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非標工業機器人在汽車行業的應用與發展分析

瀏覽:22 作者: 來源: 時間:2019-02-24 分類:技術支持

以艾展電子提供的非標生產線中的工業機器人廣泛應用于制造業。其中,有接近一半的機器人應用于汽車工業,包括汽車零部件行業。其次是機器人應用的第二大板塊,約18%的機器人應用在電氣和電子工業。再次是塑料和化工行業,約占10%。金屬和機械行業約占9%。汽車行業一直是機器人的最大用戶,因此,汽車行業不僅影響機器人的發展,還影響機器人應用的發展。


一、汽車工業

在汽車工業中,機器人最早被用于點焊,將各個沖壓件拼焊成車身。機器人具有很好的重復性和靈活性,使大部分手工焊接工作站實現了自動化。機器人焊接發展源于手工焊接,因此,它們通常都包括將工件在焊接工作站之間移動的輸送裝置,而每一個焊接工作站則由多個操作焊槍的機器人組成,機器人點焊裝備基于手工焊接包,包括外置的變壓器和笨重的電纜,它們為焊槍提供電源。為了提供足夠大的負載,早期的機器人均采用液壓驅動,盡管它們很快就被電動伺服機器人所替代,因為電機驅動具有更好的性能和重復性。隨著電機驅動機器人的負載能力的提升,變壓器和焊槍集成在一起,從而不再需要那么多笨重的電纜。因為電纜磨損不像之前那么快了,所以這些技術的進步提高了機器人焊接的可靠性。


最近,在焊接單元內,機器人被用來搬運工件,主要是搬運一些子部件,要么利用固定焊槍形式,要么其他機器人安裝焊槍。這種方案提升了系統的柔性,也擴大了機器人的數量。這種新方法的驅動力是更短的汽車設計生命周期和同樣的設備生成更多種不同的產品。


焊接裝備的技術和性能也得到了提升。例如,一些工廠采用了伺服驅動焊槍。這種焊槍完全由機器人控制。這種機器的好處是縮短了生產時間,因為焊鉗的打開或關閉操作可以在機器人到達指定位置之前開始,焊鉗開閉的大小也可由特定的焊接工序來控制。類似的操作,如自沖鉚釘和螺柱焊接,在使用機器人后,大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越高的興趣。雖然機器人激光焊接成本較高,但是在某些情況下,性能和焊接質量更車勝一籌。專門的激光焊接機器人被開發出來,提供激光焊接的整體解決方案,提升了可靠和性能。


機器人在汽車總裝中的應用要慢于車身車間的應用,這多半是因為所操作工件的難度和在車身內部作業的需要等因素。然而,現在許多應用都具備使用機器人實現自動化作業的潛力。公司在流程方面(例如,手工作業、半自動化或使用機器人的全自動化)的決策基于成本因素而非技術障礙。


相似地,在發動機裝配中一開始就使用的機器人并不多。裝配操作通常都由專門的設備來完成,實現更大的產量和更高的剛性自動化。由于柔性需求的增加,機器人在現代化的發動機裝配廠正在被大量地使用。除了常見的搬運操作和機床之間輸送工件外,機器人應用還包括裝配和去毛刺。


二、汽車零部件

汽車零部件行業緊跟汽車工業,使用了大量的機器人。它們使用機器人技術作為提升質量和生產柔性的手段,以滿足用戶的需求。由于所生產的工件差別很大,機器人在不同行業的應用也千差萬別。在大多數情況下,機器人工作站是獨立的,而不是作為另一個更大自動化系統的部件,因為生產一個完整的組件只需要較少的操作。這些應用大概可以分成幾類:塑料、金屬加工、電氣和電子,以及裝配。


車輛上有大量的塑料工件,包括內飾件(如儀表盤)和外飾件(如保險杠門把手和擾流板等)。在這些工件的生產過程中,機器人被用于注塑機下料、清理、水切割、裝配(包括粘接和焊接)和噴涂。金屬加工應用包括生產車身的子部件,以及其他一些大型工件,如排氣系統等。在車身子部件方面,如懸掛系統,機器人應用包括壓機上下料,以及點焊和弧焊。弧焊是機器人在排氣系統制造中的主要應用領域,用于組裝排氣系統的各個工件,如排氣管、法蘭、安裝支架、消音器和催化轉化器。需要指出的是汽車零部件的弧焊作業主要是在零部件供應商處完成而不是在總裝廠。許多機械工件裝配在一起才能變成汽車的動力部件。這些機器人應用包括機床上下料、磨削、去毛刺和其他金屬拋光應用。類似地,車燈、空調單元、電子和其他車內子部件由多種機器人來完成裝配和測試。


三、其他領域

近些年,電氣和電子行業見證了機器人使用量的大幅增長。許多專用機器被使用,例如用于制作印刷電路板的機器。然而,機器人被用于印刷電路板的上下料、測試、裝配更大組件,以及許多其他應用領域。電子行業機器人快速增長的主要動力是消費電子產品的產量增加,比如手機和平板電腦等。電子行業的機器人主要應用在亞洲。


食品工業一直被認為是機器人應用的一個主要潛在增長點,主要是因為這個行業包括了大量的手工操作。然后,這個行業還沒有大量使用機器人,我們仍面臨著許多挑戰。首先,這個行業的人工費用低于其他行業(比如汽車行業),使得自動化的經濟性不高。其次,產品往往是有機物,難以操作。除此之外,產品在尺寸和外形上也不均勻。還有衛生管理規定,特別是那些操作裸露食物的規定,也對自動化設備提出了特殊要求,比如沖洗,會增加設備成本。最終的目的是建立一個全自動化的食品工廠,能提供更好的衛生條件,因為這樣可去除最大的污染源——操作人員。


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