隨著汽車制造技術的發展，焊接產品制造的自動化、柔性化與智能化成為必然的發展趨勢。焊接機器人由于具有通用性強、工作可靠的優點，越來越受到人們的重視，目前，機器人系統已在轎車生產中得到廣泛應用。某汽車生產集團與唐山松下產業機器有限公司共同開發的橋殼生產線，完全替代了其原有的手工生產線，成為目前國內自動化程度最高的橋殼生產線之一。

生產線機器人系統的構成

該生產線主要用于輕型卡車車橋橋殼的生產，在選擇生產線設備時，需要考慮的主要內容包括：

1、提高生產效率，滿足用戶生產要求，達到預期產量。

2、生產線柔性化，可實現短時間內在多個產品類型之間快速切換。

3、以高度自動化降低工人勞動強度，改善工作環境。

4、提升產品品質，增加用戶產品在同行業內的市場競爭力。

在生產線中主要采用了“Y”形焊縫/三角板內焊縫焊接機器人工作站、機器人等離子切割工作站和彈簧座/減震器支架/法蘭盤焊接機器人工作站。

機器人工作站

1、“Y”形焊縫/三角板內焊縫焊接機器人工作站。

圖1“Y”形焊縫/三角板內焊縫焊接機器人工作站

根據橋殼“Y”形焊縫/三角板內焊縫的分布特點，采用三機器人同時施焊，這樣可以有效控制焊接變形，并在很大程度上提高生產效率。該機器人工作站采用自動上、下料。作業時，待焊工件由自動輸送線流入相應的位置，裝卸工件處自動對中定位裝置將其定位、舉升分中裝置分中并舉升、電動卡盤夾緊，分中裝置放松、舉升裝置落下，水平回轉工位變換裝置180°變位，將工件送入到焊接工位（同時將已焊接完成的工件送出到裝卸位置），三臺機器人系統開始自動焊接，上面“Y”形焊縫焊接完成后，氣動翻轉180°，三臺機器人系統開始自動焊接另一面“Y”形焊縫。焊接結束后，水平回轉工位變換裝置再次180°變位，將工件送入到焊接工位軸向定位及舉升裝置舉升并分中、電動卡盤松開，軸向定位及舉升裝置落下并退回，工件落在動力滾道上，由動力輥道后段將其送出工作站。同時，待焊工件由自動輸送線流入相應的位置，開始進入下一循環。

2、機器人等離子切割工作站。

圖2 機器人等離子切割工作站

采用機器人空氣等離子切割機代替傳統的手工火焰切割，切割速度快、切口表面光滑、垂直度好，切割效率有大幅度提高。該機器人工作站采用自動上、下料。作業時，待割工件由自動輸送線流入相應的位置，自動對中定位裝置將其定位、舉升分中裝置分中并舉升、電動卡盤夾緊，分中裝置放松、舉升裝置落下，機器人切割系統開始自動切割，上面切割完成后，氣動翻轉180°，機器人切割系統開始自動切割另一面。切割結束后，軸向定位及舉升裝置舉升并分中、電動卡盤松開，舉升分中裝置退回并落下，殼體落在固定滾道上，由人工將殼體從固定滾道滾入線外， 一個循環結束。

3、彈簧座/減震器支架/法蘭盤焊接機器人工作站。

圖3 彈簧座/減震器支架/法蘭盤焊接機器人工作站

根據該工件焊縫布局，采用雙機器人同時焊接，可有效提高焊接效率、保證焊接質量。該機器人工作站采用自動上、下料。作業時，待焊工件由工裝板自動輸送線流入相應的位置，移載機將工裝板上殼體夾持住并移到焊接夾具上，夾具自動分中并兩端定位，夾緊兩端，雙機器人系統開始自動焊接。焊接結束后，夾具松開，分中裝置退回，移載機夾持住殼體并移載到工裝板自動輸送線相應的位置，經檢測開關確認后，工裝板自動輸送線移動并輸送至下一工序，一個循環結束。

電器控制系統

1、采用日本三菱FX2N系列作為控制核心；

2、系統配有人機交互界面（觸摸屏為PRO FACE），能夠完成工作類型選擇、運行狀態顯示、系統信息顯示、手動控制系統、緊急停止、報警解除等操作；

3、具有保護氣壓力異常、PLC異常等異常情況的聲光報警功能；

4、主要由系統控制柜、操作盤（觸摸屏）等構成。
為了保證系統穩定可靠，PLC采用I/O與機器人進行信號交互和對系統夾具的控制，避免了外界干擾帶來的影響。

機器人焊接與切割系統

機器人型號為Pana-Robot VR-006GⅡ，該型號具有6軸獨立關節，運動平滑靈活，效率高、可靠性好，動作范圍更廣泛。在業內最先采用裝載Windows CE系統的控制器：大型液晶顯示畫面更加清晰，中英文顯示，配備IT通信接口，可聯網，使用64位CPU處理速度更快，通過選裝最多可控制27軸，標準存儲容量更大（可達40000點），并可以與先進的數字焊機通信，數字化設定焊接條件。高性能、數字化的機器人焊接系統具有焊接品質監測功能（CO2/MAG焊接時）、焊接擺動功能（6種類型）、再引弧功能（CO2/MAG焊接時）、粘絲自動解除功能（CO2/MAG焊接時）、搭接功能、焊槍校正功能及其它擴展功能。“Y”形焊縫/三角板內焊縫焊接機器人工作站中，三臺機器人全部采用天吊安裝模式，大大節省了工作站的空間，使得整個系統更加緊湊。
焊接電源的型號為YD-500RF2。唐山松下引進日本先進的控制技術，開發生產的微機控制逆變式CO2/MAG半自動焊機采用了IGBT逆變整流電路，控制精度高、焊接穩定性強，適合碳鋼、低合金鋼、不銹鋼等金屬材料的CO2/MAG氣體保護焊工藝。
切割機的型號為YP-100PS。唐山松下引進日本松下的YP-100PS空氣等離子切割機采用S.C.R（晶閘管）控制高性能的空氣等離子切割電源，額定負載持續率高達60%。其性能特點包括：

1、改進的新型割炬延長了割咀、電極等易耗品的使用壽命；

2、切割口窄小，切斷面光潔美觀、無掛渣，切割速度快、效率高；

3、加有引導電弧電路，由非轉移到轉移弧的瞬間引弧性能優異；

4、可采用接觸式或非接觸式切割方式，可手工切割和沿著軌道進行自動化切割，操作簡便、性能穩定，且切割精度高（非接觸式切割優于接觸式切割）；

5、切割速度達10～330cm/min，鋼板越薄，切割速度越快，當切割電流和切割速度達到最佳配合時，切割口質量最佳，效果最好。

機器人工作站特點

作為整條生產線的核心工位，這三臺機器人工作站的特點得到充分發揮，其主要包括：

1、機器人工作站的無人化操作。通過機器人系統與動力滾道和移載機配合，實現了上料、焊接和下料的自動化。系統故障自診斷可通過聲光報警及故障代碼顯示。

2、機器人工作站的柔性化。

（1）工裝夾具結構簡單、適用范圍廣，在簡單調整夾具后可以適應用戶的所有工件。

（2）工裝夾具與安裝支座連接標準化，以適應柔性生產的要求。

（3）更換生產工件種類時，只需在觸摸屏上選擇相應的工件號即可，系統會自動調用相應的程序。

3、機器人工作站的安全性。

（1）采用全封閉式機器人防護房，配有煙塵凈化裝置。

（2）防護的安全門配有檢測開關。在自動工作狀態下，如果有人進入防護房內，機器人及變位機自動停止運轉。
在橋殼生產過程中，松下機器人的應用于克服了以往手工焊接/切割中的不確定性因素對焊接/切割質量的影響，提高了產品質量和可靠性，降低了工人勞動強度，改善了工作環境，并且實現了焊接參數的在線調整和焊縫質量的實時控制。由于采用了三機器人、雙機器人協調同時焊接，焊接效率大幅提高，焊接變形也得到有效控制。

綜上所述，機器人系統的應用為汽車制造業大批量、高效率、高質量進行流水線汽車制造提供了有利保障。近年來，隨著中國汽車制造產業自動化流水線作業方式逐漸普及，松下機器人系統在國內汽車制造業的應用得到推廣，尤其在機器人焊接領域，為國內汽車制造業提供了強有力的技術支持。未來，我們將不斷學習先進技術，不斷推出新產品，為中國汽車制造業的快速發展貢獻自己的力量。