(dòng)檢測(cè)工件的裝卡情況，并有防錯(cuò)措施，工件裝卡不到位或未壓緊、裝錯(cuò)時(shí)，系統(tǒng)能自動(dòng)報(bào)警，不執(zhí)行下一步動(dòng)作?？刂葡到y(tǒng)PLC具有自動(dòng)控制、檢測(cè)、保護(hù)、報(bào)警等功能，在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)故障時(shí)能自動(dòng)報(bào)警并停機(jī)。PLC系統(tǒng)監(jiān)控機(jī)器人工作站的壓縮空氣壓力、保護(hù)氣流量、焊絲等狀況，若無(wú)壓縮空氣或保護(hù)氣流量不足時(shí)，實(shí)現(xiàn)異常報(bào)警并停機(jī)；當(dāng)變位機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，有人通過(guò)光柵進(jìn)入裝卸工件工位時(shí)，系統(tǒng)立即停止運(yùn)行并報(bào)警。能顯示機(jī)器人的運(yùn)行狀態(tài)、外圍設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、安全故障模式及故障診斷等信息，故障診斷信息及具體發(fā)生故障的部位均能顯示在觸摸屏上。

工控機(jī)生產(chǎn)線管理系統(tǒng)主要是由生產(chǎn)線上位工控機(jī)和各工作站進(jìn)行通信，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生產(chǎn)線信息、水電氣能源消耗等情況、以及焊接電流、電壓。上位機(jī)通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)連接各功能部分的PLC及機(jī)器人，PLC和工控機(jī)通過(guò)OPC交換數(shù)據(jù)，當(dāng)PLC發(fā)生數(shù)據(jù)更新時(shí)，通過(guò)OPC自動(dòng)將數(shù)據(jù)發(fā)往工控機(jī)本地服務(wù)器，工控機(jī)按照與車間MES約定好的格式編制數(shù)據(jù)并以消息方式發(fā)給車間MES系統(tǒng)。車間MES系統(tǒng)可以要求工控機(jī)重新發(fā)送其要求的消息。

焊接生產(chǎn)線管理系統(tǒng)能夠從PLC采集運(yùn)行數(shù)據(jù)、故障信息等，并將相關(guān)信息存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，遠(yuǎn)程調(diào)用數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)檢測(cè)運(yùn)行狀態(tài)。系統(tǒng)能直觀、實(shí)時(shí)、正確地顯示整條線上全部監(jiān)控對(duì)象的工作狀態(tài)及運(yùn)行參數(shù)，并進(jìn)行相應(yīng)操作，信號(hào)的顯示能夠進(jìn)行分類和排序，主次分明，主要包括：運(yùn)行模式，累計(jì)產(chǎn)量、工位操作狀態(tài)、工位生產(chǎn)節(jié)拍統(tǒng)計(jì)，輸送循環(huán)時(shí)間等信息作為生產(chǎn)調(diào)度調(diào)整的依據(jù)；報(bào)警處理功能，系統(tǒng)能自動(dòng)檢測(cè)并報(bào)告整條線的異常情況，包括報(bào)警顯示、報(bào)警等級(jí)、報(bào)警確認(rèn)、報(bào)警配置、報(bào)警查詢等功能；對(duì)故障和停機(jī)進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)；對(duì)操作模式變化的狀態(tài)記錄；系統(tǒng)可根據(jù)需要方便、快捷地查詢所有存貯的各種歷史數(shù)據(jù)；系統(tǒng)可對(duì)報(bào)表的樣式、報(bào)表的內(nèi)容進(jìn)行靈活自定義，進(jìn)而查詢用戶所關(guān)心的報(bào)表；監(jiān)測(cè)焊機(jī)，焊機(jī)通過(guò)D-NET網(wǎng)絡(luò)連接至PLC系統(tǒng)，觸摸屏上精確顯示焊機(jī)的當(dāng)前狀態(tài)，實(shí)時(shí)的電壓、電流值、壓縮空氣及焊接保護(hù)氣消耗總量，方便客戶查看統(tǒng)計(jì)。焊機(jī)狀態(tài)及能耗顯示界面如圖7所示。

二維碼打標(biāo)識(shí)別技術(shù)、RFID智能識(shí)別技術(shù)和自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)主要應(yīng)用于機(jī)器人焊接自動(dòng)線工件相關(guān)信息的管理與傳輸。

二維碼打標(biāo)目前常用氣動(dòng)打標(biāo)、電動(dòng)打標(biāo)、激光打標(biāo)三種形式，前兩種打標(biāo)深度大、識(shí)別容易，但噪音大、效率低；激光打標(biāo)技術(shù)效率高，對(duì)工件表面尺寸要求不高，但要求電泳后識(shí)別率的不建議采用激光打標(biāo)技術(shù)，采用電動(dòng)打標(biāo)尤其是氣動(dòng)打標(biāo)會(huì)產(chǎn)生很大噪音，需要設(shè)置在封閉式隔音房中，以免對(duì)操作人員造成噪聲傷害。

圖7 焊機(jī)狀態(tài)及能耗顯示界面

二維碼主要應(yīng)用于零部件和焊接總成，可將零部件的身份、焊接參數(shù)、生產(chǎn)信息存儲(chǔ)到二維碼中，便于后續(xù)查詢和管理。焊接總成打標(biāo)常用于檢測(cè)工位前，來(lái)確立焊接總成零件的身份，并在后續(xù)的檢測(cè)中將該工件的檢測(cè)信息傳輸?shù)皆摱S碼中。

自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)常用于機(jī)器焊接自動(dòng)線下線工位前的尺寸公差檢測(cè)，以免不合格件流入到生產(chǎn)環(huán)節(jié)。

RFID智能識(shí)別技術(shù)應(yīng)用于工件下線工位。由生產(chǎn)線工控機(jī)生成工件編碼信息，將該信息打包通過(guò)RFID射頻技術(shù)發(fā)送給下料框接收端，再通過(guò)AGV小車將下料框轉(zhuǎn)運(yùn)到后續(xù)工位。

3 生產(chǎn)線柔性化關(guān)鍵技術(shù)

機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線的所謂柔性化就是同一條生產(chǎn)線可以生產(chǎn)多種產(chǎn)品，產(chǎn)品切換時(shí)間短，切換后生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間短。柔性化的關(guān)鍵技術(shù)是如何實(shí)現(xiàn)工裝的快速切換。

圖8 氣缸插銷半自動(dòng)快換形式

目前，按工裝切換范圍可分為部分組件快換和整體工裝快換。部分組件快換在消聲器焊接夾具、底盤焊接夾具和車橋焊接夾具上均使用較廣，主要用于產(chǎn)品主定位基準(zhǔn)不變，存在焊接多種小件的情況。夾具必須進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，將需要快換的定位單元設(shè)計(jì)到一塊基準(zhǔn)板上。夾具快換單元的電路和氣路需要設(shè)計(jì)成快換形式，并采用航插形式智能識(shí)別不同的快換單元。部件快換單元的主要形式有插銷機(jī)構(gòu)加快松墊片形式和漲銷形式的零點(diǎn)定位系統(tǒng)。

整體工裝快換按切換自動(dòng)化程度又可分為半自動(dòng)化柔性生產(chǎn)線和全自動(dòng)化柔性生產(chǎn)線。半自動(dòng)快換形式（見(jiàn)圖8）主要借助于手動(dòng)夾具快換小車（見(jiàn)圖9）人工輔助進(jìn)行夾具快換。

全自動(dòng)快換柔性生產(chǎn)線如圖10所示，主要由夾具和變位機(jī)快換接口、夾具立體存放庫(kù)和夾具自動(dòng)快換小車組成。工作站兩端均設(shè)置卷簾門，一端進(jìn)行夾具快換，另一端人工裝卸件。

變位機(jī)與夾具采用快換模塊連接如圖11所示，變位機(jī)與夾具側(cè)均配備氣/電快換模塊。將機(jī)器人放置到變位機(jī)上，變位機(jī)與夾具的連接采用ATC快換形式，可實(shí)現(xiàn)夾具的快速切換。

4 機(jī)器人焊接自動(dòng)線的選擇和使用

隨著國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)自動(dòng)化水平的提高，各大廠家紛紛采購(gòu)機(jī)器人焊接自動(dòng)線，但往往生產(chǎn)線不能達(dá)到預(yù)期的生產(chǎn)效率。原因是對(duì)自動(dòng)線認(rèn)識(shí)不足，機(jī)器人焊接自動(dòng)線雖然能提高生產(chǎn)效率，但如何使用和選擇好生產(chǎn)線、提高生產(chǎn)效率，主要包括“人”“機(jī)”“料”“法”四個(gè)方面。

（1）“人”是指生產(chǎn)線操作人員、設(shè)備維護(hù)人員的專業(yè)水平。因?yàn)樽詣?dòng)線上使用了大量的機(jī)器人、變位機(jī)、自動(dòng)夾具、自動(dòng)物流設(shè)備以及PLC控制系統(tǒng)，因此對(duì)操作者和維護(hù)者的專業(yè)水平提出了更高的要求。機(jī)器人焊接自動(dòng)線需要按使用要求進(jìn)行定期的維護(hù)保養(yǎng)，這關(guān)系到生產(chǎn)線的使用壽命和故障率。在設(shè)備產(chǎn)生故障時(shí)需要進(jìn)行準(zhǔn)確的故障排查，減少停產(chǎn)時(shí)間。

圖9 手動(dòng)夾具快換小車

圖10 全自動(dòng)快換柔性生產(chǎn)線

圖11 全自動(dòng)柔性線夾具及變位機(jī)快換接口

（2）“機(jī)”是指機(jī)器人焊接線的設(shè)備選擇。自動(dòng)化生產(chǎn)線設(shè)備之間均存在聯(lián)動(dòng)關(guān)系，因此某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，可能導(dǎo)致全線停產(chǎn)，因此設(shè)備品牌的選擇和匹配尤為重要。

（3）“料”是指焊接沖壓件質(zhì)量。機(jī)器人焊接自動(dòng)線對(duì)沖壓件的一致性、沖壓件匹配后焊道的一致性及焊縫間隙要求更高，因此建議廠家在選擇機(jī)器人焊接自動(dòng)線時(shí)先要提高自身的沖壓件水平。

（4）“法”是指生產(chǎn)線方案選擇和工藝規(guī)劃。在選擇機(jī)器人焊接自動(dòng)線方案時(shí)需要考慮以下方面：

a.首先機(jī)器人焊接自動(dòng)線較獨(dú)立的機(jī)器人焊接站成本投入高，生產(chǎn)線制造周期長(zhǎng)，對(duì)沖壓件的質(zhì)量要求高。因此對(duì)于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝要求簡(jiǎn)單、生產(chǎn)節(jié)拍長(zhǎng)、沖壓件質(zhì)量差、預(yù)算少、工期短的項(xiàng)目建議采用獨(dú)立機(jī)器人焊接站；對(duì)于產(chǎn)品工藝復(fù)雜、節(jié)拍短、投入高、周期長(zhǎng)，要求操作工數(shù)量少的適合機(jī)器人自動(dòng)焊接線。

b.其次，根據(jù)產(chǎn)品的長(zhǎng)期規(guī)劃和物流形式考慮不同的規(guī)劃方案。例如一條十萬(wàn)產(chǎn)能的生產(chǎn)線，既可以考慮一次規(guī)劃成十萬(wàn)產(chǎn)能生產(chǎn)線，也可考慮規(guī)劃成兩條五萬(wàn)產(chǎn)能的生產(chǎn)線。在物流形式上也需要根據(jù)客戶現(xiàn)場(chǎng)的廠房布局考慮采用雙邊物流還是單邊物流，下料從一端下料還是從中間下料。具體采用哪種方案形式，需要根據(jù)設(shè)備投資、操作人員數(shù)量、占地面積、自動(dòng)化水平綜合考慮。這里主要提一種情況，對(duì)于采用雙工位A/B面相同夾具的方案，需要考慮A/B面夾具的加工制造誤差帶來(lái)的調(diào)試誤差，若組合較多則需要考慮將A/B面夾具焊接工件進(jìn)行區(qū)分，避免A/B面夾具混線生產(chǎn)造成產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。

c.最后，自動(dòng)線在規(guī)劃時(shí)還需考慮緩存和產(chǎn)品的冷卻，緩存主要是為了減少自動(dòng)線停線次數(shù)，冷卻是為了減少焊接變形對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響。

幾種常用的自動(dòng)線布置方案如圖12所示。

規(guī)劃?rùn)C(jī)器人焊接自動(dòng)線工藝時(shí)需考慮以下方面：

（1）首先是工藝規(guī)劃時(shí)應(yīng)考慮各工序的節(jié)拍平衡，因?yàn)樽詣?dòng)線中只有各工序生產(chǎn)節(jié)拍整條生產(chǎn)線利用率才能達(dá)到最大，方案布置時(shí)盡量避免瓶頸工序增加生產(chǎn)線的等待時(shí)間。

（2）其次是減少每一工序焊接時(shí)零件的數(shù)量，焊接量過(guò)多產(chǎn)生的焊接變形會(huì)導(dǎo)致夾具的設(shè)計(jì)困難，自動(dòng)工裝焊接完工件無(wú)法打開(kāi)，以及工件焊接變形導(dǎo)致尺寸位置偏差，工件無(wú)法自動(dòng)傳輸?shù)葐?wèn)題。

在進(jìn)行工藝分序時(shí)需要考慮工件的焊接順序，保證所有的焊道均可實(shí)現(xiàn)最佳的焊接姿態(tài)；將具有相互位置關(guān)系的零部件放到同序焊接；將焊接變形影響大的關(guān)鍵零部件放到后序焊接，以減少焊接變形對(duì)尺寸的影響。

5 展望

圖12 機(jī)器人焊接自動(dòng)線方案布置

隨著中國(guó)汽車消費(fèi)水平的不斷提高、市場(chǎng)的不斷增長(zhǎng)，中國(guó)的汽車產(chǎn)業(yè)處于經(jīng)歷飛速發(fā)展的階段，各大國(guó)際知名汽車品牌紛紛在國(guó)內(nèi)投資建廠，圍繞這些汽車主機(jī)廠的知名汽車零部件生產(chǎn)廠家也相繼在國(guó)內(nèi)建廠并不斷投入新的生產(chǎn)線，國(guó)內(nèi)的汽車廠商如長(zhǎng)城汽車、長(zhǎng)安汽車、吉利、比亞迪等也紛紛推出自主研發(fā)的新車型、擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。中國(guó)的汽車零部件生產(chǎn)廠家急需質(zhì)量穩(wěn)定、自動(dòng)化程度更高的機(jī)器人生產(chǎn)線。在這樣的需求之下，自動(dòng)化、智能化、柔性化機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線必將引領(lǐng)中國(guó)汽車零部件產(chǎn)業(yè)邁向工業(yè)4.0、中國(guó)制造2025的新階段。

Robot automatic arc welding line

YE Kun
（YASKAWA Shougang Robot Co.，Ltd.，Beijing 100176，China）

Robot automatic arc welding line is a production system which uses robot，welding equipment and auxiliary equipment to automatically complete the welding process of products，which is called"robot welding automatic line".The system is composed of digital welding machine，welding robot，pneumatic clamping fixture，servo positioner，handling robots，automatic logistics equipment，automatic marking equipment，automatic test equipment，PLC control system，two-dimensional code recognition equipment，RFID equipment，MES computer intelligent identification management system，database system，software tooling automatic switching system composition，the full realization of the automation，intelligent and flexible production of auto parts.The production line reduces manual intervention and improves the automation level.At the same time，it provides a solid guarantee for stabilizing product quality and achieving customized production.The automatic，intelligent，flexible key technology of robot welding automatic line and how to choose and use robot welding automatic line are expounded.

robot automatic arc welding line；automation；intelligence；flexibility

TG409

A

1001－2303（2017）08－0030-08

10.7512/j.issn.1001-2303.2017.08.06

2017-07-28

葉 坤（1981—），男，高級(jí)工程師，學(xué)士，主要從事工作機(jī)器人系統(tǒng)非標(biāo)項(xiàng)目管理工作。E-mail：yekun@ysr-motoman.cn。

本文參考文獻(xiàn)引用格式：葉坤.機(jī)器人自動(dòng)化弧焊生產(chǎn)線[J].電焊機(jī)，2017，47（08）：30-37.