工业机器人在汽车生产中的应用.docx

1、工业机器人在汽车生产中的应用工业机器人在汽车生产中的应用 作者： 日期： 汽车制造业中工业机器人重要作用工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的重要的现代制造业自动化装备。多年来,我国汽车零部件生产一直是手工焊、专机焊占据焊接生产的主导地位，劳动强度大，作业环境恶劣，焊接质量不易保证,而且生产的柔性也很差,无法适应现代汽车生产的需要。近年来由于焊接机器人的大量应用，提高了零部件生产的自动化水平及生产效率，同时使生产更具有柔性，焊接质量也得到了保证。近年来,焊接机器人在大连华克、上海华克、上海龙马神、南京新迪、长春佛吉亚、上海汇众等零部件及配件生产企业也有

2、着典型的应用。在汽车零部件的生产中广泛采用了点焊、凸焊、缝焊、对焊及电弧焊等焊接工艺。例如：横梁总成托架点焊，传动轴平衡片凸焊，汽车燃油箱缝焊，汽车轮圈连续闪光对焊,汽车转向臂、消声器、净化器壳体的电弧焊等。随着我国汽车工业的发展和对自动化水平要求的不断提高，将为焊接机器人市场的快速增长提供了一个良好的机会。预计国内企业对焊接机器人的需求量将以30%以上的速度增长.从机器人技术发展趋势看，焊接机器人不断向智能化方向发展，完全实现生产系统中机器人的群体协调和集成控制,从而达到更高的可靠性和安全性.而采用焊接机器人的汽车生产企业在高技术、高质量、低成本条件下必将获得高速发展，也必将为汽车产业的发展

3、带来新的生机.一、工业机器人的应用目前,国际上的工业机器人公司主要分为日系和欧系。日系中主要有安川、OTC、松下、FANUC、不二越、川崎等公司的产品。欧系中主要有德国的KUKA、CLOOS、瑞典的ABB、意大利的COMAU及奥地利的IGM公司。工业机器人已成为柔性制造系统(FMS）、工厂自动化（FA）、计算机集成制造系统（CIMS）的自动工具。我国工业机器人是从20世纪80年代开始起步,经过二十年余年的努力，已经形成了一些具有竞争力的工业机器人研究机构和企业。先后研发出弧焊、点焊、装配、搬运、注塑、冲压、喷漆等工业机器人。近几年，我国工业机器人及含工业机器人的自动化生产线相关产品的年产销额已

4、突破十亿元。目前国内市场年需求量在3000台左右，年销售额在20亿元以上。统计数据显示,中国市场上工业机器人总共拥有量近万台，占全球总量的0.56%,其中完全国产工业机器人（行业内规模比较大的前三家工业机器人企业）行业集中度占30左右，其余都是从日本、美国、瑞典、德国、意大利等20多个国家引进的。国产工业机器人目前主要以国内市场应用为主，年出口量为100台左右，年出口额为0.2亿以上。二、工业机器人50%以上用在汽车领域当前，工业机器人的应用领域主要有弧焊、点焊、装配、搬运、喷漆、检测、码垛、研磨抛光和激光加工等复杂作业。目前，国际上工业机器人技术在制造业应用范围越来越广阔，现已从传统制造业推

5、广到其他制造业，进而推广到诸如采矿、建筑、农业、灾难救援等各种非制造行业。但汽车工业仍是工业机器人的主要应用领域。据了解，美国60的工业机器人用于汽车生产；全世界用于汽车工业的工业机器人已经达到总用量的37%,用于汽车零部件的工业机器人约占24%。在我国，工业机器人的最初应用是在汽车和工程机械行业，主要用于汽车及工程机械的喷涂及焊接.目前，由于机器人技术以及研发的落后，工业机器人还主要应用在制造业，非制造业使用的较少.据统计,近几年国内厂家所生产的工业机器人有超过一半是提供给汽车行业.可见,汽车工业的发展是近几年我国工业机器人增长的原动力之一。三、焊接机器人在汽车制造业中发挥着不可替代的作用焊

6、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。目前,焊接工业机器人在一汽、上汽、沈阳中顺、金杯通用、重庆长安、湖南长丰等整车制造企业广泛应用，据统计每辆汽车车身上,大约有30004000个电阻点焊焊点，电阻点焊技术的应用实现了汽车车身制造的量产化与自动化。先进的安全保护技术与汽车制造业。工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的重要的现

7、代制造业自动化设备。目前，国际上的工业机器人厂家主要分布在欧洲和日本,日本的主要有安川、OTC、松下、FANUC、不二越、川崎等公司的产品.欧系中主要有德国的KUKA、CLOOS、瑞典的ABB、意大利的COMAU及奥地利的IGM公司.工业机器人已成为柔性制造系统（FMS）、工厂自动化（FA）、计算机集成制造系统（CIMS）的自动工具。目前，50以上的工业机器人应用于汽车制造领域，主要应该在弧焊、点焊、装配、搬运、喷漆、检测、码垛、研磨抛光和激光加工等复杂作业。随着现代汽车工业的发展，对机器人的需求也会越来越大，机器人在汽车制造业中所起到的作用也会更加重要.尽管目前机器人的应用现已从传统制造业推

8、广到其他制造业,汽车工业仍是工业机器人的主要应用领域.据了解，美国60的工业机器人用于汽车生产；全世界用于汽车工业的工业机器人已经达到总用量的37nc。qoos.ipi,用于汽车零部件的工业机器人约占24%.2007年5月至7月，日本一家权威科技研究机构对16个工业机器人,4台电子包装机器，12个商用和家用机器人,12种机器人外包装和制造材料等四个领域作了一项调查.调查对象是日本国内和国外的约100家相关的科技公司。单就工业机器人而言,调查报告显示，近几年全球市场需求，呈逐年上升之势，并且以每年3%的增长速度胀.在工业机器人中,双臂机器人和带有超过7个连接轴的操纵机器人预计市场需求将会飙升，需

9、求数字在2010年将是2006年全年需求的14倍，销售总额也将在2010单年达到490亿日圆。从上面这些数字不难看出，工业机器人在未来的工业领域仍然有着很大的发展空间.而我国的情况相对于全球范围而言,面临更多的是机遇和挑战.这种机遇和挑战对发展中的汽车工业和起步较晚的机器人行业是同时存在的。就汽车工业而言,我国的汽车工业与世界先进国家相比,仍然存在着不小的差距。现在工业自动化网版权所有，我国已经成为世界上第一大汽车产销国。中国的汽车市场有今天这样的地位，不是一天两天形成的，中国经济的快速稳步发展、加入WTO后，汽车关税的下调、金融危机对世界汽车格局的影响等共同促成了今天中国第一汽车市场的形成。

10、在这样的历史机遇下，中国汽车工业只有努力提高自身产品生产线的现代化水平、努力提高产品的质量，才能在今天的汽车大家庭中占有一席之地.就工业机器人而言，我国工业机器人是从20世纪80年代开始起步，经过二十年余年的努力，已经形成了一些具有竞争力的工业机器人研究机构和企业。先后研发出弧焊、点焊、装配、搬运、注塑、冲压、喷漆等工业机器人。近几年，我国工业机器人及含工业机器人的自动化生产线相关产品的年产销额已突破十亿元.目前国内市场年需求量在3000台左右，年销售额在20亿元以上。统计数据显示，中国市场上工业机器人总共拥有量近万台，占全球总量的0。56，其中完全国产工业机器人（行业内规模比较大的前三家工业

11、机器人企业)行业集中度占30左右，其余都是从日本、美国、瑞典、德国、意大利等20多个国家引进的.从上面这些数据可以看出，我国的工业机器人还有着相当大的发展空间。因此www。IIAnews。com，无论对国外机器人厂商还是国内机器人厂商，都是一个机遇。焊接机器人在汽车制造业中发挥着不可替代的作用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。目前,焊接工业机器人在一汽、上汽、

12、沈阳中顺、金杯通用、重庆长安、湖南长丰等整车制造企业广泛应用，据统计每辆汽车车身上,大约有30004000个电阻点焊焊点造车网，电阻点焊技术的应用实现了汽车车身制造的量产化与自动化。多年来，我国汽车零部件生产一直是手工焊、专机焊占据焊接生产的主导地位，劳动强度大，作业环境恶劣，焊接质量不易保证，而且生产的柔性也很差无法适应现代汽车生产的需要。近年来由于焊接机器人的大量应用，提高了零部件生产的自动化水平及生产效率,同时使生产更具有柔性，焊接质量也得到了保证。近年来,焊接机器人在大连华克、上海华克、上海龙马神、南京新迪、长春佛吉亚、上海汇众等零部件及配件生产企业也有着典型的应用.在汽车零部件的生产

13、中广泛采用了点焊、凸焊、缝焊、对焊及电弧焊等焊接工艺。例如：横梁总成托架点焊，传动轴平衡片凸焊塑料工业网版权所有，汽车燃油箱缝焊，汽车轮圈连续闪光对焊,汽车转向臂、消声器、净化器壳体的电弧焊等。下面，我们将用实例介绍机器人在汽车制造中的作用。福特吉龙车身装配工厂的机器人采用了带有Simatic故障安全PLC以及PROFIsafe功能的安全系统。通过有效地使用Profibus分布式配件,最大限度地减少了离散部件和配线,并使故障诊断变得更容易.正在开发的设备采用了最新的分布式安全CPU，该CPU带有用梯形图语言编写的安全逻辑配置。Falcon（猎鹰牌）汽车完全由澳洲人自己设计，旨在占领本土市场。由

14、于新近推出了Falcon(猎鹰牌）汽车，澳洲福特不仅荣获了大量赞誉和业界大奖,更收到了大量订单.BAFalcon于2002年十月推出，装配六缸发动机，是一款大型家用车。该车完全由福特设在维多利亚的工厂自行设计和生产。车身部件总装生产线设在墨尔本西南部的吉龙。过去吉龙工厂大量使用PL，而为新型汽车所设计的设备从一开始就选择了面向未来的新型自动化技术和平台。福特过去一直致力于寻找这样一个平台：灵活,简便，易于电气技师管理和发现问题,并且能很好地与包括机器人和阀组在内的第三方部件在“现场总线”上进行整合.西门子Simatic通过大量的深入调查研究，总装线的工程师们最终选择了西门子Simatic系列产

15、品。接下来，他们需要选择安全系统.福特过去一直依赖传统的综合硬件安全技术，但现在决定用新型的具有故障安全功能S7-400FPLC替代以往复杂的安全电路系统。西门子当地方案提供商ICT、澳洲西门子以及一位来自德国西门子自动化认证中心的专家帮助福特共同完成了这一创新概念的设计.最终的设计方案非常出色，可整齐划一地应用于待建的六个单元。不但如此，电流接触器、继电器、复杂的布线系统也大大减少。与先前的单元相比，安全性能得到了改善，并且增加了更多安全设施和自动检查功能。这些设施可以维护系统并更安全简便地设定操作。触摸板为操作者提供了更详细的检测信息，使诊断工作更加清晰简便。车身总装单元对机器人焊接而言至

16、关重要。通常，冲压金属部件在操作平台上被点焊,有时还被机器人送到其他设备接受进一步处理。福特工程师们运用SimaticHMI以及Profibus分布式输入输出技术最大限度地发挥单元设计的优势.机器人界面直接通过Profibus进行传送，使得数据交换变得快捷方便。与设备相连的电磁阀和接近开关通过Profibus上的Festo阀组进行连接。通常操作站使用PP17操作面板实现清晰而稳定的操作者互动，并通过可触摸面板提供产量数据和诊断信息.在较大的单元中，MP370触摸面板在中心位置提供生产数据和诊断信息。触摸面板能输出优质图像可以显示出钳夹和接近开关的动态状况。这样一来就为操作者提供了清晰的诊断信息

17、.来自焊接装置上的MP370触摸面板的菜单显示单元的自动化系统受控于标准（非故障安全）S7-400F内的梯形图语言代码，并与机器人内嵌的程序紧密互动。福特根据进程需要对机器人进行编程,并与负责监控的PLC设备保持紧密联系。通过与福特的通力合作，ICT已经为大多数场合设计了标准的控制代码。福特的工作人员已经在内部实现了这些操作代码。安全系统对于所有单元而言至关重要.一般来讲,每个单元都有围墙保护。人工装载部件的操作台都有轻型防护装置,此外还有一个双手控制装置,可以在操作之前把部件夹紧。与此同时,轻型防护装置会保护操作区内的操作者。机器人底部开关监控机器人的动向，以确保当机器人在某处工作时能顺利操

18、作另一处设备。防护装置还可以保护升降机，确保成型部件都通过升降机卸载到托盘上。系统会根据防护装置、出入门和紧急停止设备发出的信号在机器人，设备电磁阀，伺服转盘驱动以及螺线空气排放阀门等处采取安全互锁定操作。出入门上的电气锁也由PLC控制。所有这些安全功能均由具有故障安全功能的PLC,S7-400F实现。使用相关软件简化了系统配线,并使安全逻辑更加出色。同时,过去在硬件系统上无法实现的一些新维护功能现在也已变为现实。触摸面板清楚地显示安全系统的详细信息和精确到点的诊断信息。这样，不再需要操作员通过PLC检查故障维护工作大大简化。ICT测试并完成了PLC上的“故障保护”代码，福特也大力参与了系统配

19、置和软件结构的过程.福特希望在确保安全功能的同时自由操作标准控制。这一点很重要，因为工艺过程是多变的，而安全功能却一成不变。S7400F实现了这个目标。有了它,福特技师们就可以在不影响故障安全功能的情况下修改标准码。最新推出的用梯形图语言编程的分布式安全系统是由福特公司完成的.用梯形图编写的“故障保护逻辑程序今后将被所有系统采纳，就像用较早的S7-400F替代CFC一样。福特相信S7315FPLC是一套成本低廉,功能强大的CPU。福特将会在那些仅需一两个继电器的小型安全输入/输出系统上使用它.目前正在为一款新车开发五个单元。新单元的安全系统和自动化系统将采用S7-315F分布式安全技术。又如，

20、ABB机器人装备冲压生产线推进巴西大众汽车生产效率，一条新建的ABB机器人生产线推进了巴西大众汽车冲压自动化生产线的生产效率。此次ABB公司提供的解决方案使大众在冲压生产线上从过去每天170个面板的生产量增加到每天3880块，且有8个不同的零件系列产品。另外，先前由同样30个员工在3或4天里能完成一个托盘,但现在同样的员工在一周时间内能完成3个托盘架的生产。此次涉及的自动化改造的冲压生产线是靠近巴西圣保罗的大众新型Anchieta汽车工厂的两线生产线之一，它是共5。65亿现现代化改造工程项目中的一部分，这些改造项目将使该具有50年的旗舰工厂成为巴西国内最现代化和最高效的工厂。通过IRB6650

21、机器人装备冲压生产线，生产循环时间减半，从过去1分钟1.5个零件增加到每分析2。8个零件。ABB解决方案使用了创新的技术，如两台机器人之间的轮转,以及为6轴机器人新增第7轴,这些加速了生产线上的零件移动速度。FANUCiRVision2DV视觉系统主要是通过视觉系统软件设置，建立视觉画面上的点位与机器人位置相对应关系。对工件进行视觉成像，与已标定的工件进行比较，得出偏差值，即机器人抓放位置的补偿值，实现机器人自动抓放。该技术实现了机器人在无夹具定位工件情况下的自动柔性搬运.回归国内，奇瑞公司以高质量的技术挑战着自动化的革命。截至目前,奇瑞公司已开发出数款机器人，计划小批量制造并在内部应用成熟后

22、，2013年开始大批量制造,实现机器人产业化。在日前召开的中国企业新纪录（第14批)发布大会暨中国企业自主创新高层论坛上，国内首台自主研制的大负载点焊机器人(78。790,0。00,0.00%)-奇瑞公司QH-165工业点焊机器人，作为对国家经济建设以及调结构、促增长具有重大推动作用的重点发布项目之一在会上进行了发布.据了解，QH165工业点焊机器人是国内首台自主研制的165公斤级点焊机器人，由奇瑞与哈工大联合研制开发,技术上突破了高速大负载工业机器人在机械系统优化设计、高速大负载运动平稳性控制等方面的技术难点，实现了良好的人机交互操作。截至目前，“165点焊机器人”在奇瑞汽车公司焊装车间已成

23、功焊接几万套汽车车身部件，表现出良好的性能，焊点精度达到国际先进水平.为填补国产工业机器人的空白，奇瑞公司于2007年启动了工业机器人项目，与哈工大在机器人领域开展合作，并于2008年9月成功开发出第一台样机。该机器人设计应用于点焊领域,同时可用于搬运、装配等领域，各项技术参数达到国外机器人设计水平.今年9月,“哈工大奇瑞机器人联合开发中心”已在哈工大落成。建立了“产、学、研、用一体化合作模式,推动中国工业机器人发展。在奇瑞公司的自主创新体系中,除了对关键零部件和关键技术的研发外，还有非常重要的一项，就是对关键装备的自主研发。目前,我国汽车工业工艺装备的高效化、自动化水平较低，仅为30%左右，

24、而先进国家则高达90以上，而且在一些关键装备的供应上仍然受制于人.合资企业基本上不采购中国的汽车制造装备，无法带动国内汽车装备制造企业整体实现技术提升。随着我国汽车制造企业越来越广泛地参与国际竞争,迫切需要提高工艺装备的高效、集成化程度。此外，汽车装备制造业有着巨大的市场和利润空间。奇瑞公司通过对关键装备的自主研发，将不仅大幅度提高自身的装备配套能力，降低对关键装备的采购成本，还将促进我国汽车装备制造业的充分竞争和整体进步，带动相关上游和下游产业规模化的集中，提高国内汽车装备制造业的整体水平.个人收集整理,勿做商业用途个人收集整理，勿做商业用途今年以来，奇瑞公司还启动了国家863项目210kg

25、负载机器人，以及工信部NC重大专项165KG点焊机器人、6KG弧焊机器人的开发,并逐步形成30KG、50KG、80KG、100KG、250KG等全系列点焊机器人产品,后期将延伸到弧焊机器人、搬运机器人、喷涂机器人、装配机器人等，覆盖工业机器人在汽车行业的所有应用.截至目前,奇瑞公司已开发出数款机器人,计划小批量制造并在内部应用成熟后,2013年开始大批量制造，实现机器人产业化。经过20年的改革开放，随着对商品高质量和多样化的要求不断提高，生产过程的柔性自动化要求日益迫切，在电子、家电、汽车和轻工等行业，工业机器人的应用日趋广泛。从各国工业机器人发展历史来看，一般在技术成熟，进入应用后不久，通过

26、一批用户应用工业机器人取得经济和技术效果的示范作用，推动工业机器人制造业进入快速发展期，需求量日益增长。工业机器人产业化的主体应该是生产企业,把一般量大面广、通用的工业机器人集中到企业生产制造，改变目前由科研单位分散研制的状况,才能使我国的工业机器人真正形成规模化生产，达到性能好、价格低、维修服务有保证，使机器人推广应用到各行各业，发挥作用。随着我国工业机器人产业化的发展,前期可以依靠进口产品，但是从长远来看，由于需要量很大,有必要形成自己的制造体系，这样做不但有利于提高国产机器人性能价格比，而且对相关的产业也会带来推动的作用.工业机器人在许多生产领域的使用实践证明，它在提高生产自动化水平,提

27、高劳动生产率和产品质量以及经济效益,改善工人劳动条件等方面，有着令世人瞩目的作用,引起了世界各国和社会各层人士的广泛关注。在新的世纪，机器人工业必将得到更加快速的发展和更加广泛的应用。汽车工业作为一个支柱产业，它的每一个发展、进步，都离不开相关科学技术、工业等发展支持.在工业机器人技术领域不断涌现出的高新科技成果，也必将促进汽车工业向更高目标发展。相信在不久的将来,通过我们的共同努力，国内汽车行业的工业机器人技术会逐步缩短与国外先进技术水平的差距，迎接WTO带给汽车工业的机遇和挑战。接下来，我们讨论一下焊接机器人在汽车生产应用中的发展趋势。机图像处理技术的迅速发展，机器视觉已在包括汽车制造业在

28、内的很多工业部门得到越来越广泛的应用。这些领域包括批量生产条件下的精密测量、工件表面缺陷检测、生产线中对零件标识和字符的自动识别以及判断装配结果是否正确等，在一些用于汽车制造业的专用设备,如刀具预调测量仪中,机器视觉也已替代了传统的检测方式.作为一种新颖而又实用的传感技术，图像检测单元近年已实现产品化，一些知名的厂商，如日本的松下公司、德国的西门子公司等都推出了品种规格齐全的系列化产品，包括光源、摄像头、处理器等，对图像检测技术的推广应用创造了有利的条件。与此同时，所颁布的相关标准不但规范了生产,而且为用户在不同情形下选用合适的检测单元，更快、更好地进行系统设计提供了依据。本文为互联网收集，请

29、勿用作商业用途个人收集整理，勿做商业用途以汽车制造业为主的制造业发展促进了工业机器人的发展。汽车制造业属于技术、资金密集型产业，也是工业机器人应用最广泛的行业。在我国，工业机器人的最初应用是在汽车和工程机械行业，主要用于汽车及工程机械的喷涂及焊接。2000年开始，受国家宏观政策调控及居民消费水平提高的影响，我国汽车工业进入了一个高速增长期。面对这种局面，国际汽车巨头纷纷进入中国市场并与我国企业合资设厂或扩大原有生产规模，国内企业也纷纷转型或加大对汽车行业的投资,整个行业增产扩能增加了对工业机器人需求.据不完全统计，最近几年国内厂家所生产的工业机器人有超过一半是提供给汽车行业的，海关进出口增长数

30、据与汽车行业增长数据具有较高的相关度。可知,汽车工业的发展是近几年我国工业机器人增长的原动力之一.工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进金属于一体的重要现代化制造业自动化装备。工业机器人已成为柔性制造系统(FMS）、工厂自动化(FA）、计算机集成制造系统（CIMS）的自动工具.目前国际上的工业机器人公司主要分为日系和欧系.日系中主要有安川、OTC、松下、FANUC、不二越、川崎等公司的产品.欧系中主要有德国的KUKA、CLOOS,瑞典的ABB，意大利的COMAU及奥地利的IGM公司.我国工业机器人是从20世纪80年代开始起步，经过20多年的努力，已经形成了一些具有

31、竞争力的工业机器人研究机构和企业。先后研发出弧焊、电焊、装配、搬运、注塑、冲压及喷漆等工业机器人。近几年,我国工业机器人及含工业机器人的自动化生产线相关的产品的年销售额已突破10亿元.目前国内市场年需求量在3000台左右，年销售额在20亿元以上。统计数据显示，中国市场上工业机器人总共拥有量尽万台，占全球总量的0.56，其中完全国产工业机器人(行业规模比较大的前三家工业机器人企业）行业集中度占30左右，其余都是从日本、美国、瑞典、德国、意大利等20多个国家引进的.国产工业机器人目前主要以国内市场应用为主，年出口量为100台左右,年出口额为0。2亿元以上。工业机器人50以上用在汽车领域目前，工业机器人的应用领域主要有弧焊、点焊、装配、搬用、喷漆、检测、码垛、研磨抛光和激光加工等复杂作业.目前，国际上工业机器人技术在制造业应用范围越来越广泛，现已从传统制造业推广到其他制造业，进而推广到诸如采矿、建筑、农业、灾难救灾等各种非制造行业。但汽车工业仍是工业机器人的主要应用领域.据了解,美国60%的工业机器人用于汽车生产，全世界用于汽车工业的工业机器人已经达到总用量的37%，用于汽车零部件的工业机器人约占24。在我国，工业机器人的最初应用是在汽车和工程机械行业，主要用于汽车及工程机械的喷涂及焊接.目前,由于机器人技术及研发的落后，工业机器人还主要应用在制造业，非制造业使用的较少.据统计