2020年智能焊接机器人生产线建设项目可行性
研究报告
一、项目概况 (2)
二、项目实施的可行性 (2)
1、国家产业政策支持 (2)
2、公司具有良好的品牌优势 (2)
3、公司拥有完善的市场销售渠道 (3)
4、公司具有丰富的技术积累 (3)
三、项目投资概算 (3)
四、项目所需的时间周期和时间进度 (4)
一、项目概况
公司机器人手臂及控制器主要是通过外购引进，为降低生产成本，提高国产化机器人手臂及控制器的占有率，本项目拟装修改造生产车间，购置先进生产设备，进行工业焊接机器人手臂及控制器的生产，将公司自主研发技术运用到生产中，扩大产品市场规模，项目建成后，有助于提升公司产品市场占有率及竞争力，从而促进公司的可持续发展。
二、项目实施的可行性
1、国家产业政策支持
本项目主要生产工业机器人手臂及控制器，可有效推进国内焊接机器人产业的发展、推进国产工业焊接机器人的产业化进程、促进公司研发成果转化、促进工业焊接机器人的应用，符合《产业结构调整指导目录》（2019年本）、《机器人产业发展规划（2016-2020年）》、《“智能机器人”重点专项2020年度项目专项申报指南》、《关于促进机器人产业健康发展通知》、《浙江省“机器人+”行动计划》等国家及地方产业政策的要求。
2、公司具有良好的品牌优势
公司在行业内具有较高的知名度及较大的品牌优势，可保障本项目的顺利实施。
SBA(Steel Beam Assembler)-H型智能钢装配焊接生产线 钢结构企业，无论轻钢、重钢还是装配式钢结构，其梁（H型钢梁、箱型梁）、柱（H型钢柱、箱型柱、圆管柱）上面都要焊接上各种加劲板、连接板、牛腿等各种部件，这些作业需要在工厂严格按照设计图纸预制，然后到工地现场组装连接。 在钢构件生产制作过程中，焊接作业占有很大比例。H型钢成型焊接如平腹板H型钢的埋弧自动焊、波浪腹板H型钢的气保焊，因为其焊接过程自动化程度较高，生产节拍好计划也好控制。但往H型钢上面焊接加劲板、连接板、牛腿等装配焊接作业因为焊接量大，通常又都是人工组对焊接，则很难计划其生产节拍，只能根据实际进度调整人力的投入量和加班时间。该环节的大量的焊接作业往往成为钢构企业生产进度的瓶颈，影响交货周期的原因十之八九出在这里。 人力成本的高企越来越让企业感到难以承受，但又无法回避。而焊接工的成本尤其沉重和直接，按天计酬，几百块一天，且人员流动大，企业管理成本也必然因此增加。现状如此，企业只有叹息，残喘招架。 工业4.0、工业制造2025、机器人换人、工业化生产的概念可谓应运而生，现状逼迫企业要么转型要么升级。转型谈何容易，小企业具备游击式灵活，但已成规模的企业船大难掉头，往往就只有升级这一条路可走，不走就死，走了可能暂时困难，但前景光明。 本人带着如何实现钢结构的智能化生产这样一个课题去欧洲考察。在波兰看到了奥地利之门(Zeman)公司生产的SBA的生产过程，顿时眼前一亮。钢结构智能化生产是可以实现的。H型钢装配焊接作业能实现机器人换人。能做到提高效率和精度，又能降低人力成本。希望国内装备制造企业能尽快研发出SBA类的产品，以促进钢结构企业的顺利升级。
机器人焊接成套装备及其自动化生产线项目工程技术方案 一、工艺技术方案的选用原则 1、对于机器人焊接成套装备及其自动化生产线生产技术方案的选用，遵循“技术上先进可行，经济上合理有利，综合利用资源”的进步原则，采用先进的集散型控制系统，由计算机统一控制整个生产线的各工艺参数，使产品质量稳定在高水平上，同时可降低物料的消耗。严格按行业规范要求组织生产经营活动，有效控制产品质量，为广大顾客提供优质的产品和良好的服务。 2、在工艺设备的配置上，依据节能的原则，选用新型节能型设备，根据有利于环境保护的原则，优先选用环境保护型设备，满足该机器人焊接成套装备及其自动化生产线项目所制订的产品方案的要求。 3、根据该机器人焊接成套装备及其自动化生产线项目的产品方案，所选用的工艺流程能够满足该机器人焊接成套装备及其自动化生产线项目产品的要求，同时，加强员工技术培
训，严格质量管理，严格按照工艺流程技术要求进行操作，提高产品合格率。 4、遵循“高起点、优质量、专业化、经济规模”的建设原则。积极采用新技术、新工艺和高效率专用设备，使用高质量的原辅材料，稳定和提高产品质量，制造高附加值的产品，不断提高企业的市场竞争力。 5、项目建设贯彻“三同时”的原则，注重环境保护、职业安全卫生、消防及节能等各项措施的落实。 二、工艺技术方案 （一）工艺技术来源及特点 该机器人焊接成套装备及其自动化生产线项目生产工艺技术拟采用国内成熟的生产工艺，生产技术通过生产技术人员和研发技术人员制定。拟采用的技术具有能耗低、高质量、高环保性的特点，项目所生产的产品已经得到国内外市场很好认可。 （二）技术保障措施 该机器人焊接成套装备及其自动化生产线项目从设计、施
工业机器人在汽车焊接中的应用焊接技术作为制造业的传统基础工艺与技术，在工业中应用的历史并不长，但它的发展却是非常迅速的。焊接机器人是在工业机器人基础上发展起来的先进焊接设备，是从事焊接（包括切割与喷涂）的工业机器人，主要用于工业自动化领域，其广泛应用于汽车及其零部件制造、摩托车、工程机械等行业，在汽车生产的冲压、焊装、涂装、总装四大生产工艺过程都有广泛应用，其中应用最多的以弧焊、点焊为主。 典型的焊接机器人系统有如下几种形式：焊接机器人工作站、焊接机器人生产线、焊接专机。焊接机器人系统一般适合中、小批量生产，被焊工件的焊缝可以短而多，形状较复杂。柔性焊接线特别适合产品品种多，每批数量又很少的情况下采用。焊接专机适合批量大、改型慢的产品，对焊缝数量较少、较长，形状规矩的工件也较为适用，至于选用哪种自动化焊接生产形式，需根据企业的实际情况而定。 在汽车领域的典型应用 纵观整个汽车工业的焊接现状，不难分析出汽车工业的焊接发展趋势为：发展自动化柔性生产系统。而工业机器人，因集自动化生产和灵活性生产特点于一身，故轿车生产近年来大规模、迅速地使用了机器人。在焊接方面，主要使用的是点焊机器人和弧焊机器人。特别是近几年，国内的汽车生产企业非常重视焊接的自动化。如一汽引进的捷达车身焊装车间的13条生产线的自动化率达80%以上，各条线都由计算机(可编程控制器PLC-3)控制，自动完成工件的传送和焊接。焊接由R30型极坐标式机器人和G60肘节式机器人共61台进行，机器人驱动由微机控制，数字和文字显示，磁带记录仪输入和输出程序。机器人的动作采用点到点的序步轨迹，具有很高的焊接自动化水平，既改善了工作条件，提高了产品质量和生产率，又降低材料消耗。 类似的高水平的生产线，在上海、武汉等地都有引进。但这些毕竟还远不能适应我国民族汽车工业迅速发展的需要，我们必须坚持技术创新，大力加速发展高效节能的焊接新材料、新工艺和新设备，发展应用机器人技术，发展轻便灵巧的智能设备，建立高效经济的焊接自动化系统，必须用计算机及信息技术改造传统产业，提高档次。 新松机器人深度服务汽车行业大市场 作为国内唯一的“机器人国家工程研究中心”，新松机器人自动化股份有限公司从事机器人及自动化前沿技术的研制、开发与应用。其系列机器人应用主要涵盖点焊、弧焊、搬运、装配、涂胶、喷涂、浇铸、注塑、水切割等各种自动化作业，广泛应用于汽车及其零部件制造、摩托车、工程机械、冶金、电子装配、物流、烟草、五金交电、军事等行业。目前，机器人系列技术及应用、自动化成套技术装备、仓储物流自动化技术装备已形成新松公司三大主导产业领域，旨在为用户提供卓越的技术和服务。迄今已累计向市场推出了800多台机器人系统，是市场上极具竞争力的“机器人及自动化技术和服务”解决方案提供商，也是国内进行机器人研究开发与产业化应用的主导力量。 新松公司的机器人产业应用主要是承担各类汽车车身自动冲压线、白车身焊装线、汽车总装线、发动机装配线、工装夹具及输送系统的设计制造；焊装线钢结构、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
焊接机器人应用现状及发展趋势 据不完全统计，全世界在役的工业机器人中大约有将近一半的工业机器人用于各种形式的焊接加工领域，焊接机器人应用中最普遍的主要有两种方式，即点焊和电弧焊。图4所示是这两种焊接机器人在工业机器人中所占的大致比例。我们所说的焊接机器人其实就是在焊接生产领域代替焊工从事焊接任务的工业机器人。这些焊接机器人中有的是为某种焊接方式专门设计的，而大多数的焊接机器人其实就是通用的工业机器人装上某种焊接工具而构成的。在多任务环境中，一台机器人甚至可以完成包括焊接在内的抓物、搬运、安装、焊接、卸料等多种任务，机器人可以根据程序要求和任务性质，自动更换机器人手腕上的工具，完成相应的任务。因此，从某种意义上来说，工业机器人的发展历史就是焊接机器人的发展历史。 众所周知，焊接加工一方面要求焊工要有熟练的操作技能、丰富的实践经验、稳定的焊接水平；另一方面，焊接又是一种劳动条件差、烟尘多、热辐射大、危险性高的工作。工业机器人的出现使人们自然而然首先想到用它代替人的手工焊接，减轻焊工的劳动强度，同时也可以保证焊接质量和提高焊接效率。 然而，焊接又与其它工业加工过程不一样，比如，电弧焊过程中，被焊工件由于局部加热熔化和冷却产生变形，焊缝的轨迹会因此而发生变化。手工焊时有经验的焊工可以根据眼睛所观察到的实际焊缝位置适时地调整焊枪的位置、姿态和行走的速度，以适应焊缝轨迹的变化。然而机器人要适应这种变化，必须首先像人一样要“看”到这种变化，然后采取相应的措施调整焊枪的位置和状态，实现对焊缝的实时跟踪。由于电弧焊接过程中有强烈弧光、电弧噪音、烟尘、熔滴过渡不稳定引起的焊丝短路、大电流强磁场等复杂的环境因素的存在，机器人要检测和识别焊缝所需要的信号特征的提取并不像工业制造中其它加工过程的检测那么容易，因此，焊接机器人的应用并不是一开始就用于电弧焊过程的。 实际上，工业机器人在焊接领域的应用最早是从汽车装配生产线上的电阻点焊开始的。原因在于电阻点焊的过程相对比较简单，控制方便，且
汽车车身自动化焊接生产线 1．前言 A3车型是奇瑞公司的战略转型车型，为打造五星安全品质，对该车型提出更加苛刻的质量要求。焊装车身的制造水平提高依赖于先进的焊接设备，公司引进柯马公司的自动化生产线，完成车身下部和车身总成的焊接任务，以符合更高的焊接质量要求。 第一部分 A3自动化生产线设计纲领 第二部分电气控制系统 第三部分点焊机器人系统 第四部分其他系统 4.1滚床系统 4.2OPENGATE 4.3机械化输送悬链和BUFFER 4.4车型识别和生产管理系统 4.5激光检测系统 4.6安全系统 第一部分A3自动化生产线设计纲领 主要负责A3三厢和A3两厢两种车型白车身总成的生产，下部线和主焊线是混线自动化生产线，年产能约为20万辆。 车身下部线完成发动机仓、前地板、后地板等总成零件的拼装焊接工作，适应车身下部高强度的焊接要求。主要由27台机器人完成焊接工作、零件抓取，整条线还包括自动化输送悬链，零件缓存器。 主焊线主要是完成车身下部、侧围、顶盖、包裹架等总成的拼装焊接工作。由滚床、OPENGATE、和31台机器人组成。 主焊线OP130工位为在线激光检测系统，由4台机器人带动激光检测系统，对车身尺寸关键点进行在线检测。 第二部分电气控制系统 A3自动化生产线共有两个部分组成,分为车身下部线和主焊线,有5条空中输送线,工艺流程为发动机仓、前地板、后地板分别由3条输送线输送至车身下部线，车身下部经空中输送至主焊线，然后通过空中输送线输送至调整线。 整条生产线有车型识别系统一套，辊床一套、涂胶设备8套、COMAU机器人62台，采用SICK的安全保护设备，采用带有安全集成功能的CPU 416F-2的西门子PLC。控制部分的采用工业以太网和PROFIBUS（现场总线）连接，见图控制部分示意图。
焊接机器人 焊接机器人定义 焊接机器人是指具有三个或三个以上可自由编程的轴，并能将焊接工具按要求送到预定空间位置，按要求轨迹及速度移动焊接工具的机器。包括弧焊机器人、激光焊接机器人、点焊机器人等。 焊接机器人的组成 焊接机器人主要包括机器人和焊接设备两部分。机器人由机器人本体和控制柜（硬件及软件）组成。而焊接装备，以弧焊及点焊为例，则由焊接电源，（包括其控制系统）、送丝机（弧焊）、焊枪（钳）等部分组成。对于智能机器人还应有传感系统，如激光或摄像传感器及其控制装置等。图1a、b表示弧焊机器人和点焊机器人的基本组成。 接机器人生产线 焊接机器人生产线比较简单的是把多台工作站（单元）用工件输送线连接起来组成一条生产线。这种生产线仍然保持单站的特点，即每个站只能用选定的工件夹具及焊接机器人的程序来焊接预定的工件，在更改夹具及程序之前的一段时间内，这条线是不能焊其他工件的。 另一种是焊接柔性生产线（FMS-W）。柔性线也是由多个站组成，不同的是被焊工件都装卡在统一形式的托盘上，而托盘可以与线上任何一个站的变位机相配合并被自动卡紧。焊接机器人系统首先对托盘的编号或工件进行识别，自动调出焊接这种工件的程序进行
焊接。这样每一个站无需作任何调整就可以焊接不同的工件。焊接柔性线一般有一个轨道子母车，子母车可以自动将点固好的工件从存放工位取出，再送到有空位的焊接机器人工作站的变位机上。也可以从工作站上把焊好的工件取下，送到成品件流出位置。整个柔性焊接生产线由一台调度计算机控制。因此，只要白天装配好足够多的工件，并放到存放工位上，夜间就可以实现无人或少人生产了。 工厂选用哪种自动化焊接生产形式，必须根据工厂的实际情况及素要而定。焊接专机适合批量大，改型慢的产品，而且工件的焊缝数量较少、较长，形状规矩（直线、圆形）的情况；焊接机器人系统一般适合中、小批量生产，被焊工件的焊缝可以短而多，形状较复杂。柔性焊接线特别适合产品品种多，每批数量又很少的情况，目前国外企业正在大力推广无（少）库存，按订单生产（JIT）的管理方式，在这种情况下采用柔性焊接线是比较合适的。 以上是OTC焊接机器人的详细信息，由深圳市骏腾发自动焊接装备股份有限公司（柳州分公司）自行提供，如果您对OTC焊接机器人的信息有什么疑问，请与该公司进行进一步联系，获取OTC焊接机器人的更多信息。 2.OTC 焊接机器人及其应用 1 焊接机器人
摘要 随着科技的发展和工业需求的增加，焊接技术在工业生产中所占据的分量越来越大，而且焊接技术的优良程度直接影响着零件或产品的质量。国焊接机器人应用虽已具有一定规模，但与我国焊接生产总体需求相差甚远。因此，大力研究并推广焊接机器人技术势在必行。 本设计的重点是运用机械原理和机械制造装备设计方法设计焊接机器人的 实践和方法。本次设计，是在了解焊接机器人在国外现状的基础上，进而掌握焊接机器人部结构和工作原理，并对手臂和腕部进行结构设计。合理布置了液压缸。同时了解机器人机械系统运动学及运动控制学。为工业上焊接机器人的设计提供理论参考、设计参考和数据参考，为工业设计者提供设计理论和设计实践的参考。该机器人具有刚性好，位置精度高、运行平稳的特点。 关键字：焊接机器人液压系统机械机构设计
Abstract With the development of technology and the increase in industrial demand, welding in industrial production occupied more and more weight, and excellent welding technology directly affects the degree of the quality of parts or products.Although the domestic application of welding robot with a certain scale, but falls far short of the overall demand for welding.Therefore, great efforts to study and promote the welding robot technology is imperative. The focus of this design is the use of mechanical theory and design of machinery and equipment design and methods of practice welding robot.The design of the welding robot in understanding the basis of the status quo at home and abroad, and then grasp the welding robot and working principle of the internal structure, and structural design of the arm and wrist.Rational arrangement of the hydraulic cylinder.At the same time understand the robot mechanical system kinematics and motion control study.For the design of industrial welding robots to provide a theoretical reference, reference and data reference design for industrial designers and design practice, design theory reference.The robot has a good rigidity, high precision location, stable characteristics. Keyword:Welding robot；hydraulic system；mechanical structure design
焊接机器人系统 机器人通常定义为：机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。 焊接机器人作为在生产中最为常见的工业机器人，焊接机器人目前已广泛应用在汽车制造业，汽车底盘、座椅骨架、导轨、消声器以及液力变矩器等焊接，尤其在汽车底盘焊接生产中得到了广泛的应用。因此，我选取焊接机器人作为讨论对象，以下是我比对自己在图书馆和网上找到的资料对焊接机器人的系统组成进行的简要概括，分析焊接机器人系统是怎样完成复杂的焊接工作的。 一、典型的机器人系统组成： 1、机器人本体和操作机，可以直接完成各种具体作业； 2、机器人控制器，用来控制机器人和完成数据存储，包括计算机系统和伺服系统两部分； 3、各种不同的作业工具，如焊枪和手爪等； 4、各种周边辅助设备； 5、为完成特殊任务而使用的传感器； 6、用于完成计算机管理、监控和计算机通信的通信系统。 二、焊接机器人的定义 焊接机器人是从事焊接的工业机器人。根据国际标准化组织工业机器人术语标准焊接机器人的定义，工业机器人是一种多用途的、可重复编程的自动控制操作，具有三个或更多可编程的轴，用于工业自动化领域。为了适应不同的用途，机器人最后一个轴的机械接口，通常是一个连接法兰，可接装不同工具或称末端执行器。焊接机器人就是在工业机器人的末轴法兰装接焊钳或焊枪的，使之能进行焊接，切割或热喷涂。目前在汽车工业中被广泛应用于汽车底盘的焊接。 三、焊接机器人的软硬件系统组成 1、焊接机器人的硬件系统。如下图所示：焊接机器人的硬件系统一般由机器人本体、摄像 机随动机构、焊接电源、摄像机、机器人控制器、示教盒、和中央控制机、导引/焊缝跟踪计算机、熔透控制计算机、焊机接口控制盒、电焊机和送丝机等部分构成。 2、焊接机器人的软系统。焊接机器人的软系统根据模块化设计的思想，将焊接机器人工作 单元分解为不同的功能模块。主要有初始位置导引模块、焊缝跟踪模块，熔透控制模块，
焊接机器人与焊接生产线 一、激光焊接技术在汽车装配中的应用 激光焊接生产效率高和易实现自动控制的特点使其非常适于大规模生产线和柔性制造。其中，激光焊接在汽车制造领域中的许多成功应用已经凸现出激光焊接的特点和优势。 用于大熔深激光焊接的CO?激光器一般以连续方式工作，主要包括快轴流和Slab型两种类型。同快轴流激光器相比，Slab型激光器具有结构紧凑、气体消耗量少、维护成本低的特点。目前世界上CO?激光器最大输出功率为45kW，工业生产中应用的激光器输出功率范围约在700W～12kW之间。 Nd:YAG激光可以通过光纤传输，在柔性制造系统或远程加工场合更具有适应性。目前国外Nd:YAG激光器的最大输出功率达10kW，而包括汽车在内的工业生产中应用较多的则是3 kW和4 kW的Nd:YAG激光器。 1、新型激光焊新年好工艺与方法 （1）双/多光束焊接双/多光束焊接的提出最初是为了获得更大的熔深、更稳定的焊接过程和更好的焊缝成形质量，其基本方法是同时将两台或两台以上的激光器输出的光束聚焦在同一位置，以提高总的激光能量。后来，随着激光焊接技术应用范围的扩大，为减小在厚板焊接，特别是铝合金焊接时容易出现气孔倾向，采用以前后排列或平行排列的两束激光实施焊接，这样可以适当提高焊接小孔的稳定性，减少焊接缺陷的产生几率。 （2）激光—电弧复合焊激光—电弧复合焊是近年激光焊接领域的研究热点之一。该方法的提出是由于随着工业生产对激光焊接的要求，激光焊接本身存在的间隙适应性差，即极小的激光聚焦光斑对焊前工件的加工装配要求过高。此外，激光焊接作为一种以自熔性焊接为主的焊接方法，一般不采用填充金属，因此在焊接一些高性能材料时对焊缝的成分和组织控制困难。而激光一电弧复合焊集合了激光焊接大熔深、高速度、小变形的优点，又具体有间隙敏感性低、焊接适应性好的性点，是一种优质高效焊接方法。其特点在于： 1）可降低工件定位要求，间隙适应性好。 2）有利于减少气孔倾向。 3）可以实现在较低激光功率下获得更大的熔深和焊接速度，有利于降低成本。 4）电弧对等离子体有稀释作用，可减小对激光的屏蔽效应，同时激光对电弧有引导和聚焦作用，使焊接过程稳定性提高。5）利用电弧焊的填丝可改善焊缝成分和性能，对焊接特种材料或异种材料有重要意义。 激光与电弧复合焊的方法包括两种，即旁轴符合焊和同轴复合焊。旁轴激光—电弧复合焊方法灾现较为简单，但最大的缺点是热源为非对称性，焊接质量受焊接方向影响很大，难以用于曲线或三维焊接。而激光和电弧同轴的焊接方法则可以形成一种同轴对称的复合热源，大大提高焊新年好过程稳定性，并可方便地实现二维和三维焊接。目前，对旁轴复合焊的研究较多，而同轴复合焊的还处于研究阶段。在复合焊的应用方面，许多汽车制造商正将其用于新型汽车的制造。例如，在进行汽车车身拼焊时，利用3kW的Nd:YAG激光焊接1.2mm和0.7mm厚的拼板时焊接速度最高为4.0mm/min,采用复合焊后最大速度可达7.4m/min，而允许的对接坡口间隙从原来的0.05 mm提高到0.15 mm.国内近年来也开始了激光—电弧复合焊的初步研究。 2．焦点位置控制 图1是某CO?激光焊接焦点位置的双闭环控制系统示意图。整个系统包括数控激光焊接机床（CNC）、特殊设计的激光焊炬以及检测控制系统。焊接喷嘴一工件距离可以通过上下调节焊炬位置实现，而聚焦透镜位置则由电动机驱动在焊炬内独立上下运动，实现焦点位置的调节。检测系统由电荷传感器（PCS喷嘴）和装在喷嘴侧面的江学传感器（PS传感器）组成。焊接过程中，根椐检测到的PCS信号变化，系统可以自动调节喷嘴至工件表面距离，保证在焊接过程中保持喷嘴—工件距离恒定；同时根据PS信号调整聚焦透镜的位置，用于补偿因热透镜效应引起的焦 点位置波动，使焦点位置始终处在最佳焦点位置范围。
焊接机器人的应用 焊接机器人技术的发展 我国开发工业机器人晚于美国和日本，起于20世纪70年代，早期是大学和科研院所的自发性的研究。到80年代中期，全国没有一台工业机器人问世。而在国外，工业机器人已经是个非常成熟的工业产品，在汽车行业得到了广泛的应用。鉴于当时的国内外形势，国家“七五”攻关计划将工业机器人的开发列入了计划，对工业机器人进行了攻关，特别是把应用作为考核的重要内容，这样就把机器人技术和用户紧密结合起来，使中国机器人在起步阶段就瞄准了实用化的方向。与此同时于1986年将发展机器人列入国家"863"高科技计划。在国家"863"计划实施五周年之际，邓小平同志提出了"发展高科技，实现产业化"的目标。在国内市场发展的推动下，以及对机器人技术研究的技术储备的基础上，863主题专家组及时对主攻方向进行了调整和延伸，将工业机器人及应用工程作为研究开发重点之一，提出了以应用带动关键技术和基础研究的发展方针，以后又列入国家"八五"和"九五"中。经过十几年的持续努力，在国家的组织和支持下，我国焊接机器人的研究在基础技术、控制技术、关键元器件等方面取得了重大进展，并已进入使用化阶段，形成了点焊、弧焊机器人系列产品，能够实现小批量生产。 焊接机器人的应用状况 我国焊接机器人的应用主要集中在汽车、摩托车、工程机械、铁路机车等几个主要行业。汽车是焊接机器人的最大用户，也是最早用户。早在70年代末，上海电焊机厂与上海电动工具研究所，合作研制的直角坐标机械手，成功地应用于上海牌轿车底盘的焊接。一汽是我国最早引进焊接机器人的企业，1984年起先后从KUKA公司引进了3台点焊机器人，用于当时“红旗牌”轿车的车身焊接和“解放牌”车身顶盖的焊接。1986年成功将焊接机器人应用于前围总成的焊接，并于1988年开发了机器人车身总焊线。80年代末和90年代初，德国大众公司分别与上海和一汽成立合资汽车厂生产轿车，虽然是国外的二手设备，但其焊接自
摘要： 采用可直角换轨式RGV ，将多个机器人焊接工作站与前后工序连接起来，在LCS 和DCS 调度系统控制下，实现装载机铲斗生产的自动上下料、自动装夹、 焊接程序自动调用、自动焊接、自动报工。构成了智能制造车间，减 少人工干 预、降低劳动强度、提升生产效率、提高焊接质量、满足节拍生产要求，实现了车间整体运营的效益最大化。关键词： RGV ；机器人焊接工作站；DCS 控制系统；自动装夹；调度中图分类号：TG409文献标志码：B 文章编号：1001-2303（2014）02-0043-06DOI ： 10.7512/j.issn.1001-2303.2014.02.09第44卷第2期2014Vol.44No.2Feb .2014 收稿日期:2012-09-11 作者简介:贾方庆（1980—），男，江苏徐州人， 工程师，学士，主要从事自动化设备的设计和研发工作。 贾方庆，董文宁，张传根，曹强 （徐州华恒机器人系统有限公司，江苏徐州221000） 粤pplication of intelligent robot welding line for the loader bucket production JIA Fang-qing ，DONG Wen-ning ，ZHANG Chuan-gen ，CAO Qing （Xuzhou Huaheng Robot System Co.，Ltd.，Xuzhou 221000，China ） Abstract :With the right angle for rail type RGV,a plurality of welding robot workstation before and after the working procedure is connected,in the control of LCS and DCS scheduling system,realize the loader bucket production of automatic feeding,automatic clamping,welding procedure calls automatically,automatic welding,automatic timesheet.This constitutes a smart little humanized manufacturing workshop,reduce the manual intervention,reduce labor intensity,improve production efficiency,improve the welding quality,to meet the requirements of production,the beat realizes maximum benefit overall workshop operation. Key words :RGV ； robot welding workstation ；the control system of DCS ；automatic clamping ；discrete curvature ；line drawing 0前言 在工程机械行业已广泛使用机器人焊接代替 人工焊接，目前应用较多的是采用单个机器人焊接工作站完成特定工件的焊接。大量使用焊接机器人 可以提升生产效率，提高产品质量， 降低生产成本和减轻工人劳动强度。 单个机器人焊接系统虽然能够在单一焊接工 序中达到以上目的，但是对整个生产过程效率的提 升作用较小。因为单个机器人焊接系统在整个生产过程中一般都有物流不畅、人工干预过多、存在安全隐患、效率低等问题。 通过实地考察， 拥有20~100套机器人焊接系统的制造工厂，主要存在以下问题： （1）由于物流单一依赖行车，往往出现机器人焊接完成后无人下料，或者机器人工位空闲无人上料的情况，生产出现停顿，设备利用率不高。 （2）由于上下料使用人工方式，机器人程序选择
焊接机器人的现状及发展趋势 2009-03-11 11:03:46| 分类：机器人系统集成相| 标签：|字号大中小订阅 焊接机器人的现状及发展趋势 众所周知，焊接加工一方面要求焊工要有熟练的操作技能、丰富的实践经验、稳定的焊 接水平；另一方面，焊接又是一种劳动条件差、烟尘多、热辐射大、危险性高的工作。工业机 器人的出现使人们自然而然首先想到用它代 替人的手工焊接，减轻焊工的劳动强度，同时 也可以保证焊接质量和提高焊接效率。 然而，焊接又与其它工业加工过程不一样，比如，电弧焊过程中，被焊工件由于局 部加热熔化和冷却产生变形，焊缝的轨迹会因 此而发生变化。手工焊时有经验的焊工可以根 据眼睛所观察到的实际焊缝位置适时地调整 焊枪的位置、姿态和行走的速度，以适应焊缝 轨迹的变化。然而机器人要适应这种变化，必 须首先像人一样要“看”到这种变化，然后采取
相应的措施调整焊枪的位置和状态，实现对焊缝的实时跟踪。由于电弧焊接过程中有强烈弧光、电弧噪音、烟尘、熔滴过渡不稳定引起的焊丝短路、大电流强磁场等复杂的环境因素的存在，机器人要检测和识别焊缝所需要的信号特征的提取并不像工业制造中其它加工过程的检测那么容易，因此，焊接机器人的应用并不是一开始就用于电弧焊过程的。 实际上，工业机器人在焊接领域的应用最早是从汽车装配生产线上的电阻点焊开始的。原因在于电阻点焊的过程相对比较简单，控制方便，且不需要焊缝轨迹跟踪，对机器人的精度和重复精度的控制要求比较低。图5所示为不同形式的机器人点焊钳。点焊机器人在汽车装配生产线上的大量应用大大提高了汽车装配焊接的生产率和焊接质量，同时又具有柔性焊接的特点，即只要改变程序，就可在同一条生产线上对不同的车型进行装配焊接。
焊接机器人在车身生产线中的规划设计 黄水儿 （东南（福建）汽车工业有限公司 福州 ３５０１１９） 摘 要：焊接机器人是实现汽车生产批量化、自动化及车体品质稳定的重要工具，已被当今的汽车制造业越来越大量采用。本文重点介绍如何合理规划焊接机器人系统之方法，以在达成目的的同时投资尽可能减少。 关键词：点焊机器人 规划 生产节拍（周期） 中图分类号：ＴＰ２４３．３ Ｕ４６８．２＋２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２－４８０１（２００４）０１－００６８－０５ １前言 随着我国加入ＷＴＯ保护具有高新技术特点的新兴产业日程的临近，各行业竟相将先进科技成果导入应用，以提高自身的竟争优势。在当今的汽车市场中，汽车除了应具备它的一般属性——实用性外，还应具备有更高的安全性、品质性、更应富有自身产品的个性，要实现这些特点科技成果的应用是非常必要的，焊接机器人作为先进制造工艺技术正被越来越广泛地应用于汽车车身的焊接中。 ２汽车车身的焊装工艺及焊接机器人的导入 一台白车身一般由近千件大小不同的钣金件经过各道工序焊装而成，现今汽车工业中车身的焊装工艺主要是电阻焊和电弧焊。据相关统计，在每辆约４０００个焊点的焊接中电阻焊占了９５％，电阻焊工艺在汽车工业中的广泛应用，使得车身制造的自动化成为可能。尽管电阻焊工艺在汽车车身制造中得到了大量使用，但因人工作业存在着作业人员的疲劳及安全因素，使得车身焊点的焊接质量无法始终如一，为确保车体质量的稳定性以及降低作业员的劳动强度，在焊装生产线上导入焊接机器人势在必行。 ２．１焊接机器人的基本概念 纵观国内外众多汽车制造厂应用焊接机器人的实绩，点焊机器人常用的型式为落地式和天井式，常用的承载有：１２０ＫＧ、１５０ＫＧ、２００ＫＧ三种。图１是机器人本体基本构成，图２是焊接机器人系统构成。 图1 机器人本体基本构成
焊接机器人发展现状 我国的工业机器人从80年代“七五”科技攻关开始起步，目前已基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人；弧焊机器人已应用在汽车制造厂的焊装线上。但总的来看，我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，如：可靠性低于国外产品；机器人应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距；应用规模小，没有形成机器人产业。 当前我国的机器人生产都是应用户的要求，单户单次重新设计，品种规格多、批量小、零部件通用化程度低、供货周期长、成本也不低，而且质量、可靠性不稳定。因此迫切需要解决产业化前期的关键技术，对产品进行全面规划，搞好系列化、通用化、模块化设计，积极推进产业化进程。 焊接机器人的编程方法目前还是以在线示教方式为主，但编程器的界面比过去有了不少改进，尤其是液晶图形显示屏的采用使新的焊接机器人的编程界面更趋友好、操作更容易。然而，机器人编程时焊缝轨迹上的关键点坐标位置仍必须通过示教方式获取，然后存入程序的运动指令中。这对于一些复杂形状的焊缝轨迹来说，必须花费大量的时间示教，从而降低了机器人的使用效率，也增加了编程人员的劳动强度。目前解决的方法有两种：一是示教编程时只是粗略获取几个焊缝轨迹上的几个关键点，然后通过焊接机器人的视觉传感器通常是电弧传感器或激光视觉传感器自动跟踪实际的焊缝轨迹。这种方式虽然仍离不开示教编程但在一定程度上可以减轻示教编程的强度，提高编程效率。由于电弧焊本身的特点，机器人的视觉传感器并不是对所有焊缝形式都适用。二是采取完全离线编程的办法，使机器人焊接程序的编制、焊缝轨迹坐标位置的获取、以及程序的调试均在一台计算机上独立完成，不需要机器人本身的参与。机器人离线编程早在多年以前就有，只是由于当时受计算机性能的限制，离线编程软件以文本方式为主，编程员需要熟悉机器人的所有指令系统和语法，还要知道如何确定焊缝轨迹的空间位置坐标，因此，编程工作并不轻松省时。随着计算机性能的提高和计算机三维图形技术的发展，机器人离线编程系统多数可在三维图形环境下运行，编程界面友好、方便，获取焊缝轨迹的坐标位置通常可以采用“虚拟示教”的办法，用鼠标轻松点击三维虚拟环境中工件的焊接部位即可获得该点的空间坐标；在有些系统中，可通过图形文件中事先定义的焊缝位置直接生成焊缝轨迹，然后自动生成机器人程序并下载到机器人控制系统。从而大大提高了机器人的编程效率，也减轻了编程员的劳动强度。目前，国际市场上已有基于普通机的商用机器人离线编程软件，通过虚拟示教获得，并在三维图形环境中可让机器人按程序中的轨迹作模拟运动，以此检验其准确性和合理性。所编程序可通过网络直接下载给机器人控制器。 焊接机器人发展趋势 目前国际机器人界都在加大科研力度，进行机器人共性技术的研究。从机器人技术发展趋势看，焊接机器人和其它工业机器人一样，不断向智能化和多样化方向发展。具体而言，表现在如下几个方面： 1)．机器人操作机结构： 通过有限元分析、模态分析及仿真设计等现代设计方法的运用，实现机器人操作机构的优化设计。 探索新的高强度轻质材料，进一步提高负载/自重比。例如，以德国KUKA公司为代表的机器人公司，已将机器人并联平行四边形结构改为开链结构，拓展了机器人的工作范围，加之轻质铝合金材料的应用，大大提高了机器人的性能。此外采用先进的RV减速器及交流伺服电机，使机器人操作机几乎成为免维护系统。
工业机器人自动焊接生产线及调试分析 发表时间：2019-06-05T08:58:11.513Z 来源：《电力设备》2019年第3期作者：翟科[导读] 摘要：工业机器人自动焊接生产线及调试是现代化工业发展的关键，分别从以下几个方面对此详细分析，目的在于更好的提高工业机器人自动焊接生产线运行效率，实现工业现代化发展。（北京交通大学海滨学院河北沧州 061100）摘要：工业机器人自动焊接生产线及调试是现代化工业发展的关键，分别从以下几个方面对此详细分析，目的在于更好的提高工业机器人自动焊接生产线运行效率，实现工业现代化发展。关键词：自动焊接 PLC编程仿真输入激光焊接工业机器人自动焊接生产线的形成，为工业生产提供更多便利，减少生产压力。那么工业机器人自动焊接生产线的贯彻落实，必须确保焊接工艺符合生产标准。安川MOTOMAN系列机器人涉及到弧焊、切割、喷漆、教学等，在汽车、烟草、陶瓷、矿山机械等行业广泛应用。工业机器人自动焊接生产线主要应用PLC可编程控制器进行控制，该编程控制器具有抗干扰、编程简单、运行可靠等优势。结合机器人自动焊接生产线，全面、详细分析生产线，控制好流程与布局，确保编程、调试科学。 1.工业机器人自动焊接生产线及调试发展现状科学技术发展迅速，工业机器人的产生，为焊接生产线提供了很多便利。机器人本身需要以编程形式实现自动控制，并且执行工业生产中移动作业以及机械操作等任务，总体来讲机器人属于高科技机械装置。以工业机器人打造自动焊接生产线，对机器人要求十分严格，尤其是重复定位精度必须在±0.03mm范围之内，要求机器人行程1200mm，能够完成复杂的焊接工作。工业机器人自动焊接生产线对功率、速度等也具有严格要求。自动焊接生产线实现了小距离、高度动作，具备高精度、高刚性等优势【1】。当前工业现代化改革正在进行，其中工业机器人自动焊接生产线操作成为主要发展趋势。PLC可编程控制器，利用程序改编的方式，调整工业机器人生产工艺，自动焊接中更加注重质量与形态。工业机器人自动焊接生产线中包括激光焊接技术，这种技术能够保持生产零件规范，并且操作速度极快，可以实现连续在线加工。工业机器人自动焊接生产线已经成为当前工业生产发展主流。 2.工业机器人自动焊接生产线设计工业机器人自动焊接生产线设计，主要包括以下几个步骤：首先输入信号，找到输入按钮以及旋钮，操作仿真输入。及时输出信号，运用指示灯进行生产线信号模拟并且输出。其次根据生产线点位列表及时调整位置，已达到焊接点位确定的目的。具体操作，第一是调整5个点位，保证点位调整焊接参数不能相同。1号参数为P31调用，3号参数为P32调用，8号参数为P33调用，11号参数为P34调用，15号参数为P35调用。最后需要从安全角度出发，设计互锁信号方案，自动焊接生产线放料阶段的防跌料设计【2】。确定焊接模型，当工业机器人到达明确的焊接位置，会给现场焊接机发出Laser_start信号。焊接机接收到信号进行焊接工作，焊接结束给机器人发送Laser_end信号。工业机器人接收到信号之后，转移到其他焊接位置准备焊接。 3.自动焊接生产线设计 自动焊接生产线设计，首先设计控制流程，其次设置生产线相关配置以及布局，最后是准确定义PLC控制信号。 3.1控制流程设计分析 控制流程设计分析是自动焊接生产线关键步骤，要求操作人员准备好设备，将焊接需要使用的材料放置到上料台上，当然还包括焊接治具。工业机器人会根据上料台上的材料感应信号，及时到位置取材料。机器人取完焊接材料之后，需要发出连接信号，与另外的机器人进行信号互锁，确定信号之后及时移动到焊接位置，调节焊接参数，确定焊接参数及时传输给焊接机，帮助焊接机完成产品焊接准备。进入到焊接工作，注意焊接质量控制。焊接工作结束，机器人之间进行互锁信号，及时将焊接治具移动到下料台，放置在安全点位置【3】。循环操作控制流程，实现工业自动化焊接。具体机器人自动焊接生产线控制流程如下：开始操作→确保机器人位于P（O）点，初始化（I/O）→等待上料台上料→确认上料台有料→取料并按轨迹运行到P（150）点，并等待互锁信号→开始焊接→焊接完成→下料台有料→机器人等待放料→放料→返回点R→重新执行程序。 3.2生产线布局 生产线科学配置与系统布局，首先是激光焊接机的配置。以高能量激光脉冲为中心，提供科学光纤模式，传输焊接介质，实现微小区域局部加热，改变材料状态，将焊接材料在特定熔池中熔化。激光焊接机本身具备快速、精密、定位准确等特点，缩小焊点宽度，同时实现点焊与缝焊，保证焊接外观平整的同时，缩小热量影响区，为自动焊接生产线提供更多发展优势。其次是机器人选择，安川MOTOMAN 机器人针对焊接治具放置以及搬运等进行精准定位，以信号互锁定位焊接位置，完成焊接工作。了解工业机器人是生产线布局的重要条件。最后是电磁铁的配置与布局。电磁铁如果通电，其中的磁铁磁性会消失，这属于消磁。当然如果电磁铁不通电，磁铁始终保持磁性，处于带磁状态。一般自动焊接生产线运行中，电磁铁不能始终处于通电状态，对电磁铁的磁性会产生很大影响，磁性逐渐下降，甚至还会直接烧坏电磁铁。图1为自动焊接生产线布局图。 图1-自动焊接生产线布局图
随着配置不断升级，焊接机器人已经具备了接触传感、电弧跟踪等多种功能，机器人焊接逐步取代手工焊已成为制造业发展的必然趋势。 焊接作为工业“裁缝”，是汽车工业生产中非常重要的加工手段，焊接质量的好坏对产品质量起着决定性的影响，同时由于焊接烟尘、弧光、金属飞溅的存在，焊接的工作环境又非常恶劣。随着先进制造技术的发展，实现焊接产品制造的自动化、柔性化与智能化已经成为必然趋势，采用机器人焊接已经成为焊接技术自动化的主要标志。 焊接机器人应用的意义 （1）稳定和提高焊接质量焊接过程中焊缝焊接参数都是恒定的，同时减少焊枪抖动等不利因素，保证焊缝的均匀稳定性，提高焊接质量。 （2）提高生产效率焊接机器人可以24h不间断工作，同时随着机械制造技术及自动化技术的发展，机器人焊接效率的提高将更加明显。 （3）降低工人劳动强度?采用机器人焊接，工人只需要装卸工件，远离了焊接弧光、烟雾和飞溅等。对于点焊来说，工人无需搬运笨重的手工焊钳，使工人从高强度的体力劳动中解脱出来。 （4）降低工人操作技术要求焊接机器人的应用，降低了对工人焊接技术的要求，工人只需要对焊接参数进行调整，机器人便可按照指示要求进行工作。 （5）柔性化程度高缩短了产品改型换代的准备周期，减少相应的设备投资；可实现小批量产品的焊接自动化；机器人与专机的最大区别就是可以通过修改程序以适应不同工件的生产。 点焊机器人 在我国，点焊机器人约占焊接机器人总数的46%，主要应用在汽车、农机、摩托车等行业。通常，装配一台轿车的白车身要焊接4000～6000个焊点，只有以机器人为核心组成柔性焊装生产线，才能完成大批量的生产纲领和适应未来新产品开发与多品种生产的发展要求，增强企业应变能力。图1为哈尔滨工业大学和奇瑞汽车有限股份公司联合开发的“QH－165点焊机器人”。 1.点焊机器人的基本组成 点焊机器人分为三部分，即机器人本体、控制系统及点焊焊接系统。 点焊机器人本体主要由机体、臂、手（手指）组成。通用点焊机器人具有六个自由度，即机体腰的回转、肩（臂和机体连接处）的仰俯、肘（各段臂连接处）的屈伸和腕（臂与手连接处）三个方向的转动。前三个自由度使手（手指）抓持的工具如焊钳达到一定位置，后三个自由度再由手腕运动使焊接工具以一定角度（姿势）对准焊件。 点焊机器人的控制系统由本体控制部分及焊接控制部分组成。本体控制部分主要实现示教再现、焊点位置及精度控制。位置控制有两种方式：一种为PTP控制，又称为点位控制或点到点控制，只注意原始点和目标点的位置，经由何种途径到达目标点并无要求；另一种为CP控制，即连续路径控制或轮廓控制。这时不仅要求目标点的位置，而且所经由的轨迹也要符合要求。 焊接控制部分除了控制电极电压、通电焊接、维持等各程序段的时间及程序转换以外，还通过改变主电路晶闸管的导通角而实现焊接电流的控制。焊接系统主要由焊接控制器、焊钳及水、电、气等辅助部分组成。 弧焊机器人 弧焊机器人的研究已经历了三个阶段：示教再现、离线编程和自主编程的智能机器人，当前的应用水平处于第二阶段。我国也从20世纪70年代初开始注重机器人技术的研究，但在机器人产业应用方面仍远远落后于工业发达国家。国内主要有两个机器人制造公司，即首钢莫托曼机器人有限公司和新松机器自动化股份有限公司，图2为首钢莫托曼弧焊机器人。