先区分两套力控方案:
手腕外置 6 维力传感器 FS‑iA(FS‑15iA/40iA/100iA/250iA):主流方案;完整 6 轴力反馈,提供插入、搜索、轮廓跟随、相位对齿功能,R‑2000iD、M‑20iD 通用工业机器人用这套。
CRX 协作机器人本体内置力感知:负载偏小,适合轻载装配;精度上限低于外置 FS 传感器,适合内饰、小零部件;无纯软件无传感器软浮动(对标 ABB SoftMove),发那科没有伺服降刚度的软浮动选件,柔顺作业都依靠力传感器。
一、传统燃油车动力总成领域(变速箱、发动机)
案例 1:变速箱齿轮装配、齿轮相位对齿(Phase‑Match)
工况:变速箱内部双联齿轮、同步器齿轮装配;齿轮齿需要自动找相位对位,间隙几十微米;工装定位存在微小偏差。
力控开启相位搜索(Force Phase‑Match):机器人下压同时小幅旋转工件,依靠力矩反馈自动找齿槽啮合位置;找到后直接完成压入。
价值:不需要高精度定位夹具;杜绝硬撞打坏齿面;可以记录压装力‑位移曲线,用于产线品质 NG 判定。
常用机型:R‑2000iD、LR‑Mate‑200iD,搭配 FS‑40iA 传感器;双离合、AT 变速箱产线大量落地。
案例 2:发动机缸体、缸盖铝铸件去毛刺
工况:压铸毛坯分型线毛刺大小不一致,每一件毛坯余量有波动;固定离线路径会出现过切削或者毛刺残留。
使用力控轮廓跟随(Force Contouring);打磨路径示教完成,机器人实时监控法向接触力;自动微调轨迹,维持恒定打磨压力。
优势:不用每件重新编程;兼容毛坯公差;延长打磨刷、铣刀寿命;用于缸盖油道孔口、分模线飞边清理;是国内发动机零部件厂非常典型应用。
案例 3:轴承、衬套压装
工况:发动机摇臂轴承、悬架橡胶衬套压入壳体;既要保证压到位,同时监控全程压装力曲线。
力控 Push 恒压压入;设置压力上下限,压装过程一旦力超限立刻报警停机,直接 NG 分流工件;替代专用伺服压装机,一台机器人可以切换多种型号工件。
二、新能源汽车(电机、电池包)
案例 4:驱动电机定子、转子装配
工况:新能源电机转子与端盖轴承装配;转子重量大,同轴度要求高,容易磕碰磁钢。
力控 Force‑Insert 插入搜索;XY 平面做小幅摆动搜索对位,Z 向受控下压;一旦插入阻力异常立刻停止,保护磁钢不崩裂。
很多产线搭配 iRVision 视觉:视觉粗定位,力控做最后的柔顺插入补偿微小定位误差,视 + 力组合方案。
案例 5:电池包零部件装配(模组端板、密封圈压装)
工况:动力电池模组橡胶密封圈、绝缘端板压合;橡胶件容易翻边、挤压变形;压力不能过大也不能过小。
力控设置目标压紧力;机器人沿着 Z 向弹性压合;实时监控压力;防止密封圈翻边损伤密封性能;CRX 协作机器人 + FS‑15iA 多用于电池模组工位。
案例 6:水冷板焊缝打磨清理
电池包水冷铝板焊接后焊缝高低参差不齐;力控恒压力打磨焊缝,自动适配焊缝高低起伏,保证打磨后表面平整。
三、汽车车身与底盘零部件
案例 7:底盘铸铝零部件(转向节、控制臂)去毛刺
铝合金压铸底盘件,浇口残余、分型线毛刺;毛坯一致性差。
R‑2000iD 重载机器人搭载 FS‑100iA 力传感器;用旋转锉 / 钢丝刷做力控自适应去毛刺;
优势:降低铸件来料尺寸对机器人程序的约束;一条产线兼容多款底盘铸件换型。
案例 8:底盘橡胶衬套预压贴合
底盘悬挂橡胶衬套预装;需要弹性预压,不能硬冲击;力控 Push 功能维持恒定预紧力完成贴合。
四、内饰及总装车间(协作机器人 CRX 为主)
案例 9:车门锁块、车窗导轨装配
车门内饰板内部锁块、导轨卡扣压入;卡扣有弹性,压入力有要求; CRX 内置力感知执行 Push 压卡扣;压到位之后力值突变判定装配 OK;省去专门的压头气缸工装;人机协同工位不用安全围栏。
案例 10:内饰按键、扶手耐久按压测试
机器人模拟人手反复按压车门按键、扶手箱锁扣;力控设定恒定按压力;自动记录每一次按压的力反馈;做零部件耐久寿命测试台;替代人工测试工装。
五、发那科力控常用工艺功能对应汽车工况对照表
表格
| 发那科力控功能 | 汽车典型用途 |
|---|---|
| Force‑Insert(柔顺插入) | 电机转子、轴类、轴承轴孔装配 |
| Phase‑Match 相位对齿 | 变速箱齿轮、同步器找齿装配 |
| Force‑Push 恒力推压 | 卡扣压装、衬套预压、耐久按压测试 |
| Force‑Contouring 轮廓跟随 | 铸件去毛刺、焊缝打磨、分型线清理 |

