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工业机器人“第二春”在哪里?汽车制造占比35%以上

众所周知,工业机器人的四大家族,ABB、KUKA、FANUC、YASKAWA占有全球机器人市场75%以上。汽车和3C行业作为工业机器人应用的主要赛道,占有全球机器人市场三分之二的市场份额,其中汽车行业是工业机器人最大的下游行业,占比高达35%。

汽车领域的工业机器人,除了四大家族的布局,还有意大利菲亚特克莱斯勒旗下的COMAU(柯马)、日本的NACHI、川崎重工、韩国的现代重工等企业值得一提。

工业机器人“第二春”在哪里?汽车制造占比35%以上

ABB在汽车应用领域,其机器人产品价格最高、品类最全、软件系统最优等特点,合作汽车厂商有比亚迪西安工厂、江淮汽车工厂、吉利汽车集团、东风日产大连工厂、广汽本田工厂、天津长城、长安福特、宝马铁西工厂等。

KUKA在汽车应用领域,其机器人产品操作简单、最易上手、培训时间短但可靠性略低于日系产品,合作汽车厂商有长安汽车北京工厂、上海大众宁波/仪征/南京工厂、一汽大众佛山/成都工厂、北京奔驰、比亚迪腾势电动车工厂、奔驰福州工厂等。

FANUC在汽车应用领域,其机器人产品精度最高但过载能力较差,合作汽车厂商有东风御风襄阳工厂、神龙汽车武汉三工厂、东风柳汽工厂、上海通用东岳/北盛工厂、上汽大通、上汽汇众、东风日产、东风本田等。

柯马在汽车应用领域,其机器人产品性价比最高,合作汽车厂商有广汽通用广州工厂、杭州广汽、仪征上汽、嘉定上汽、上海通用、沈阳通用、烟台沈阳、华晨汽车、华秦鄂尔多斯、长春一汽、广汽菲亚特克莱斯勒、芜湖奇瑞、重庆长安、南京汽车等。

川崎在汽车应用领域,其机器人产品通用性差,专用于福特、丰田汽车,合作汽车厂商有杭州福特、一汽丰田、广汽丰田等。

整个汽车工业可以分为欧美和日本两大主流。

日系车以丰田为代表,旗下的电装、爱信、爱知制钢、丰田纺织、丰田合成、JTEKT都是全球前30大汽车零部件企业,其中电装与爱信分别在全球汽车零部件企业中排名第二和第四。

欧美系车与日系车最大的区别是除发动机外几乎所有关键原材料和零部件都外购,当然,发动机的原材料和零部件也是需要外购的。

整个车厂工艺核心,在于冲压、焊接、喷涂和总装四大步。

冲压

冲压工艺作为汽车生产的四大工艺之首,是汽车制造装备中最关键的设备。

当前已经投产的自动化冲压生产线上基本都是标准的六轴工业机器人,相比近期的七轴机器人,六轴机器人成本更低,不管是后期的维护上还是柔性化上都很具有优势,但冲压工艺上需要180度的水平旋转,就导致了对机器人运动复杂度具有更高的标准,因此七轴机器人技术才能很好地克服这些问题。

在汽车冲压生产线上,某个工厂使用的六台ABB机器人,其三台六轴机器人用于拆垛、线首上料和线尾下料,三台7轴机器人进行压机间零件传输。通过这六台机器人配置是整线机器人,不仅达到了告诉与柔性的完美结合,而且速度快,总耗时在120秒以内,大大提升了生产效率。在没有任何人工参与的情况下,在一定程度上保障了安全性。

焊接

焊接是继冲压之后的第二大步骤,是车身制造工艺的主要部分。

汽车的车身是薄板构成的结构件,通过冲压成型的板料来装配焊接成汽车车身,因此,焊接的好坏最大程度影响汽车车身的强度。

焊接是机器人使用最多的车间,汽车焊接机器人的发明让焊接技术有了进一步的提升,可以在工作时间内完成包括焊接在内的搬运、安装、焊接以及卸料等多个环节的工作任务。在此工作的环节中,焊接机器人可以根据事先设定的工作程序以及任务性质,能够达到自动更换手腕工具,在规定的有效时间内完成设定的所有工作任务。因此,焊接机器人的发展,对于工业生产的发展,具有极大促进作用。

对于一些国内产家来说,每年要生产20万台汽车的焊接车间一般最少也需要60-80台焊接机器人。据悉,奇瑞A3汽车生产线上,拥有62台焊接机器人;江淮汽车生产线上,拥有79个焊接机器人;江铃小蓝二期汽车生产线上,拥有60个焊接机器人;吉利宝鸡汽车生产线上,拥有128个焊接机器人;广汽菲克广州汽车生产线上,拥有440个焊接机器人;长城徐水二期汽车生产线上,拥有300个焊接机器人;特斯拉Model3汽车生产线上,拥有大约420个焊接机器人;长安福特杭州厂使用了503个日本川崎重工的焊接机器人;宝马铁西工厂使用了685个焊接机器人;一汽大众佛山厂使用了842个焊接机器人。

喷涂

最早汽车涂装主要依靠人工喷涂进行,但喷涂的漆料一般都是含有大量的苯、甲苯、二甲苯等具有较强危害性的化学成分,对喷涂人员的身体健康造成较大的影响。而采用机器人喷涂,不仅可以避免工作人员直接接触大量化学物质,还在很大程度上弥补人工喷涂的劣势,提高工作效率和喷涂质量,同时也降低人力物力资源的浪费,帮助企业更好的进行成本预算控制,提高了企业的经济利润,因此,喷涂机器人是降低成本,提高工作效率的重要途径。

我国早期主要使用的喷涂机器人是以日系工业机器人为主,这种工业机器人虽然能够完成汽车涂装工艺的基本工作任务,但是其系统控制精确度不高,随着现代汽车工艺质量的不断精细,这种日系工业机器人也逐渐被淘汰。

目前,我国汽车涂装则主要依靠新一代的涂装多轴机器人来完成,相对于传统工业机器人,涂装多轴机器人的工作效率和喷涂质量有了更大的提高。

例如ABB的新一代涂装机器人能够通过ABB集成过程系统的精确控制,实现闭环回路式调节及高速涂料控制于空气流量调节,除此之外,ABB集成过程系统还能够有效避免过喷问题的出现,确保汽车喷涂表面能够均匀一致,避免由于厚度不一致出现美观度降低的问题,大大提高了涂料和溶剂的利用率。

一般喷涂机器人的价格远比焊接机器人要高,通常是焊接机器人的2-3倍。

总装

装配机器人是柔性自动化装配系统的核心设备,由机器人操作机、控制器、末端执行器和传感系统组成。与一般工业机器人相比,装配机器人具有精度高、柔顺性好、工作范围小、能与其他系统配套使用等特点,主要用于汽车制造行业。

目前汽车厂商一般使用的装配包括地面输送机、悬挂输送机、板式输送机、装调工具、检测设备、AGV车等等。

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