以富士迈公司为例分析焊接机器人在企业中的应用

摘要中国装焊生产线焊接自动化技术发展应用经历了仿制、自行研制和稳步发展三个阶与自动化程度将提高10～20个百分点，焊接机械化与自动化程度将达到40～50%,为了接柔性制造系统300～400套，采用计算机辅助设计与制造及检查技术。骨干企业的焊接第1章前言工业机器人最先大规模使用的区域将会出现在如今的发达地区。随着产业转移的进富士迈半导体精密工业(上海)有限公司(简称：foxsemicon)成立于2005年7月，富士迈半导体精密工业(上海)有限公司是鸿海(富士康)企业集团朝半导体制造事业发展技术性系统产品的设计及制造公司，公司总投资2980万美元，因应提供半导体制造客户术出现在19世纪末，先是弧焊和氧燃气焊，稍后出现了电阻焊。业。汽车是焊接机器人的最大用户，也是最早用户。早在70年代末，上海电焊机厂与上“一汽”是我国最早引进焊接机器人的企业，1984起先后从KUKA公司引进了3台点焊机焊接机器人应用于前围总成的焊接，并于1988年开发了机器人车身总焊线。80年代末和90年代初，德国大众公司分别与上海和一汽成立合资汽车厂生产轿车，差距。随后二汽在货车及轻型车项目中都引进了焊接机器人。可以说90年代以来的技术的不断增加，以及列车提速的需求，机器人的需求一直处于稳步增长态势。据2001年统计，全国共有各类焊接机器人1040台，汽车制造和汽车零部件生产企业中的焊接机器人占全部焊接机器人的76%。在汽车行业中点焊机器人与弧焊机器人的比例为3:2,其他行业大都是以弧焊机器人为主，主要分布在工程机械(10%)、摩托车(6%)、铁路车辆(4%)、锅炉(1%)等行业。焊接机器人也主要分布在全国几大汽车制造厂，从图1中还能看出，进入21世纪由于国外汽车巨头的不断涌入，汽车行业迅猛发展，我国汽车行业的机量应用、形成规模，有以下几个主要原因：国内机器人价格没有优势。近10年来，进口机器人的价格大幅度降低，从每台7-8万美元降低到2-3万美元，使我国自行制造的普通我们应该承认国产机器人无论从控制水平还是可靠性等方面与国外公司还存在一定(1)主支撑机架-支撑中间反应腔及气体管路及线缆(2)反应腔体-为半导体晶元蚀刻制程的反应腔体提供真空环境(3)气体管路及线缆-控制真空环境以及模组的运行。工作原理：该模块利用机器人装置从LoadPort抓取晶元转移到光谱仪下面进行处功能：该模块的基本功能是机器人装置从LoadPort抓取晶元转移到光谱仪下面进為75台，以GT专案(图2-4)人工焊接为例：图2-1GT骨架定位、焊接底框正面(见图2-5)→检验，焊接机加件，磨平→检验，焊接机加件，磨平→打磨並焊接反面→檢驗,焊接機加件，磨平→焊接立柱(见图2-6)→焊接横程→图2-2底框焊接图2-3焊接立柱其中底框焊接产能2.0小时/台1人立柱焊接产能3.5小时/台1人角度校正产能5小时/台1人表2-1SE/GT专案人力焊接每台所需工时表专案工序焊接工时焊接总工时打磨工时打磨总工时底框(1個)+立柱(4只)68骨架組立焊接2底框18骨架一次焊接81焊接后机加工66以GT专案机器人焊接(图2-4)为例：图2-4机器人焊接表2-2GT专案工时专案人员装夹工时焊接工时打磨工时总工时A组：需2人操作B组：需3人操作下面(表2-3)是其它专案使用机器人与人力焊接的对比：表2-3其他专案工时料号改善前(单改善后(单件工时)H提升效率机器人人工2人*16H53.6-(2.5+2x16)=19.121人*3H21人*4H9.7-(2+1x4)=3.72人*10H36.8-(2.5+2x10)=14.321人*3H9.3-(2+1x3)=4.321人*6H32人*18H31人*2H第3章焊接机器人项目及软件)组成。而焊接装备，以弧焊及点焊为例，送丝机(弧焊)、焊枪(钳)等部分组成。对于智能机器人还应有传感系统，如激光或摄图3-1焊接机器人结构图3-2整机架构统组成，结构上个为一体。(如上图3-2)控制系统：包括微型计算机(或笔记本电脑)和控制箱，微型计算机由朱基、键盘、焊接机头对焊枪位置作适当的调整，对成熟焊接工艺的继承和再现性差3.2扫描参数不手工焊接(40～60cm/分钟),机器人在运转过程中不停顿也不休息，但是工人上班时是不焊接机器人降低企业成本主要体现在规模化生产中，一台机器人可以替代2到4名产业工人，根据企业具体情况，有所不同。机器人没有疲劳，一天可24小时连续生产，另机器人焊接可以提高企业形象机器人几乎是高科技的代名词，代表着工业自动化的类别优点缺点人员少对高技术焊接人员的需求。机器人操作者需提前进行详细培训机器减少。一次性成本投入较高。定期需对机台进行保养，增加机台的维修费用。工件部分角落处仍需人力焊接。需要设计焊接辅助治具。备料机器人焊接用料较稳定相较与人力焊接，无太大节省空间方法针对不同的产品，需做参数调整，且可能会有尺寸限制，弹性较差。配件及角落仍需人力定位、焊接，且配件位置有可能不利于机器人接。环境3.4关于设备投资效益的演算3.4.1人力成本人力成本包含直接费用及简介费用，而且逐年上涨。1.直接费用：本薪、加班费、奖金、五险一金等各项福利支出；2.简接费用：教育训练、各项分摊；3.人工成本上升計算式(公式3.1):P=人工成本(元)δ=人工成本上升率(%)n=年數。由于計算式(公式3.2):a:设备每年的摊提费用(以定额不计息计算A=N)现以5年还本计算，每年摊提20%,亦即0.2A。A:设备取得价格a·A:每年设备摊提金额β:利息(年利率以10%计，其值即为0.1)Y:设备维持费(Y·A即为每年所需之维持费),包含维修费用，教育训练费用，保险及固定资产税等等。P:每年实支之人工成本δ:人工成本上升率n:还本(回收)年数每年所负担的利息计算式如下(公式3.3):每年需支付的人工成本如下，第一年不计入人工成本上升率(公式3.4):工件加工费用的计算式(公式3.5):Km:机械设备费用(以每小时为单位);Kz:稼动成本费用(以每小时为单位);Ti:换线时间(以地段为单位);Te:每1个工件的加工时间；K:每1个工件的焊接费用机械设备费用的计算(公式3.6):H:机器人设备的每年稼动时间A:机器人设备的购入价格a:回收摊提(采定额法)n:机械稼动率回收年限的平均利息负担，假定利率维持不变(公式3.7):稼动成本费用的计算(公式3.8):P:每人1年所需的平均作业费Y:间接人工数n:相对于人工成本所应分担的各项杂支比率z:每台设备所投入的作业人数举例：机器人设备费用为130/小时，稼动成本费用为625元/小时，每LOP的工件数量为800个，换线时间为5小时，每一个工件焊接时间为0.15小时，这样的零件加工费用如何计算?答：Km=130,Kz=625,Ti=5,N=800,Te=0.15;(使用公式3.5)=118元/个3.5使用焊接机器人的注意点3.5.1夹具设计富士迈公司的焊接机器人是以0.05mm的精度，重复再现自动运行的。所以固定工件的夹具不牢固或者夹具与机器人焊枪有干涉的话是无法保证焊接的。而且不同的工件要设计不同的夹具，所以机器人工作之前要提前设计好夹具，设计夹具时要确认如下几点；(1)夹具所用的零件最好使用市面容易买得以到的标准品。如在一个工作平台上进行多品种生产时，可考虑在工作台人工更换夹具，因为自动切换方法精度低，动作不稳定，故障多。机器人与工作台最好共用一个台基，这样易于搬运安装，又不改动机器人与夹具间的相对关系。(2)机器人的动作区域是有限制的，在动作区域内焊枪的角度也有限制，所以存在不能进行焊接的部位。溅或减少飞溅的对策。(4)确定工件本身的精度是否高，必须使定位误差小于焊丝直径的一半。如果同一在机器人焊接设备引进之后，因为产品种类繁多，在首件开发方面遇到问题的将近(1)造成某些特定的人员负担变大(2)能够使用这些设备的人才太少(3)为能够使用这些机器而颇花时间(4)未能有效的活用这些机器。焊接机器人自动上下料方案，功能概述：实现1台机器人手爪+行走轴，服务多台焊接机器人自动上下料功能。要求机器人手爪可以通用49中产品；并带有清洁架构说明，该架构共有以下几个模块组成(图4-1):中转台安全防护索统上料台图4.1架构说明(1)利用A2100机器人+行走轴服务于2台焊接机器人工作室(后续扩展为6台)(5)所有人工作业区域均有安全防护措施，利用双层防护模式对人进行安全保护。接电源动作流程及CT分析如下(图4-2):图4-2动作流程分析以上为行走轴服务于单台机器人工作室所需要的CT(66s),另外工作室内部焊接所需要的CT为360s,所以按照此CT计算，机器人+行走轴服务于两台工作室所需的最少4.2无人生产线的条件下，人的职能主要是系统设计、组装、调整、检验、监督生产过程、质量控制以通常情况下，“无人工厂”只是某一企业的“智慧工厂的架构 基于物联网和服务互联网服务互联网物联网图4-3智慧工厂架构下图4-4智慧工厂的流程。智慧工厂的流程 智慧工厂1面向机床的APP平台信息物理生产系统智能机床2智能机床1图4-4智慧工厂的流程 大多数人认为未来十到二十年，是从工业3.0到工业4.0的过渡时期，也有专家称，现在3.0还没有做好，4.0还比