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机器人领军焊接自动化详细介绍

编辑:天津大桥焊材集团有限公司  时间:2012/03/15  字号:
摘要:机器人领军焊接自动化详细介绍

  随着近年来中国制造业的良好持续开展,带来了焊接行业的绝后繁荣。特别是自胜利举行北京•埃森焊接展20年来,受益最大的当数国内众多努力于在焊接范畴开展的企业,他们经过这一平台不只很好地展现了企业的产品和品牌形象,更给这些企业与国际同类产品同台竞技和学习的时机,对推进中国焊接工业的开展产生了深远影响。焊接机器人作为焊接自动化的新锐,在进步企业的消费效率和产质量量稳定性方面扮演着越来越重要的角色。

  典型的焊接机器人系统有如下几种方式:焊接机器人工作站、焊接机器人消费线、焊接专机。焊接机器人系统属于柔性制造系统(FMS),普通合适中、小批量消费,被焊工件的焊缝能够短而多,外形较复杂。该焊接系统特别合适产品种类多,每批数量又很少的状况。而焊接专机则合适批量大,改型慢的产品,而且工件的焊缝数量较少,外形规矩的状况,至于选用哪种自动化焊接消费方式,需依据企业的实践状况而定。

  据统计,目前全世界已有近140万台机器人投入运用,其中用于完成各种焊接作业的焊接机器人占全部机器人的40%以上,而企业所应用的机器人根本上只作弧焊及点焊运用(MIG/TIG),分别占53%和46%,用于其他焊接办法的机器人极少。目前我国的焊接机器人主要集中在汽车、摩托车及工程机械三个主要行业。汽车制造及汽车零部件制造业中所具有的焊接机器人占全部焊接机器人的65%,在摩托车行业和工程机械行业中分别占15%和16%,其他行业仅占4%。我国工业消费中应用的焊接机器人90%以上都是五轴或六轴关节式机器人,但也有一些直角坐标式三轴或五轴机器人。90%以上的焊接机器人应用集中在我国的东部地域,即东北、华北、华东及中南地域。华东是应用焊接机器人最多的地域,占37%。上海具有的焊接机器人最多,占全国的19%,主要以弧焊为主;长春市的焊接机器人数量名列全国第二,占全国的17%,主要以点焊为主。由此可见,上海和长春这一南一北的两个城市是全国在消费中应用机器人的领头羊。

  一、焊接机器人开展进程

  我国于20世纪70年代末开端研制焊接机器人,素有中国机器人“摇篮”佳誉的沈阳新松机器人自动化股份有限公司在国内率先展开机器人理论与应用研讨。在科技部“863”机器人方案主题的支持下,90年代开端停止具有应用前景的机器人研讨,在国内机器人最早应用于工程机械行业,并于1990年顺利研讨胜利中国首台工业机器人通用控制器,随后停止小批量消费应用。1995年,新松公司又开发胜利中国首台四自在度点焊机器人,该机器人系统是新松公司针对焊接面包车底底板开发的,机器人操作机采用交流伺服电机驱动,减速安装则采用先进的RV减速器,在保证操作机高性能前提下,又使之成为免维护机器人操作。控制系统则采用新松公司具有自主版权的SIA-GRC高性能控制器,操作烦琐,性能优良。该机器人系统已胜利应用于松辽汽车公司和金杯客车股份有限公司的汽车消费线上。沈阳新松机器人自动化股份有限公司被国度发改委和科技局部别命名为“机器人国度工程研讨中心”、“国度863方案智能机器人主题产业化基地”、“国度高技术研讨开展方案成果产业化基地”。从技术方面来说,中国的机器人技术在世界机器人界已有一席之地,奠定了独立自主开展中国机器人事业的根底;从社会经济角度来看,中国机器人技术的开展,为中外机器人产品翻开中国市场准备了物质和人员条件。同时也标志着我国的机器人应用真正开端走向适用化阶段。

  二、焊接机器人应用现状

  “十五”期间是焊接机器人产业开展的一个关键转机点。经过多年的研讨开发,市场需求在“十五”初期也有了一个“井喷式”的开展,中国的焊接机器人的需求量每年以15%~20%以上的速度增长,具有量约为3000〜4000台,年需求量在1000台左右。主要集中汽车、摩托车和工程机械3个重要行业,并且90%以上属于5或6轴关节式机器人。

  新松机器人公司以关键技术攻关、自主产品开发、应用工程示范为技术道路,将各类汽车车身自动冲压线、白车身焊装线、汽车总装线、发起机装配线、工装夹具及保送系统的设计制造;焊装线钢构造、管网工程的设计制造;焊装线工艺设计、平面布置、机器人选型、机器人用自动焊钳设计与选型、非标机械配备、辅具、控制系统的设计制造与消费工艺调试等方面的先进配备技术胜利应用于企业实践消费,开发出了适用性强、系统稳定牢靠、操作烦琐、工艺构造性良好、经济高效的系列配备消费线,在机器人弧焊、点焊系统总体设计和应用工程的施行过程中,积聚了丰厚的消费线设计与机器人系统集成技术。迄今,新松公司完成的弧焊、点焊机器人工作站,各种装焊线等机器人自动化应用工程已超越1000多台套,处理了国内众多企业消费配备技术难题,提升了在国际舞台上的抗衡才能,为中国企业的起飞乃至民族工业的开展起到了火上浇油的作用。典型应用如下:

  1.一汽轿车点焊机器人应用工程

  由新松公司自行开发研制的6台RD120—A型点焊机器人,以及新松公司II型电阻焊控制器,完成一汽轿车的小红旗、世纪星2种车型的车身组焊线中车身前、后风窗和左、右车门点焊焊装工作交钥匙工程,均匀每台机器人完成焊点90点,消费节拍小于3min,两班制消费最高年产可达10万辆,消费线为滑撬式车身挪动方式,可完成机器人与消费线间通讯,完成挪动传输、定位夹紧、平安互锁,并具有启动、暂停及机器人原位、运转状态等监控功用,完成焊接车身记数和自动修磨焊钳功用,机器人与电阻焊控制器配合运用,可完成焊钳打点、双行程焊钳开闭等动作,同时具有对气压、冷却水流量等焊接运转参数的自动监控功用,以便保证焊点质量和焊接作业平安、牢靠。一汽轿车点焊机器人应用工程于2000年12月顺利经过由国度科技部和国度863方案结合办公室组织的验收,并得到极高评价,可谓我国工业机器人产业化和机器人工程应用的重要里程碑,标志着沈阳新松机器人自动化股份有限公司曾经控制了点焊机器人研制开发的关键技术,并具有了设计和承揽大型综合性汽车车身焊装机器人消费线项目的才能。

  2.大连华克-吉莱特汽车消声器弧焊机器人工作站

  从1998年至今,新松公司为大连华克-吉莱特汽车公司开发的多达十几个汽车消声器弧焊机器人工作站,其中焊接汽车发起机排气岐管焊接总成工作站采用双变位机布置构造,变位机放管件与法兰点焊夹具,在另一变位机放焊接总成夹具。这样布置合理地布置机器人工作时间,减少辅助时间,进步工作效率。夹具装置在两轴变位机上,两轴变位机包括垂直战争行程度面的两个伺服回转轴,其任何位置可停,它完整由机器人系统控制,可与机器人完成谐和运动保证焊接工件的焊缝一直处于最佳焊接位置。

  3.重庆驰骋前托梁总成机器人弧焊工作站

  本工作站为重庆驰骋轻型汽车部件股份有限公司拜托沈阳新松机器人股份有限公司设计的焊接机器人系统。工作站根本配置日本OTC EX—MV6机器人机控制器、CPDRA—501水冷高速焊接系统、头尾架式变位机、PLC总体控制系统及其他周边辅助控制设备等。工作站完成了焊接自动化,在设备正常工作时,操作工人只需求按动启动按钮机器人就能够依照程序工作。在呈现工件夹紧不到位等状况时,工人还能够经过夹具上的手动按钮停止调整操作。周边设备和焊接过程的逻辑控制由外部的PLC总体控制完成,机器操作机和外部轴上的夹具在焊接示教程序中能够完成同时、同步的插补谐和工作,从而完成空间曲线焊缝的连续焊接。

  4.上海汇众弧焊机器人焊接消费线

  采用机器人替代工人手工停止焊接作业是我国汽车及汽车零部件等行业开展趋向,是进步焊接质量和消费效率、降低本钱增加经济效益、改善工作环境减轻工人劳动强度、发明良好企业形象的重要手腕,对我国汽车工业的久远开展具有非常重要意义。新松公司为上海汇众汽车制造有限公司设计制造的由12台弧焊机器人组成的机器人焊接消费线,是为上海汽车工业公司配套消费的桑塔纳轿车转向器、减振器,别克轿车减振器等部件。该线还配有10套回转工作台、1套翻转工作台、39套焊接夹具等,可年产桑塔纳汽车配件30万套,别克轿车配件10万套。该线焊接质量稳定,适于多种类、多工艺和不同批量的自动化柔性消费,经济效益显著。

  2002年,新松公司给芜湖市汽车工业的龙头企业——上汽集团奇瑞汽车有限公司提供了8台机器人焊接系统,使奇瑞轿车噪声降低4个分贝,产质量量超越了同行业提供的消费线消费的产品。由于牢靠的工程质量和完善的售后效劳,上汽集团又与新松公司签定了B11底盘件消费线,加长车白车身焊装线,A11车型AGV发起机装配线等供货合同,以组成扩建工程中的焊接和装配消费线。中国第一汽车集团青岛汽车厂,是中国第一汽车集团公司全资子公司,国度大型企业。我公司为该厂设计的由14台点焊机器人组成的驾驶室机器人焊装线是第一条由国内企业自行设计、施行的整车厂机器人点焊消费线,由于该消费线的顺利运转,进步了产品的焊接质量和稳定性,降低了劳动强度,进步了消费效率,处理了关键性的技术难题,因而得到客户高度评价。

  公司正是凭仗多年专业经历与对客户诚信效劳,使公司的机器人技术配备的性价比在业界一直处于抢先位置,其行业位置不时得到稳固和提升。

  三、焊接机器人技术现状

  近几年,焊缝跟踪控制系统中弧焊机器人的控制器正由专用的控制器向基于PC机的开放通用型控制器过渡。PC机与焊缝机器人的分离应用,不但可以处理专用控制器计算担负重、实时性差等问题,同时可以将图像处置、最优控制、人工智能等先进的研讨成果应用到该系统的实时操作中。另外,PC机具有良好的开放性、联网性、规范的总线构造及规范接口等,能够突破机器人专用控制器构造封锁的场面,开发出构造开放、功用模块化的规范化焊接机器人系统。

  随着人工智能技术的开展,神经网络和含糊逻辑技术的交融已成为当前焊接机器人技术的研讨热点。神经网络具有很强的自学习、自顺应、大范围并行运算和准确计算的才能,而含糊逻辑在专家可预见的范畴上有很好的收敛性,在停止含糊量的运算上有优势。因而,二者分离能够优势互补,从而大大进步综合性能。神经网络含糊控制器的快速实时算法、稳定性、鲁棒性等问题,需求分离弧焊机器人系统及弧焊工业加以深化的研讨。

  目前的工业消费系统正在向大型、复杂、动态和开放的方向开展,为理解决在传统工业系统和多机器人技术相分离的许多关键问题上遇到的严重应战,人们采用了将散布式人工智能和多智能体系统理论充沛应用于工业消费系统和和多机器人系统——多智能体机器人系统。焊接是工业消费的一大范畴,焊接机器人的开展根本上同步于整个机器人行业的开展。所以,多智能体机器人的研讨与开展将要很快应用于焊接机器人范畴。随着工业消费系统向大型、复杂、动态和开放的方向开展,多智能体焊接机器人系统终将成为热点的研讨范畴。

  四、焊接机器人的开展趋向

  2006年,焊接机器人具有量到达8000多台,年具有量将打破1500台。“十五”期间焊接机器人的总需求量约为3000台,估计到2010年工业机器人具有量奖到达17300台,2015年将到达十几万台(套)。为保证企业的产品与技术与世界程度同步开展,新松公司充沛应用本身的技术优势和行业位置,除了开发具有自主学问产权机器人自动化系列产品外。公司还与国外众多知名的机器人公司构成了严密的商业协作同伴关系,紧紧盘绕客户需求,公司把国外先进的机器人自动化技术、产品与本身强大的研发设计才能、先进的技术配备与完善的效劳体系停止圆满整合,充沛发挥各自的技术和资源优势,为客户提供完好的技术处理计划和交钥匙工程,保证了公司的产品技术程度一直与世界先进程度同步,为广阔客户提供最大增值效劳,构成了以机器人和先进配备为主体的中心技术,从而构成了较强的综合竞争优势和差别化比拟竞争优势。

  正是随同着北京•埃森焊展20年的进程,我国的焊接机器人市场也迎来的史无前例的机遇,对将来大量采用焊接机器人的消费企业在高技术、高质量、低本钱条件下必将取得高速开展,真正完成了与国际接轨,也必将为民族工业的开展带来新的活力。

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