工業機器(qì)人(rén)在汽車(chē)行(xíng)業的應用與發展
一、汽車(chē)工業
在汽車(chē)工業中,機器(qì)人(rén)最早被用于點焊,将各個(gè)沖壓件拼焊成車(chē)身。機器(qì)人(rén)具有(yǒu)很(hěn)好的重複性和(hé)靈活性,使大(dà)部分手工焊接工作(zuò)站(zhàn)實現了自動化。機器(qì)人(rén)焊接發展源于手工焊接,因此,它們通(tōng)常都包括将工件在焊接工作(zuò)站(zhàn)之間(jiān)移動的輸送裝置,而每一個(gè)焊接工作(zuò)站(zhàn)則由多(duō)個(gè)操作(zuò)焊槍的機器(qì)人(rén)組成，機器(qì)人(rén)點焊裝備基于手工焊接包,包括外置的變壓器(qì)和(hé)笨重的電(diàn)纜,它們為(wèi)焊槍提供電(diàn)源。為(wèi)了提供足夠大(dà)的負載,早期的機器(qì)人(rén)均采用液壓驅動,盡管它們很(hěn)快就被電(diàn)動伺服機器(qì)人(rén)所替代,因為(wèi)電(diàn)機驅動具有(yǒu)更好的性能和(hé)重複性。随着電(diàn)機驅動機器(qì)人(rén)的負載能力的提升,變壓器(qì)和(hé)焊槍集成在一起,從而不再需要那(nà)麽多(duō)笨重的電(diàn)纜。因為(wèi)電(diàn)纜磨損不像之前那(nà)麽快了,所以這些(xiē)技(jì)術(shù)的進步提高(gāo)了機器(qì)人(rén)焊接的可(kě)靠性。
最近,在焊接單元內(nèi),機器(qì)人(rén)被用來(lái)搬運工件,主要是搬運一些(xiē)子部件,要麽利用固定焊槍形式,要麽其他機器(qì)人(rén)安裝焊槍。這種方案提升了系統的柔性,也擴大(dà)了機器(qì)人(rén)的數(shù)量。這種新方法的驅動力是更短(duǎn)的汽車(chē)設計(jì)生(shēng)命周期和(hé)同樣的設備生(shēng)成更多(duō)種不同的産品。
焊接裝備的技(jì)術(shù)和(hé)性能也得(de)到了提升。例如,一些(xiē)工廠采用了伺服驅動焊槍。這種焊槍完全由機器(qì)人(rén)控制(zhì)。這種機器(qì)的好處是縮短(duǎn)了生(shēng)産時(shí)間(jiān),因為(wèi)焊鉗的打開(kāi)或關閉操作(zuò)可(kě)以在機器(qì)人(rén)到達指定位置之前開(kāi)始,焊鉗開(kāi)閉的大(dà)小(xiǎo)也可(kě)由特定的焊接工序來(lái)控制(zhì)。類似的操作(zuò),如自沖鉚釘和(hé)螺柱焊接,在使用機器(qì)人(rén)後,大(dà)部分都實現了自動化焊接。除此之外,工業界對激光焊接表現出越來(lái)越高(gāo)的興趣。雖然機器(qì)人(rén)激光焊接成本較高(gāo),但(dàn)是在某些(xiē)情況下,性能和(hé)焊接質量更車(chē)勝一籌。專門(mén)的激光焊接機器(qì)人(rén)被開(kāi)發出來(lái),提供激光焊接的整體(tǐ)解決方案,提升了可(kě)靠和(hé)性能。
噴塗和(hé)車(chē)內(nèi)密封是較早在汽車(chē)行(xíng)業應用機器(qì)人(rén)的兩個(gè)領域。由于噴塗車(chē)間(jiān)的壓機之間(jiān)輸進工作(zuò)環境較差和(hé)追求塗裝質量一緻性,催生(shēng)了機器(qì)人(rén)在噴塗行(xíng)業的應用。噴塗作(zuò)手或其他進置業最開(kāi)始采用液壓機器(qì)人(rén),因為(wèi)噴塗車(chē)間(jiān)的氣體(tǐ)和(hé)顆粒濃度很(hěn)高(gāo),所以不允許使用電(diàn)機。防爆型噴塗機器(qì)人(rén)的開(kāi)發成功,解決了這個(gè)問題,從而快速提升了性能線,隻是在沖壓機之間(jiān)和(hé)噴塗機器(qì)人(rén)使用的便利性。早期的機器(qì)人(rén)采用示教編程,噴塗工人(rén)直接握住機機器(qì)在汽車(chē)器(qì)人(rén)手臂,拉動機器(qì)人(rén)走所需軌迹,大(dà)多(duō)數(shù)時(shí)候是邊噴邊走。機器(qì)人(rén)能夠記錄該的度和(hé)在車(chē)身內(nèi)部作(zuò)軌迹并重複執行(xíng)。這種編程方法的好處是可(kě)以實現路徑的快速生(shēng)成,但(dàn)是限制(zhì)了人(rén)實現自動化作(zuò)業的普力路徑編輯和(hé)修改。因此,開(kāi)發複雜的機器(qì)人(rén)程序就會(huì)費時(shí)費力。離線編程,利用機器(qì)人(rén)的全自動化個(gè)包括機器(qì)人(rén)、噴塗工具和(hé)車(chē)身的仿真環境,成為(wèi)更受歡迎的編程方法,并且地,在發動機行(xíng)之有(yǒu)效,被廣泛使用。
在典型的噴塗車(chē)間(jiān),許多(duō)其他自動化設備也用于噴塗,包括噴槍往複機和(hé)靜,機人(rén)在現代化的發電(diàn)旋杯噴塗等。它們特别适用于在線體(tǐ)移動時(shí),噴塗外表面。除了這些(xiē)機器(qì)外,孔之同輸進工些(xiē)機器(qì)人(rén)通(tōng)常被用于噴塗內(nèi)表面,包括發動機艙、行(xíng)李箱和(hé)車(chē)門(mén)等。為(wèi)了到達這些(xiē)。汽車(chē)零部些(xiē)區(qū)域,人(rén)們開(kāi)發了與噴塗機器(qì)人(rén)協作(zuò)的開(kāi)啓裝置。伺服跟蹤也允許機器(qì)人(rén)在整個(gè)噴塗車(chē)間(jiān)跟随車(chē)身形狀。
如今,機器(qì)人(rén)汽車(chē)噴塗系統能夠實現整體(tǐ)解決方案,對塗料和(hé)空(kōng)氣混合做(zuò)全作(zuò)為(wèi)提千質重和(hé)生(shēng)産需閉環系統。該方案允許在噴塗過程中調整噴塗參數(shù),從而獲得(de)最佳效果。除此之大(dà),機在外,顔色變換器(qì)也被集成到機器(qì)人(rén)手臂中,以減少(shǎo)顔色更換過程中的時(shí)間(jiān)和(hé)塗料立的,而不是作(zuò)為(wèi)要玻少(shǎo)操作(zuò)浪費。機器(qì)人(rén)還(hái)能夠被安裝更多(duō)的噴塗裝備,包括空(kōng)氣噴塗、靜電(diàn)空(kōng)氣噴塗和(hé)靜及裝配電(diàn)噴塗杯等。每一種裝備都有(yǒu)特定的好處,因此,對于某一特定的應用,機器(qì)人(rén)車(chē)輛(liàng)上(shàng)有(yǒu)大(dà)量的都能與最佳裝備匹配。
車(chē)內(nèi)密封原本是一項令人(rén)不愉快的工作(zuò),使用機器(qì)人(rén)後,就不是這樣了。剛開(kāi)始時(shí),噴塗機器(qì)人(rén)因為(wèi)便于編程而被使用。然而,标準機器(qì)人(rén)也可(kě)以完成噴塗作(zuò)業。機器(qì)人(rén)用于接縫密封是因為(wèi)我們需要把密封條準确地放置在車(chē)身的接縫位置。這就需要使用标準機器(qì)人(rén),以便達到所需要的精度。人(rén)們利用視(shì)覺系統來(lái)确定車(chē)身的位置,使得(de)密封系統能夠适應車(chē)身的微小(xiǎo)變化,在密封位置依然保持足夠高(gāo)的精度。後來(lái),人(rén)們通(tōng)過使用閉環流體(tǐ)控制(zhì)來(lái)實現更精确的控制(zhì)和(hé)随密封要求而改變輸出,進一步提升了應用水(shuǐ)平。粘接應用也快速地實現了,同樣也是以粘接質量為(wèi)驅動力。這些(xiē)應用包括直接安裝汽車(chē)玻璃、塗抹粘接劑然後将玻璃安裝到車(chē)身上(shàng),還(hái)包括其他各種粘接應用,比如發動機罩內(nèi)面闆和(hé)外面闆的裝配等。
車(chē)身面闆是在沖壓車(chē)間(jiān)生(shēng)産的。面闆也有(yǒu)可(kě)能是汽車(chē)原始設備制(zhì)造商(OEM)或者他們的一級供應商生(shēng)産的。機器(qì)人(rén)應用于沖壓線已有(yǒu)多(duō)年,用于在不同的沖壓機之間(jiān)輸送面闆。這些(xiē)機器(qì)人(rén)可(kě)以替代手工輸送或者替代專用的“鐵(tiě)手”或其他輸送裝置。在某些(xiē)領域中,沖壓線發展得(de)更加成熟,現有(yǒu)的大(dà)型沖壓線自帶搬運設備,利用機器(qì)人(rén)來(lái)進行(xíng)上(shàng)下料操作(zuò)。然而,對于更多(duō)的傳統沖壓線,隻是在沖壓機之間(jiān)使用機器(qì)人(rén),仍然還(hái)有(yǒu)很(hěn)大(dà)的自動化提升空(kōng)間(jiān)。
機器(qì)人(rén)在汽車(chē)總裝中的應用要慢于車(chē)身車(chē)間(jiān)的應用,這多(duō)半是因為(wèi)所操作(zuò)工件的難度和(hé)在車(chē)身內(nèi)部作(zuò)業的需要等因素。然而,現在許多(duō)應用都具備使用機器(qì)人(rén)實現自動化作(zuò)業的潛力。公司在流程方面(例如,手工作(zuò)業、半自動化或使用機器(qì)人(rén)的全自動化)的決策基于成本因素而非技(jì)術(shù)障礙。
相似地,在發動機裝配中一開(kāi)始就使用的機器(qì)人(rén)并不多(duō)。裝配操作(zuò)通(tōng)常都由專門(mén)的設備來(lái)完成,實現更大(dà)的産量和(hé)更高(gāo)的剛性自動化。由于柔性需求的增加,機器(qì)人(rén)在現代化的發動機裝配廠正在被大(dà)量地使用。除了常見的搬運操作(zuò)和(hé)機床之間(jiān)輸送工件外,機器(qì)人(rén)應用還(hái)包括裝配和(hé)去毛刺。
二、汽車(chē)零部件
汽車(chē)零部件行(xíng)業緊跟汽車(chē)工業,使用了大(dà)量的機器(qì)人(rén)。它們使用機器(qì)人(rén)技(jì)術(shù)作(zuò)為(wèi)提升質量和(hé)生(shēng)産柔性的手段,以滿足用戶的需求。由于所生(shēng)産的工件差别很(hěn)大(dà),機器(qì)人(rén)在不同行(xíng)業的應用也千差萬别。在大(dà)多(duō)數(shù)情況下,機器(qì)人(rén)工作(zuò)站(zhàn)是獨立的,而不是作(zuò)為(wèi)另一個(gè)更大(dà)自動化系統的部件,因為(wèi)生(shēng)産一個(gè)完整的組件隻需要較少(shǎo)的操作(zuò)。這些(xiē)應用大(dà)概可(kě)以分成幾類:塑料、金屬加工、電(diàn)氣和(hé)電(diàn)子,以及裝配。
車(chē)輛(liàng)上(shàng)有(yǒu)大(dà)量的塑料工件,包括內(nèi)飾件(如儀表盤)和(hé)外飾件(如保險杠門(mén)把手和(hé)擾流闆等)。在這些(xiē)工件的生(shēng)産過程中,機器(qì)人(rén)被用于注塑機下料、清理(lǐ)、水(shuǐ)切割、裝配(包括粘接和(hé)焊接)和(hé)噴塗。金屬加工應用包括生(shēng)産車(chē)身的子部件,以及其他一些(xiē)大(dà)型工件,如排氣系統等。在車(chē)身子部件方面,如懸挂系統,機器(qì)人(rén)應用包括壓機上(shàng)下料,以及點焊和(hé)弧焊。弧焊是機器(qì)人(rén)在排氣系統制(zhì)造中的主要應用領域,用于組裝排氣系統的各個(gè)工件,如排氣管、法蘭、安裝支架、消音(yīn)器(qì)和(hé)催化轉化器(qì)。需要指出的是汽車(chē)零部件的弧焊作(zuò)業主要是在零部件供應商處完成而不是在總裝廠。許多(duō)機械工件裝配在一起才能變成汽車(chē)的動力部件。這些(xiē)機器(qì)人(rén)應用包括機床上(shàng)下料、磨削、去毛刺和(hé)其他金屬抛光應用。類似地,車(chē)燈、空(kōng)調單元、電(diàn)子和(hé)其他車(chē)內(nèi)子部件由多(duō)種機器(qì)人(rén)來(lái)完成裝配和(hé)測試。
三、其他領域
近些(xiē)年,電(diàn)氣和(hé)電(diàn)子行(xíng)業見證了機器(qì)人(rén)使用量的大(dà)幅增長。許多(duō)專用機器(qì)被使用,例如用于制(zhì)作(zuò)印刷電(diàn)路闆的機器(qì)。然而,機器(qì)人(rén)被用于印刷電(diàn)路闆的上(shàng)下料、測試、裝配更大(dà)組件,以及許多(duō)其他應用領域。電(diàn)子行(xíng)業機器(qì)人(rén)快速增長的主要動力是消費電(diàn)子産品的産量增加,比如手機和(hé)平闆電(diàn)腦(nǎo)等。電(diàn)子行(xíng)業的機器(qì)人(rén)主要應用在亞洲。
食品工業一直被認為(wèi)是機器(qì)人(rén)應用的一個(gè)主要潛在增長點,主要是因為(wèi)這個(gè)行(xíng)業包括了大(dà)量的手工操作(zuò)。然後,這個(gè)行(xíng)業還(hái)沒有(yǒu)大(dà)量使用機器(qì)人(rén),我們仍面臨着許多(duō)挑戰。首先,這個(gè)行(xíng)業的人(rén)工費用低(dī)于其他行(xíng)業(比如汽車(chē)行(xíng)業),使得(de)自動化的經濟性不高(gāo)。其次,産品往往是有(yǒu)機物,難以操作(zuò)。除此之外,産品在尺寸和(hé)外形上(shàng)也不均勻。還(hái)有(yǒu)衛生(shēng)管理(lǐ)規定,特别是那(nà)些(xiē)操作(zuò)裸露食物的規定,也對自動化設備提出了特殊要求,比如沖洗,會(huì)增加設備成本。最終的目的是建立一個(gè)全自動化的食品工廠,能提供更好的衛生(shēng)條件,因為(wèi)這樣可(kě)去除最大(dà)的污染源——操作(zuò)人(rén)員。