■資料來源: 上海發那科FANAC
前言
在汽車的四大工藝以及關鍵零部件的生產中，由於生產環境的危險性和工序的複雜性，工業機器人的參與大大提高了生產安全性和工作效率。本文以FANUC 的多功能智能型機器人在汽車零部件焊接線上的應用實例，展示了現代機器人系統在柔性化生產系統中的重要作用。機器人焊接技術使汽車零部件的焊接質量得到了極大的改善，有效地提高了企業的生產效率，在汽車工業中的應用代表了焊接工藝的一個新發展方向。
作為全球最多樣化的FA（工廠自動化）、機器人和智能機械的製造商，FANUC 始終專注于機器人和智能機器的研發，這種專注確保了FANUC 在技術、研發和產品等方面均處於領先地位，成為專業而深入的“機器人專家”，為不同的用戶提供快捷周到的服務，靈活響應客戶的定制需求。
本文以FANUC 的多功能智能型機器人在汽車零部件焊接線上的應用實例，展示了現代機器人系統在柔性化生產系統中的重要作用。
TCP 自動校零技術
如圖1 所示，某汽車零部件廠在生產底盤零部件、座椅骨架、導軌、消聲器以及液力變矩器等焊接件時，採用FANUCR-2000iB 型智能機器人進行螺柱焊接工序。FANUCR-2000iB系列負重能力與可達範圍組合豐富，可滿足車身車間絕大多數的應用需求，配合功能強大的FANUCR-30iA 控制器，是車身車間機器人的首選機型。
FANUC R-2000 iB 型智能機器人採用了目前最先進的TCP（Tool Center Point，工具中心點）自動校零技術，TCP 自動校零是用在機器人焊接中的一項新技術，它的硬件設施是由一梯形固定支座和一組激光傳感器組成。當焊槍以不同姿態經過TCP 支座時，激光傳感器將記錄下的數據傳遞到CPU 與最初設定值進行比較與計算。當TCP 發生偏離時，機器人會自動運行校零程序，自動對每根軸的角度進行調整，並在最短的時間內恢復TCP 零位。採用該技術在實際生產中可避免發生焊槍與夾具之間的碰撞等不可預見性因素導致的TCP 位置偏離問題。
多部機器人的協同工作
如圖2 所示，一部FANUC R-2000iB 型機器進行搬動工序，一部FANUCR-2000iB 型智能機器人進行點焊工序，兩部機器人進行同步協調和配合工序。兩部機器人之間的配合所體現的主要優點是能適應各種不規則焊縫的焊接，但缺點是由於兩部機器人配合的不協調所導致的故障率較高。本場合採用了最先進的新一代機器人控制器FANUCR-30iA，其具有性能高、響應快及安全性強等特點，並且作為惟一集成了視覺功能的機器人控制器，克服了多台機器並行工作可能帶來的配合問題。FANUCR-30iA 控制器在一個單機系統或多機系統上實現簡單和柔性控制，集成傳感器的硬件，簡化系統的集成，提高機器人的運動性能，提高了汽車零部件加工的生產效率。
圖1: FANUC R-2000iB 機器人進行螺柱焊接;圖2: 搬運機器人與焊接機器人協同工作
圖3: 汽車零部件焊接自動線
視覺傳感技術助力自適應控制
如圖3 所示，該汽車零部件的自動化生產線由多部FANUC 機器人的焊接系統、衝壓系統、塗膠系統、測量系統、搬運系統和懸掛輸送鏈組成，由多部機器人之間的同步配合來完成一個汽車零部件產品的焊接、衝壓及塗膠等工序。由於FANUC 機器人具有業內惟一一家自主研發的視覺傳感技術，避免了採用第三方視覺傳感器系統帶來的不兼容性，因此在部件加工過程中能夠自動識別焊縫位置，在空間中尋找和跟蹤焊縫，尋找焊縫起、終點，實現焊槍跟隨焊縫位置的自適應控制。
結語
焊接機器人是非常成熟的工業產品，在汽車製造業將得到廣泛的應用。隨著汽車市場競爭的加劇，新車型的推陳出新，要求機器人系統必須高度的柔性化。雖然，焊接機器人在我國汽車製造業已得到了大量的應用，但在自動化程度極高的生產應用方面仍有很多問題需要機器人系統集成商與汽車製造商共同探討和改善。■
