首钢莫托曼弧焊机器人系统的功能和特点
近年来，随着国家经济的飞速发展，作为国家现代化程度标志的机器人技术也得到了越来越多的应用。经过多年的努力，首钢莫托曼机器人有限公司（以下简称“首钢莫托曼”）在机器人系统尤其是弧焊方面的技术积累了丰富的经验，使其在实际生产中得到很好的应用。下面以轿车排气零部件的生产为例，简单介绍首钢莫托曼弧焊机器人系统的功能和特点。
弧焊工艺分类
排气系统是排放和消声的重要部分，主要由歧管、催化净化器、波纹管、中消和后消等部件组成。主要功能是把发动机在燃烧过程中产生的废气从多个气缸内收集、通过催化净化器净化并消声后引到车后排放。其整体结构如图2所示。
按照主要功能模块距离发动机的远近，排气系统可划分为热端和冷端两部分。
热端部分直接连接发动机排气口，主要包括歧管、净化器、波纹管、二级净化器以及挂钩法兰等附属部件。因其所处底盘位置空间紧凑，所以其部件外形变化较大，焊缝分布复杂。同时，因其主要功能为净化尾气，故焊缝密封性要求高。
冷端部分承接热端，主要包括中消、后消以及挂钩法兰等附属部件。冷端总成通常尺寸较长，焊缝多为小直径环缝。当后消声器包为焊接结构时，通常要求压装焊接，其焊缝量较大。消声器包进出气管处焊缝为三层薄板焊接，焊缝成形要求高。
焊接单元的典型布局
排气零部件机器人焊接单元主要由弧焊机器人、焊接设备、清枪剪丝机构、变位机、焊接夹具、安全防护系统、电气控制系统、工件检测设备以及物流系统等组成。按照不同种类工件的焊接特性，其布局形式主要有以下几种：
1. 弯管类歧管焊接单元布局
弯管类歧管的焊缝空间分布较复杂，需要使用2台机器人协调焊接或应用双轴变位机取得合适的焊接姿态。
2. 冲压半壳类歧管、净化器和波纹管焊接单元布局
冲压半壳类歧管的焊缝主要分布在半壳一侧的弧面上，应用单轴变位机即可达到合适的焊接位置。此类工件和净化器、波纹管等尺寸小、焊缝分布单一的工件一起，可使用单座单轴变位机双工位布局。
3. 热端总成焊接单元布局
热端工件是由歧管、净化器、波纹管、二级净化器、挂钩法兰等分总成工件焊接在一起的总成工件，是轿车排气零部件焊接工件中最复杂的一种，通常需分3～4道工序焊接完成。
其多道工序夹具分布在单个机器人焊接单元内的紧凑型布局。当产量需求大时，可以用多个机器人焊接单元组成U型线，优化物流。
4. 半壳类消声器大包焊接单元布局
半壳类消声器大包在焊接过程中需要加压80kN以上，需要使用可安装液压模具的特殊双轴变位机实现焊接。其布局如图6所示。
5. 冷端总成焊接单元布局
排气系统冷端总成工件通常由法兰、进出气管、消声器大包、挂钩支架等部件焊接组成。按排量大小需要可分为单、双系统两种形式。
冷端总成工件的长度通常为2～3m，常用布局为立式翻转3轴变位和水平回转3轴变位两种。双系统冷端总成焊缝分布范围较大，更适用于水平回转3轴变位布局。
系统特点
首钢莫托曼机器人有限公司依托日本安川电机MOTOMAN弧焊专用机器人的技术优势，与全球两大排气系统供应商FAURECIA和TENNECO紧密协作，不断以最新技术推出优质的排气零部件机器人弧焊线和焊接装备，使其具有技术领先、系统安全可靠和快换性能强的特点。
1. 技术优势
日本安川电机于2001年底研制推出了世界上首台弧焊专用机器人MOTOMAN-EA1400，并于2002年在中国销售。EA1400机器人将焊枪电缆与焊枪内置在机器人臂中，避免了焊枪电缆和焊枪与周围物体的相互干扰，使机器人示教过程变得更为简单，同时大大增强了焊枪的可达性。该机器人一经推出，便迅速在汽车车桥、消音器等排气系统零部件以及座椅骨架等焊接领域受到了好评。多家焊枪生产企业都为该机器人研制了专用焊枪。目前除了空冷焊枪和伺服焊枪进行焊接以外，还可以使用水冷焊枪实现较高电流的连续焊接。
2007年初，MOTOMAN-SSA2000型机器人问市。SSA2000在保持EA1400结构优势的基础上大幅提高了轴动作速度，单轴速度同比最大提高40%，焊接速度最大可同比提高15%，成为世界最快的弧焊机器人之一。
