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非标工业机器人在汽车行业的应用与发展分析

浏览:23 作者: 来源: 时间:2019-02-24 分类:技术支持

以艾展电子提供的非标生产线中的工业机器人广泛应用于制造业。其中,有接近一半的机器人应用于汽车工业,包括汽车零部件行业。其次是机器人应用的第二大板块,约18%的机器人应用在电气和电子工业。再次是塑料和化工行业,约占10%。金属和机械行业约占9%。汽车行业一直是机器人的最大用户,因此,汽车行业不仅影响机器人的发展,还影响机器人应用的发展。


一、汽车工业

在汽车工业中,机器人最早被用于点焊,将各个冲压件拼焊成车身。机器人具有很好的重复性和灵活性,使大部分手工焊接工作站实现了自动化。机器人焊接发展源于手工焊接,因此,它们通常都包括将工件在焊接工作站之间移动的输送装置,而每一个焊接工作站则由多个操作焊枪的机器人组成,机器人点焊装备基于手工焊接包,包括外置的变压器和笨重的电缆,它们为焊枪提供电源。为了提供足够大的负载,早期的机器人均采用液压驱动,尽管它们很快就被电动伺服机器人所替代,因为电机驱动具有更好的性能和重复性。随着电机驱动机器人的负载能力的提升,变压器和焊枪集成在一起,从而不再需要那么多笨重的电缆。因为电缆磨损不像之前那么快了,所以这些技术的进步提高了机器人焊接的可靠性。


最近,在焊接单元内,机器人被用来搬运工件,主要是搬运一些子部件,要么利用固定焊枪形式,要么其他机器人安装焊枪。这种方案提升了系统的柔性,也扩大了机器人的数量。这种新方法的驱动力是更短的汽车设计生命周期和同样的设备生成更多种不同的产品。


焊接装备的技术和性能也得到了提升。例如,一些工厂采用了伺服驱动焊枪。这种焊枪完全由机器人控制。这种机器的好处是缩短了生产时间,因为焊钳的打开或关闭操作可以在机器人到达指定位置之前开始,焊钳开闭的大小也可由特定的焊接工序来控制。类似的操作,如自冲铆钉和螺柱焊接,在使用机器人后,大部分都实现了自动化焊接。除此之外,工业界对激光焊接表现出越来越高的兴趣。虽然机器人激光焊接成本较高,但是在某些情况下,性能和焊接质量更车胜一筹。专门的激光焊接机器人被开发出来,提供激光焊接的整体解决方案,提升了可靠和性能。


机器人在汽车总装中的应用要慢于车身车间的应用,这多半是因为所操作工件的难度和在车身内部作业的需要等因素。然而,现在许多应用都具备使用机器人实现自动化作业的潜力。公司在流程方面(例如,手工作业、半自动化或使用机器人的全自动化)的决策基于成本因素而非技术障碍。


相似地,在发动机装配中一开始就使用的机器人并不多。装配操作通常都由专门的设备来完成,实现更大的产量和更高的刚性自动化。由于柔性需求的增加,机器人在现代化的发动机装配厂正在被大量地使用。除了常见的搬运操作和机床之间输送工件外,机器人应用还包括装配和去毛刺。


二、汽车零部件

汽车零部件行业紧跟汽车工业,使用了大量的机器人。它们使用机器人技术作为提升质量和生产柔性的手段,以满足用户的需求。由于所生产的工件差别很大,机器人在不同行业的应用也千差万别。在大多数情况下,机器人工作站是独立的,而不是作为另一个更大自动化系统的部件,因为生产一个完整的组件只需要较少的操作。这些应用大概可以分成几类:塑料、金属加工、电气和电子,以及装配。


车辆上有大量的塑料工件,包括内饰件(如仪表盘)和外饰件(如保险杠门把手和扰流板等)。在这些工件的生产过程中,机器人被用于注塑机下料、清理、水切割、装配(包括粘接和焊接)和喷涂。金属加工应用包括生产车身的子部件,以及其他一些大型工件,如排气系统等。在车身子部件方面,如悬挂系统,机器人应用包括压机上下料,以及点焊和弧焊。弧焊是机器人在排气系统制造中的主要应用领域,用于组装排气系统的各个工件,如排气管、法兰、安装支架、消音器和催化转化器。需要指出的是汽车零部件的弧焊作业主要是在零部件供应商处完成而不是在总装厂。许多机械工件装配在一起才能变成汽车的动力部件。这些机器人应用包括机床上下料、磨削、去毛刺和其他金属抛光应用。类似地,车灯、空调单元、电子和其他车内子部件由多种机器人来完成装配和测试。


三、其他领域

近些年,电气和电子行业见证了机器人使用量的大幅增长。许多专用机器被使用,例如用于制作印刷电路板的机器。然而,机器人被用于印刷电路板的上下料、测试、装配更大组件,以及许多其他应用领域。电子行业机器人快速增长的主要动力是消费电子产品的产量增加,比如手机和平板电脑等。电子行业的机器人主要应用在亚洲。


食品工业一直被认为是机器人应用的一个主要潜在增长点,主要是因为这个行业包括了大量的手工操作。然后,这个行业还没有大量使用机器人,我们仍面临着许多挑战。首先,这个行业的人工费用低于其他行业(比如汽车行业),使得自动化的经济性不高。其次,产品往往是有机物,难以操作。除此之外,产品在尺寸和外形上也不均匀。还有卫生管理规定,特别是那些操作裸露食物的规定,也对自动化设备提出了特殊要求,比如冲洗,会增加设备成本。最终的目的是建立一个全自动化的食品工厂,能提供更好的卫生条件,因为这样可去除最大的污染源——操作人员。


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