淺談汽車智能化焊裝生產(chǎn)線的安裝與調(diào)試

1、 淺談汽車智能化焊裝生產(chǎn)線的安裝與調(diào)試 摘要：隨著經(jīng)濟發(fā)展，汽車逐漸成為家用必需品，并且人們對汽車品牌的選擇越來越多，同時對汽車質(zhì)量要求也越來越高，相應的更多的新技術(shù)也逐漸應用到汽車制造過程中去，比如機器人技術(shù)、plc控制系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等，共同打造自動化、智能化、柔性化汽車焊裝生產(chǎn)線。關(guān)鍵詞：智能化，plc，機器人，安裝調(diào)試汽車車身制造工藝通常分為沖壓工藝、焊裝工藝、涂裝工藝和總裝工藝，統(tǒng)稱汽車制造四大工藝。在當前的智能制造的大背景下，汽車制造業(yè)也在快速向自動化、智能化、柔性化生產(chǎn)進行轉(zhuǎn)變，且已取得明顯成果。在汽車制造四大工藝中，焊裝工藝由于其制造特點，自動化、智能化焊裝生產(chǎn)線已在各主機廠廣

2、泛應用。本文針對我司在產(chǎn)車型焊裝自動化、智能化、柔性化生產(chǎn)線的安裝及調(diào)試過程進行介紹，旨在對安裝與調(diào)試過程中的技術(shù)要求及經(jīng)驗進行總結(jié)及推廣。1生產(chǎn)線工藝布局簡介本文以我司在產(chǎn)車型下部車身線與主線（以下簡稱主下線）為例進行介紹。根據(jù)規(guī)劃方案，該生產(chǎn)線要求生產(chǎn)節(jié)拍30jph，主下線共22個工位，其中下部線7個工位，主線10個工位，下部和主線線尾各設置1個檢驗工位，主線中間設置3個過渡工位，主要實現(xiàn)的工藝內(nèi)容為：分總成件裝配、涂膠、點焊、車身號刻印、弧焊等，各工藝的實現(xiàn)方式為plc系統(tǒng)控制的機器人裝配、涂膠、點焊、車身號刻印及弧焊，整條線體共投入各型號機器人共50臺。線體輸送方式為滾床+滑撬輸送，分

3、總成輸送方式為pick-up+ems輸送。下圖一為主下線平面布局圖：圖一 主下線平面布局圖2生產(chǎn)線安調(diào)策劃焊裝生產(chǎn)線安裝調(diào)試尤其是自動化線調(diào)試是一項極其復雜的工程，其涉及前期劃線、機械設備安裝、夾具安裝標定、鋼結(jié)構(gòu)搭建、水氣管路安裝、電氣設備安裝、電氣線路接線、電氣程序輸入與調(diào)試、機器人及其附屬設備安裝調(diào)試、線體聯(lián)動、機器人焊接程序輸入等一系列復雜工作，且涉及到不同的設備供應商及主機廠各部門協(xié)調(diào)工作，因此為保施工進度及質(zhì)量前期安調(diào)策劃顯得十分必要。整個安調(diào)過程從策劃到過程跟蹤及驗收由規(guī)劃單位主控，安調(diào)策劃主要包括：生產(chǎn)線安裝調(diào)試涉及單位較多，過程中由規(guī)劃單位進行組織、協(xié)調(diào)，包括各供應商廠家、焊

4、裝車間、設備主管單位、安保單位及現(xiàn)場工藝等，各單位協(xié)調(diào)生產(chǎn)，及時跟蹤安調(diào)過程，對于過程異常狀況進行重點分析，制定切實可行的補救措施及追趕計劃，最終保證項目保質(zhì)保量推進。3 安調(diào)計劃實施根據(jù)汽車焊裝生產(chǎn)線特點，焊裝線的安調(diào)主要包括機械安裝，電氣程序調(diào)試及機器人系統(tǒng)調(diào)試三大部分。3.1 機械安裝及調(diào)試作為生產(chǎn)線各功能模塊的載體，機械安裝及調(diào)試是整個安調(diào)過程的第一步，其依據(jù)為主下線平面布局圖。具體安調(diào)作業(yè)內(nèi)容及流程包括：由于線體較長，以上安裝過程可根據(jù)安裝進度、人員分配、設備利用率等，交叉進行。3.1.1 線體劃線線體劃線是整個線體安裝調(diào)試最基礎且最重要的工作，直接影響整個施工進度及質(zhì)量，如果機械安

5、裝完成后，進行標定的過程中，發(fā)現(xiàn)前期劃線偏差較大，則整個機械安裝就要推倒重來。線體劃線依據(jù)：線體平面布局圖、線體劃線圖及3d layout圖紙。線體劃線工具：軟尺、標桿、畫規(guī)、盒尺、激光器等。劃線完成后，必須按照平面布局圖、劃線圖及3dlaout圖紙核對每一個功能坐標與圖紙是否相符，確保數(shù)據(jù)完全符合布局要求。3.1.2 滾床（附帶夾具）機械安裝安裝內(nèi)容：線體滾床共22站，包括17站帶夾具滾床及5站過渡滾床。安裝依據(jù)：平面布局圖、劃線坐標及3dlayout等。滾床作為整個線體輸送載體，應提前完成安裝及標定。按規(guī)劃布局，滾床為整個線體的主輸送機構(gòu)，負責主下線線體輸送及大線循環(huán)，因此在整條線體中，其

6、安裝調(diào)試精度將會直接影響線體通過性。3.1.3 機器人底座及附屬設備安裝安裝內(nèi)容包括：機器人底座、分總成存放架、焊鉗存放架、抓手存放架、焊鉗電極帽修磨器、水汽排等。安裝依據(jù)：平面布局圖、劃線坐標及3dlayout等。3.1.4 滾床、底座、存放架等激光三坐標標定由于劃線精度及制造精度的影響，機械設備安裝完成后，與設計圖紙要求是否一致無法保證，必須進行檢測、標定，確保滾床、機器人底座、分裝件存放架、抓手存放架、焊鉗存放架等全部符合設計公差要求。標定依據(jù)：平面布局圖、工裝夾具設計圖紙等。標定結(jié)果：三坐標檢測報告。3.1.5 其他附屬設備的安裝線體主要設備安裝、標定完成后，機械安裝主要工作基本完成，

7、其他附屬設備包括水氣管道、涂膠鋼結(jié)構(gòu)、分裝鋼結(jié)構(gòu)及安全圍欄，可根據(jù)施工進度、人員及設備分配進行交叉作業(yè)施工。同時，在不影響主要設備施工的情況下，可將附屬設備提前施工。3.1.6 氣路配管在汽車焊裝線上，滾床、夾具、抓手存放架、焊鉗存放架及分裝件存放架等機械設備的動作都是由plc控制系統(tǒng)控制，靠壓縮氣體推動氣缸來實現(xiàn)的，氣缸管路配管相當重要，務必按照設計氣路圖進行配管，調(diào)試。3.2 電氣安裝調(diào)試在焊裝自動化、智能化生產(chǎn)線中，plc電氣控制系統(tǒng)是整個生產(chǎn)線的神經(jīng)中樞，所有工藝的實現(xiàn)都是靠plc系統(tǒng)控制機器人、夾具等執(zhí)行單元來完成的，其邏輯順序?qū)€體正常運行、生產(chǎn)節(jié)拍等有至關(guān)重要的影響。電氣部分安裝

8、調(diào)試主要包括：3.2.1 電氣硬件安裝安裝內(nèi)容：電氣系統(tǒng)控制硬件設施主要有電控柜、i/o柜、gb柜、電磁閥、傳感器等。安裝依據(jù)：平面布局圖、電氣原理圖等。3.2.2 電氣接線電氣接線內(nèi)容：電源動力線，plc控制強電線、弱電線，i/o柜輸入輸出線，電磁閥線及傳感器線路等。接線依據(jù)：電氣原理圖及電氣接線圖等。3.2.3 電氣程序灌輸plc系統(tǒng)將生產(chǎn)線所有設備互聯(lián)，并通過合適的邏輯關(guān)系控制各執(zhí)行單元動作，最終完成車身焊接。plc電氣程序灌輸包括：滾床動作、夾具動作、機器人工作、滑臺、置臺、存放架、光柵、安全門、pickup小車、ems小車、修磨器等所有線體設備與工裝。plc電氣程序設計完成后，要對程

9、序的邏輯關(guān)系、動作順序進行謹慎評審，確保每一步動作的邏輯關(guān)系無誤，提升現(xiàn)場調(diào)試效率。3.2.4 電氣程序調(diào)試電氣程序調(diào)試包括單體調(diào)試、單站（工位）聯(lián)動調(diào)試及線體聯(lián)動調(diào)試。電氣程序調(diào)試即用灌輸?shù)絧lc系統(tǒng)中的預先設計好的程序，按照相應的邏輯關(guān)系、動作順序進行驗證，同時驗證設備、夾具的機械性能及管路配置是否合理。電氣程序調(diào)試順序為：單臺設備邏輯順序驗證 單站（單工位）聯(lián)動調(diào)試 線體聯(lián)動調(diào)試 帶件驗證通過性。3.3 機器人系統(tǒng)調(diào)試機器人系統(tǒng)包括機器人本體、機器人控制柜系統(tǒng)、焊鉗及焊接電源與控制柜系統(tǒng)、管線包及其附件安裝、焊接軌跡調(diào)試。機器人系統(tǒng)為自動化生產(chǎn)線中的執(zhí)行單元，通過plc系統(tǒng)控制機器人完成

10、取放抓手、取放焊鉗、取件、裝件、涂膠、點焊、弧焊等所有工藝，機器人系統(tǒng)調(diào)試是最為復雜且重要的環(huán)節(jié)。3.3.1 硬件安裝與調(diào)試硬件系統(tǒng)包括機器人本體、機器人控制柜、焊接系統(tǒng)等。1. 機器人本體安裝與調(diào)試機器人本體安裝指將機器人本體吊裝至機器人底座，并按設計要求進行原點標定；機器人本體調(diào)試指機器人源程序灌輸及原點標定；2. 機器人控制柜安裝與調(diào)試機器人控制柜為機器人焊接系統(tǒng)的控制系統(tǒng)及動力系統(tǒng)，其功能為機器人提供動力電源及與plc系統(tǒng)互聯(lián)形成閉環(huán)控制。機器人控制柜安裝依據(jù)劃線圖進行，完成后按接線圖進行接線。機器人控制柜調(diào)試主要指接線完成后，進行控制柜內(nèi)各模塊通電與程序輸入及控制柜與外部模塊的通電與

11、程序輸入。3. 焊接系統(tǒng)安裝與調(diào)試機器人焊接系統(tǒng)包括焊接控制器、焊鉗、管線包及其附件和切換盤等。焊接控制器功能是提供焊接所需各種焊接焊接參數(shù)，包括焊接電流、焊接電壓、焊接壓力、焊接時間、預壓時間等。焊鉗是焊接系統(tǒng)的終端執(zhí)行單元，根據(jù)車身結(jié)構(gòu)進行設計，滿足各個部位焊接可達性，通過連接法蘭或切換盤與機器人本體相連接，由控制系統(tǒng)控制完成焊接。管線包及其附件包括管線包（水電氣管、網(wǎng)線、波紋管等）及機械安裝件，其為電阻點焊所需水電氣管路及網(wǎng)路的集成結(jié)構(gòu)，由機械安裝件安裝到機器人本體上，一端與水汽排及控制柜連接，另一端與焊鉗或切換盤連接。切換盤是一種過渡裝置，在同一個機器人需要完成除焊接之外的其他功能時，

12、代替連接法蘭的一種水、電、氣、往的機械集成機構(gòu)，其中一個端面與機器人本體連接法蘭連接，另一個端面與焊鉗或其他裝置連接。3.3.2 軟件安裝與調(diào)試機器人系統(tǒng)軟件調(diào)試主要是對機器人本體與抓手、焊鉗、滾床夾具、放件置臺、pickup、ems及其他機器人之間內(nèi)部與外部動作，邏輯關(guān)系的程序輸入，確保機器人在合理的邏輯關(guān)系下完成取放抓手、取放焊鉗、取放零件且不與內(nèi)部設備及外部設備干涉。3.3.3 機器人軌跡示教機器人軌跡帶件示教包括：機器人取放抓手軌跡、機器人取放焊鉗軌跡、機器人取放零件軌跡、機器人涂膠軌跡、機器人焊機軌跡、機器人電極帽修磨軌跡、弧焊機器人清剪焊絲軌跡、弧焊機器人涂防飛濺液軌跡、機器人與機

13、器人干涉區(qū)軌跡、機器人與pickup干涉區(qū)、機器人與ems小車干涉區(qū)、機器人與鋼結(jié)構(gòu)干涉區(qū)等的示教，基本上涵蓋機器人工作區(qū)域所有的內(nèi)部與外部設備的軌跡示教。1. 機器人帶件示教機器人帶件示教即嚴格按照作業(yè)文件，完成各工藝內(nèi)容的示教工作，包括裝配、涂膠、焊接、滾邊等過程。2. 機器人單工位空循環(huán)驗證各工位帶件示教完成后，即進入單工位空循環(huán)驗證階段，通過空循環(huán)驗證軌跡示教過程中的邏輯關(guān)系。3. 機器人線體多工位聯(lián)動空循環(huán)驗證單工位空循環(huán)驗證并優(yōu)化完成后，進行線體多工位聯(lián)動空循環(huán)驗證，以此驗證線體在空循環(huán)狀態(tài)下的通過性及各動作順序的邏輯關(guān)系是否合理。4. 機器人線體帶件聯(lián)動驗證此階段即將進入小批量生產(chǎn)階段，是對以上所有工作的檢驗與驗證，通過小批量帶件驗證，發(fā)現(xiàn)帶件狀態(tài)下線體通過性問題，并進行優(yōu)化，最終保證線體符合生產(chǎn)需求。至此，整個焊裝自動化、智能化生產(chǎn)線安裝調(diào)試基本結(jié)束，安調(diào)階段目標基本達成，生產(chǎn)過程問題需批量階段進行識別優(yōu)化。安調(diào)完成線體狀態(tài)如下圖二：圖二 （左圖：下部線，右圖：主線）4 結(jié)語汽車焊裝自動化、智能化生產(chǎn)線安裝調(diào)試涉及機械、電氣、自動控制、聲學、光學等多專業(yè)，是一項高度集成