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從20世紀(jì)70年代末到80年代初開始，全球機(jī)器人在汽車行業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展一直呈現(xiàn)穩(wěn)步上升態(tài)勢(shì)。車用機(jī)器人每年以超過1%的速度增長(zhǎng)。據(jù)調(diào)查，2006 年全球車用機(jī)器人年度裝置量約九萬臺(tái)，市值約30 億美元，相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)總市值達(dá)100億美元。由此可見，車用機(jī)器人的研究和應(yīng)用是今后汽車行業(yè)發(fā)展的重要戰(zhàn)略之一。近年來，我國(guó)在這方面也取得了一些成績(jī)，尤其在機(jī)器人應(yīng)用方面有了很大發(fā)展。以下我們來看幾個(gè)機(jī)器人在汽車制造行業(yè)應(yīng)用的成功案例。
一：機(jī)器人自動(dòng)涂膠在國(guó)內(nèi)汽車燈具行業(yè)的成功應(yīng)用
2002年北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所與天津市某汽車燈廠簽訂合作協(xié)議，承擔(dān)了“車燈機(jī)器人自動(dòng)涂膠工作站工程” 的研制任務(wù)。該項(xiàng)目在自動(dòng)化所科研人員與用戶技術(shù)人員的努力工作和通力協(xié)作下，取得了圓滿成功；它的成功應(yīng)用是我國(guó)汽車燈具工業(yè)實(shí)現(xiàn)向規(guī)?；⒆詣?dòng)化、高效化發(fā)展的良好開端，在國(guó)內(nèi)汽車燈具行業(yè)產(chǎn)生了巨大反響。本項(xiàng)目采用ABB 公司IRB1400 型6 自由度交流伺服機(jī)器人和美國(guó)Graco 公司BRLLDOG25 ：1輸膠設(shè)備系統(tǒng)，進(jìn)行總體設(shè)計(jì)和系統(tǒng)集成，組成完整的自動(dòng)涂膠工作站。
車燈機(jī)器人自動(dòng)涂膠工作站的應(yīng)用成功，給用戶帶來的經(jīng)濟(jì)效益是非常明顯的。首先，大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。以前人工生產(chǎn)效率是1.2min/ 件，采用自動(dòng)涂膠工作站以后，生產(chǎn)效率提高到14s/ 件；其次,產(chǎn)品質(zhì)量得到了大幅度的提高，由人工生產(chǎn)的產(chǎn)品合格率不足60%,提高到現(xiàn)在的99% 以上,同時(shí)節(jié)省了因人工生產(chǎn)的不合格產(chǎn)品的返修費(fèi)用;另外，自動(dòng)涂膠比人工作業(yè)要節(jié)省用膠達(dá)20%以上，若按年需硅膠3000加侖計(jì)算，每加侖膠的費(fèi)用是700 元人民幣，這樣一年光硅膠一項(xiàng)就為用戶節(jié)約資金達(dá)42 萬元。
二：機(jī)器人在汽車凈化器殼體柔性化焊接中的應(yīng)用
現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的焊接機(jī)器人都屬于第一代工業(yè)機(jī)器人, 它的基本原理是示教再現(xiàn)。由于機(jī)器人的示教再現(xiàn)功能表現(xiàn)為焊接機(jī)器人完成一項(xiàng)焊接任務(wù), 只需一次示教, 即可精確地再
現(xiàn)示教的動(dòng)作, 如要機(jī)器人去做另一項(xiàng)工作, 無需改變?nèi)魏斡布?/SPAN>, 只需再做一次示教即可, 因此, 在一條焊接機(jī)器人生產(chǎn)線上, 可自動(dòng)生產(chǎn)若干種焊件, 焊接機(jī)器人對(duì)生產(chǎn)條件的適應(yīng)性很強(qiáng)。焊接機(jī)器人是一種可編程的柔性自動(dòng)化設(shè)備, 靈活性很強(qiáng), 尤為顯著的是能在狹窄的空間作業(yè)的具有6個(gè)自由度的機(jī)器人, 在汽車制造行業(yè)倍受矚目。圖1所示為某主流品牌焊接機(jī)器人, 其主要特點(diǎn)如下: 動(dòng)作高速、平滑與其他同類型機(jī)器人相比, 最高速度高, 加速度大, 因此縮短了空走間和循環(huán)時(shí)間, 提高了生產(chǎn)率；動(dòng)作范圍廣由于采用了獨(dú)立關(guān)節(jié)構(gòu)造, 動(dòng)作范圍大, 最大伸展距離為1 360 mm, 水平行程范圍為1 017 mm,同時(shí)由于采用了偏置手腕構(gòu)造, 更容易接近焊接工件, 焊槍的旋轉(zhuǎn)角度增大, 因此擴(kuò)大了焊接工件時(shí)的動(dòng)作范圍；體積小、節(jié)省空間在設(shè)計(jì)上采用了不需選擇設(shè)置場(chǎng)所的緊湊化設(shè)計(jì), 在旋轉(zhuǎn)軸上采用中空減速機(jī), 減小了設(shè)置空間；控制性能優(yōu)異、操作性強(qiáng)控制器主CPU與演算CPU的獨(dú)立化, 保證了更平滑的高速運(yùn)動(dòng), 確保了軌跡的高精度;而且內(nèi)存使用FLASH存儲(chǔ)器, 大大提高了存儲(chǔ)容量。
目前該型機(jī)器人在工業(yè)焊接, 尤其是在汽車制造業(yè)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。汽車凈化器外殼采用Q235低碳鋼板,經(jīng)剪切、成型夾緊、定位、焊接、熱浸滲鍍鋁等工藝制成。低碳鋼板滲鋁工藝可取代不銹鋼, 并可長(zhǎng)期在900 ℃高溫以下使用而不損壞, 原材料成本低。凈化器殼體由沖壓件經(jīng)點(diǎn)焊和弧焊完成, 其上、下殼體接口由直線焊縫及兩端法蘭環(huán)焊縫組成。本工作站采用了2個(gè)焊接工位的機(jī)器人焊接系統(tǒng), 首先將凈化器擺放在工裝上, 通過工作臺(tái)的浮動(dòng)支撐、輔助支撐及夾具進(jìn)行定位及夾緊, 由焊接機(jī)器人、變位器以及與之匹配的周邊設(shè)施相互準(zhǔn)確地配合完成整個(gè)凈化器工序所含各焊接部位的焊接。生產(chǎn)中也可根據(jù)設(shè)備利用率采用人工點(diǎn)焊后再由機(jī)器人自動(dòng)完成縫焊的焊接工藝。
經(jīng)過幾個(gè)案例分析可見，車用機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景廣闊。同時(shí)，車用機(jī)器人也是未來汽車制造等行業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略選擇。有關(guān)專家稱，要實(shí)現(xiàn)這一戰(zhàn)略，就必須使機(jī)器人研制和制造緊密結(jié)合起來，通過政策性引導(dǎo)和扶持一些機(jī)器人專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)。還必須有選擇性地進(jìn)行一些技術(shù)攻關(guān)。對(duì)一些已經(jīng)掌握的核心技術(shù)要進(jìn)行很好地知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)，對(duì)一些還沒有掌握的關(guān)鍵技術(shù)要進(jìn)行引進(jìn)、消化和再創(chuàng)新。要加強(qiáng)共性技術(shù)的研發(fā)，重點(diǎn)突出以智能化為核心的新型機(jī)器人機(jī)構(gòu)、模塊化設(shè)計(jì)、機(jī)器視覺、模式識(shí)別、離線編程和系統(tǒng)集成等關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)的研發(fā)。
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