1、前言

隨著社會的發(fā)展和科技的進步，機器人在社會各個領(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)機器人。工業(yè)機器人自60年代初問世以來，經(jīng)過了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)自動化中主要的機電一體化設(shè)備。

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

1) 容易實現(xiàn)生產(chǎn)過程的完全自動化。
2) 對生產(chǎn)設(shè)備的高度適應(yīng)能力。

2、焊接機器人

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

3、接機器人在長安汽車股份公司的應(yīng)用

3．1、KUKA機器人在十萬輛面包車焊接線上的應(yīng)用

1996年，長安汽車股份公司新建十萬輛SC6331系列微型面包車焊接生產(chǎn)線，該線首次引進德國KUKA公司的KRC32型6軸氣動點焊機器人，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)時間長、勞動強度大、設(shè)備故障率高、焊點質(zhì)量不穩(wěn)定且容易造成碰壓傷，嚴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KUKA點焊機器人后，首先，十萬輛焊接線的生產(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，達到手工焊接線產(chǎn)量的5倍；其次，工人的勞動強度得到大幅降低，工作時間大大縮短，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，操作維護容易，大量節(jié)約了設(shè)備維護人員，節(jié)約了人力資源。

3．2、COMAU、KUKA、OTC機器人在8萬輛長安之星焊接線上的應(yīng)用

在成功引進KUKA焊接機器人后，長安汽車股份公司在SC6350－“長安之星”八萬輛焊接生產(chǎn)線上再次引進焊接機器人，其中包括意大利COMAU公司H4型伺服點焊機器人，意大利COMAU公司H1型螺柱焊機器人，日本OTC弧焊機器人，KUKA公司KRC型檢測機器人。

SC6350八萬輛焊接線上機器人的應(yīng)用水平先進，伺服焊鉗機器人、弧焊機器人、檢測機器人都是目前國內(nèi)汽車行業(yè)機器人應(yīng)用水平最先進的代表。

其中，檢測機器人采用目前國際上先進的在線檢測方式，應(yīng)用檢測技術(shù)世界領(lǐng)先的德國Perceptron公司的檢測設(shè)備與系統(tǒng)穩(wěn)定性最高的德國KUKA機器人相整合，在主線（成車）焊接線的最后一個工位在線實時檢測每一個“長安之星”白車身，以控制車身尺寸精度。檢測系統(tǒng)設(shè)計白車身正常尺寸偏差±2mm，白車身尺寸超差時，生產(chǎn)線將要報警提示，并且檢測系統(tǒng)中將存儲每個白車身的測量數(shù)據(jù)，以供離線分析。

弧焊機器人采用日本OTC公司的DR系列七軸焊機器人，OTC機器人本體設(shè)計小巧，結(jié)構(gòu)簡單明了，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，需要進行圓周焊接，且該部件位置較低，人工焊接勞動強度極大，氣體保護焊又屬于有毒作業(yè)，采用OTC弧焊機器人克服了這些嚴重制約生產(chǎn)、無法保證產(chǎn)品質(zhì)量、損害操作者身體健康的缺點。

另一個值得關(guān)注的是高精度、高可靠性的伺服點焊機器人的引進，該型號機器人選用COMAU公司H4型點焊機器人，整合SIAKY伺服焊鉗系統(tǒng)，焊點焊接質(zhì)量穩(wěn)定、定位精確。伺服焊鉗與氣動焊鉗相比最突出的特點，是在焊接過程中，伺服焊鉗的焊接質(zhì)量高，焊點成形好，極大改善了白車身的焊接質(zhì)量，使“長安之星”當之無愧成為中國的微車精品。

4、焊接機器人的應(yīng)用經(jīng)驗

焊接機器人在長安公司汽車生產(chǎn)線上的應(yīng)用已有七年時間，根據(jù)實際應(yīng)用，以下一些經(jīng)驗供大家一起研究：

4．1、焊接機器人的使用，必須滿足安全要求

焊接機器人能夠代替人類在危險、有害的惡劣環(huán)境中作業(yè)，同時又帶來了另一種潛在的危險，即機器人傷人事故。為此，在焊接機器人在線運行時，絕對不能有人進入其運動安全范圍所在區(qū)域，并且其運動區(qū)域內(nèi)應(yīng)該保證無干涉，這是焊接機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，還要注意焊接機器人的特殊性，采取相應(yīng)可靠的對策。例如現(xiàn)在我們正在使用的安全措施：

(1)為焊接機器人及其周邊設(shè)備安裝安全防護欄，以防止有人進入危險區(qū)域造成意外傷害。

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

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

(4)示教作業(yè)時降低焊接機器人的運動速度，并由經(jīng)過專業(yè)技術(shù)操作培訓(xùn)的人員進行示教。

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

4．2、焊接機器人的控制裝置

雖然焊接機器人本身擁有非常完善的控制系統(tǒng)，但每臺焊接機器人作為一個獨立的自動化設(shè)備系統(tǒng)，在一條生產(chǎn)線或一個生產(chǎn)系統(tǒng)中永遠都只是一個從屬的工作站，必須要有相應(yīng)的外部控制裝置對其進行遠程控制，以適應(yīng)自動化流水作業(yè)生產(chǎn)線上各種自動化設(shè)備之間同步、有序的生產(chǎn)要求。

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

可編程控制器對生產(chǎn)線上包括焊接機器人在內(nèi)的各種自動化設(shè)備的工作進行協(xié)調(diào)與配合，從而有序地實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化。

在線監(jiān)控裝置是操作者與生產(chǎn)系統(tǒng)之間的人機接口，它從生產(chǎn)系統(tǒng)中采集實時數(shù)據(jù)，并可以有條件地對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行實時修改，因而達到實時監(jiān)視生產(chǎn)線現(xiàn)場情況、遠程實時控制生產(chǎn)線運行的目的。使用在線監(jiān)控裝置能夠方便地發(fā)出作業(yè)指令，啟動或停止包括焊接機器人在內(nèi)的所有自動化設(shè)備，并實時了解生產(chǎn)系統(tǒng)的狀態(tài)。

長安公司8萬輛長安之星焊接線上，采用西門子WINCC在線監(jiān)控系統(tǒng)和西門子可編程控制器，所有的焊接機器人除了受自身控制系統(tǒng)的控制自動運行外，還必須接受可編程控制器和WINCC在線監(jiān)控系統(tǒng)的遠程控制，以保證與生產(chǎn)線其它自動設(shè)備的同步運行。