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焊接机器人助力柔性化生产
2016-04-26 00:00


图1  FANUC R-2000iB机器人进行螺柱焊接

在汽车的四大工艺以及关键零部件的生产中,由于生产环境的危险性和工序的复杂性,工业机器人的参与大大提高了生产安全性和工作效率。本文以FANUC的多功能智能型机器人在汽车零部件焊接线上的应用实例,展示了现代机器人系统在柔性化生产系统中的重要作用。

机器人焊接使汽车零部件的焊接质量得到了极大的改善,有效地提高了企业的生产效率,在汽车工业中的应用代表了焊接工艺的一个新发展方向。

作为全球最多样化的FA(工厂自动化)、机器人和智能机械的制造商,FANUC始终专注于机器人和智能机器的研发,这种专注确保了FANUC在技术、研发和产品等方面均处于领先地位,成为专业而深入的“机器人专家”,为不同的用户提供快捷周到的服务,灵活响应客户的定制需求。

本文以FANUC的多功能智能型机器人在汽车零部件焊接线上的应用实例,展示了现代机器人系统在柔性化生产系统中的重要作用。

TCP自动校零技术

如图1所示,某汽车零部件厂在生产底盘零部件、座椅骨架、导轨、消声器以及液力变矩器等焊接件时,采用FANUC R-2000iB型智能机器人进行螺柱焊接工序。FANUC R-2000iB系列负重能力与可达范围组合丰富,可满足车身车间绝大多数的应用需求,配合功能强大的FANUC R-30iA控制器,是车身车间机器人的首选机型。

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图2  搬运机器人与焊接机器人协同工作

FANUC R-2000iB型智能机器人采用了目前最先进的TCP(Tool Center Point,工具中心点)自动校零技术,TCP自动校零是用在机器人焊接中的一项新技术,它的硬件设施是由一梯形固定支座和一组激光传感器组成。当焊枪以不同姿态经过TCP支座时,激光传感器将记录下的数据传递到CPU与最初设定值进行比较与计算。当TCP发生偏离时,机器人会自动运行校零程序,自动对每根轴的角度进行调整,并在最短的时间内恢复TCP零位。采用该技术在实际生产中可避免发生焊枪与夹具之间的碰撞等不可预见性因素导致的TCP位置偏离问题。

多部机器人的协同工作

如图2所示,一部FANUC R-2000iB型机器进行搬动工序,一部FANUC R-2000iB型智能机器人进行点焊工序,两部机器人进行同步协调和配合工序。两部机器人之间的配合所体现的主要优点是能适应各种不规则焊缝的焊接,但缺点是由于两部机器人配合的不协调所导致的故障率较高。本场合采用了最先进的新一代机器人控制器FANUC R-30iA,其具有性能高、响应快及安全性强等特点,并且作为惟一集成了视觉功能的机器人控制器,克服了多台机器并行工作可能带来的配合问题。FANUC R-30iA控制器在一个单机系统或多机系统上实现简单和柔性控制,集成传感器的硬件,简化系统的集成,提高机器人的运动性能,提高了汽车零部件加工的生产效率。


图3  汽车零部件焊接自动线

视觉传感技术助力自适应控制

如图3所示,该汽车零部件的自动化生产线由多部FANUC机器人的焊接系统、冲压系统、涂胶系统、测量系统、搬运系统和悬挂输送链组成,由多部机器人之间的同步配合来完成一个汽车零部件产品的焊接、冲压及涂胶等工序。由于FANUC机器人具有业内惟一一家自主研发的视觉传感技术,避免了采用第三方视觉传感器系统带来的不兼容性,因此在部件加工过程中能够自动识别焊缝位置,在空间中寻找和跟踪焊缝,寻找焊缝起、终点,实现焊枪跟随焊缝位置的自适应控制。

结语

焊接机器人是非常成熟的工业产品,在汽车制造业将得到广泛的应用。随着汽车市场竞争的加剧,新车型的推陈出新,要求机器人系统必须高度的柔性化。虽然,焊接机器人在我国汽车制造业已得到了大量的应用,但在自动化程度极高的生产应用方面仍有很多问题需要机器人系统集成商与汽车制造商共同探讨和改善。

 
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