智能弧焊机器人在汽车生产领域中的应用探讨

孙丽萍

（山东劳动职业技术学院 250022）

0 引言

汽车领域的飞速发展带动了对工业机器人的需求，针对不同的汽车生产要求，需制作不同自由度的机器人来适应各工种的作业要求。弧焊技术在汽车生产过程中的重要性不言而喻，它也是现代焊接技术中不可或缺的重要环节，涵盖范围极广，几乎贯穿焊接生产所有领域。弧焊机器人能够更快更好地完成这一项重要工作，具有明显优势。

弧焊机器人可分为熔化极焊接作业和非熔化极焊接作业，其在汽车生产领域应用时拥有效率高、质量高、稳定性高、可长时间作业和智能化等优势，企业和工厂利用率较高。本文主要介绍弧焊机器人的应用，即通过相应的算法，在指令系统的控制下按照指定的轨迹和工艺需求实现空间焊缝。

1 弧焊机器人概述

弧焊机器人是由上位机解析采集到的传感器信息，结合运动控制算法实现对机器人的闭环控制，并通过远程遥控装置和上位机界面，由操作人员利用示教再现操控记录机器人的路径信息，以便于控制机器人运动，同时实时监测机器人的当前位置、姿态和运行状况，以便随时查看生产情况，及时发现并解决问题。

弧焊机器人现如今已经成为焊接过程中高质量的保证，在汽车制造过程中被广泛使用。弧焊机器人的焊接位置主要应用位置有导轨、拖拽架、消音器、汽车底盘及液力变矩器等[1-3]。

2 弧焊机器人的系统构成

弧焊机器人的构成主要包括机器人本体、焊接装置、机器人控制柜、示教再现控制、变位机、焊接工装夹具和安全保护设施等部分。

2.1 机器人本体部分

机器人本体在机器人控制系统的控制下各关节到达指定的坐标点，传感器检测相应的坐标信息，将反馈信息传递给控制系统，解析机械臂的位置与姿态是否到达相应位置，确认无误后进行相应的作业流程。弧焊机器人具有灵敏性高、运动区域广、反应快和持久度高等优点，还可智能评估负荷变化以切换模式，有效避免了传统作业中的因操作不当造成的撞击损伤，极大提高了焊接质量和效率。

系统控制主要是通过远程遥控装置和机器人控制柜联合控制来实现作业应用要求。焊接任务的完成需要上位机接收动作指令，解析具体的命令下发到机器人控制柜，控制机械臂的具体动作，并实时检测反馈动作信息，以确保动作的准确性，控制焊接过程顺利实施。作业完成或遇突发状况需通过复位功能键控制机械臂各个关节回到设定的原始状态[4]。

系统控制需要借助示教再现功能实现，主要是采用远程遥控装置来远程遥控示教，由控制系统存储示教信息，然后根据作业要求再现存储信息，并向机器人发送重复动作的命令记录当前各个关节的位置，从而在正常生产过程中能准确进行弧焊作业。

2.2 焊接装置部分

焊接装置包括焊枪、焊接工装夹具、送丝机、防碰撞传感器、水冷装置、清枪系统工具、变位机和焊接电源等。设备选择根据焊接工艺要求进行变动，为了焊接的可靠性，机器人需根据需求对焊接参数实现协调控制，以修正运动轨迹的偏差，使持焊枪和工件的相对姿态满足焊接工艺的要求。

变位机的使用主要用于针对焊接过程中材料尺寸大于预估和材料形状复杂等情况。这种情况中，机器人无法精准焊接或者焊接难度较大，此时机器人的变位就需要变位机来完成。此外，为了能让机器人快速转换工位以提高生产效率，变位机也会发挥其应有的作用[5-6]。变为动作多为电动驱动，可提高机器人利用效率、完成复杂任务以及更精准灵活完成焊接，这样还可以缩短更换周期，减少企业的设备投资金额，增加利益。

焊接工装夹具的设计形式多种多样，目的是为了满足不同的焊接要求。焊接工装夹具需要结合变位机和机器人等来达到焊接的精准性，保证作业顺利完成。夹具设计需要考虑工件夹装尺寸的一致性，以此使得工件满足图样的尺寸要求和符合相关质量标准。

2.3 安全设施

弧焊机器人在焊接工作过程中运作速度很快，工作人员若此时进入活动区会有极大的危险性。因此，完备的安全设施在弧焊机器人作业过程中就显得极为重要。加装智能检测系统和采用整体封闭或者设置安全围栏等安全设施，可以有效防止意外发生。

3 弧焊机器人的优点

3.1 焊接质量大大提升

弧焊机器人的使用减少人为控制因素，由人为因素引起的不定向影响也相应减轻。参数恒定的优势下，工人操作技术的要求也有所降低。弧焊机器人可以及时更改相应参数以满足焊接条件，提高焊接质量。焊接焊缝质量的提升还让后期涂装喷涂效果更为优质。

3.2 生产线效率极大提高

机器人变位机的配合使用可以一次性完成所有传统制造过程中，需要多次转换工位的焊缝焊接，快速精准，极大提升了产品生产效率[7]。

3.3 产品生产周期固定

因弧焊机器人工作过程中参数恒定，工作模式基本稳定，故而生产周期固定，更易于进行生产安排。生产周期缩短不仅会提升整个生产效率和提升购买方满意度，还会使生产企业能够根据订单，灵活控制生产数量和规模，减少产品堆积。

3.4 工人劳动环境得到有效改善

弧焊机器人工作时，工人不需要进行过多的干预，只需要装卸器具，按照固定需求操作按钮，其余全程自动化。而传统模式中的强光、烟尘和焊接弧光都得到有效避免，工人的劳动环境得到改善。同时，自动化的实现使得工人劳动强度极大降低，提升了劳动者工作积极性。

3.5 新产品投入生产的周期缩短

使用弧焊机器人可以使生产高效化，工人操作简单，只需改变参数、更换程序和更换夹具等工作就可以完成不同模式要求的新产品的大批量生产，极大程度缩短新产品的生产周期[8]。

4 结束语

人们生活水平的提升使得汽车作为一种生活必需品进入千家万户，为满足消费者多样化需求，提升自身在激烈的竞争中占据优势地位，生产企业必须将汽车生产过程中的柔性化生产、多样化生产、低成本生产和大批量生产提升到一定层次。自动化生产被越来越重视，工业机器人这一过程中发挥着巨大作用[9-10]。

而弧焊机器人的投入使用是焊接生产领域的一次革新，它让生产过程更加系统化、自动化和规范化。弧焊机器人的普及，使得焊接生产过程更为稳定也更加安全，焊缝质量更是得到了极大提升。智能弧焊机器人的使用让汽车生产过程中的部分自动化空白得到填充，让智能化在各生产线有了更广泛的应用。