基于RobotStudio的螺旋槳轉(zhuǎn)軸自動(dòng)焊接設(shè)計(jì)

摘 要：采用ABB機(jī)器人公司開發(fā)的Robotstudio軟件進(jìn)行機(jī)器人的焊接離線編程，對螺旋槳轉(zhuǎn)軸的焊接進(jìn)行機(jī)器人作業(yè)系統(tǒng)的建模、作業(yè)現(xiàn)場的設(shè)計(jì)以及對由不規(guī)則的曲線段構(gòu)成的復(fù)雜焊接路徑的編程，大大提高編程的效率，加快了復(fù)雜問題的解決。

關(guān)鍵詞：焊接機(jī)器人；離線編程；螺旋槳轉(zhuǎn)軸

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.12.004

螺旋槳是船舶動(dòng)力系統(tǒng)中重要的組成部分，其轉(zhuǎn)軸承擔(dān)著傳動(dòng)作用，因此轉(zhuǎn)軸的焊接效果尤其重要。機(jī)器人焊接較人工焊接更為穩(wěn)定，效率更高。

焊接機(jī)器人作為焊接轉(zhuǎn)軸的自動(dòng)化焊接設(shè)備，其自動(dòng)化效率和精度在很大程度上取決于程序的編制。Robotstudio軟件進(jìn)行編程后，仿真驗(yàn)證的可到達(dá)性、循環(huán)時(shí)間、機(jī)器人規(guī)劃路徑都可在加工中準(zhǔn)確地執(zhí)行，并且能很好地對場地進(jìn)行布置，對復(fù)雜焊接路徑進(jìn)行規(guī)劃。這大大地減少了停工的時(shí)間，并有助于對疑難問題的解決[1]。

1 焊接現(xiàn)場的布置

Robotstudio對于焊接現(xiàn)場的布置做到了高度仿真。我們可以選擇所有型號的ABB機(jī)器人以及工具，還可以導(dǎo)入我們在三維軟件里所作的工件、工作臺(tái)、夾具等所需物件，如下所示。

圖1為已選擇和導(dǎo)入的機(jī)器人型號（不合適可進(jìn)行更換），焊槍，三套工作臺(tái)、夾具、螺旋槳轉(zhuǎn)軸。

接著分別選擇三段所要焊接的轉(zhuǎn)軸連接處，如圖2所示。螺旋槳轉(zhuǎn)軸的形狀較為曲折，采用路徑自動(dòng)編程的方法可以提高焊接的準(zhǔn)確度。

然后通過圖2所選擇的焊接路線，來設(shè)置機(jī)器人的焊接路徑。焊槍從左至右，逐個(gè)零件地進(jìn)行焊接。焊接路徑如圖3所示。

2 焊接路徑的優(yōu)化

在自動(dòng)編程中，有些加工路徑需要進(jìn)行微調(diào)。例如焊接中，機(jī)器人手臂和焊槍的位置若與工件的位置會(huì)產(chǎn)生碰撞或干涉，那么需要手動(dòng)去調(diào)整焊槍的位置。

圖4為調(diào)整過后不產(chǎn)生干涉的焊槍位置。

（下轉(zhuǎn)第11頁）

（上接第6頁）

如圖5所示，將所有的路徑調(diào)整好以后，便可以對路徑進(jìn)行到達(dá)能力的檢測。

在對到達(dá)能力檢測完成后，便可以生成加工程序（程序見附件），如圖6所示。焊接仿真設(shè)計(jì)的所有步驟都在程序里，仿真設(shè)計(jì)出來的程序可導(dǎo)出來用于現(xiàn)實(shí)工業(yè)機(jī)器人上運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)仿真軟件里的仿真效果。

3 仿真的優(yōu)勢及意義

RobotStudio是優(yōu)秀的仿真軟件，能模擬優(yōu)化現(xiàn)有的機(jī)器人程序。它的仿真可以提高生產(chǎn)率，降低購買與實(shí)施機(jī)器人解決方案的總成本。在實(shí)際構(gòu)建機(jī)器人系統(tǒng)之前先進(jìn)行設(shè)計(jì)和試運(yùn)行，可以利用該軟件確認(rèn)機(jī)器人是否能到達(dá)所有編程位置，并計(jì)算解決方案的工作周期[2]。

工業(yè)機(jī)器人的優(yōu)勢之一是可以適應(yīng)不同任務(wù)需求，然而如果停機(jī)重新編程，它就會(huì)失去這些性能。robotstudio可以提高機(jī)器人編程的效率和準(zhǔn)確性，并減少停機(jī)時(shí)間，它在遠(yuǎn)程維護(hù)、故障排除、風(fēng)險(xiǎn)管理和教育方面都還有一定的作用。

通過這次的仿真了解到工業(yè)機(jī)器人在焊接中的應(yīng)用，以及在實(shí)際的生產(chǎn)中能起到不可估量的重要作用。仿真出來的程序可以導(dǎo)入到工業(yè)機(jī)器人上進(jìn)行直接運(yùn)作，與傳統(tǒng)焊接相比減少了很多不必要的勞動(dòng)力，同時(shí)增強(qiáng)了焊接的穩(wěn)定性和精確度[3]。

參考文獻(xiàn)：

[1]Christine Connolly（著），張利海（譯）.Robotstudio的技術(shù)與應(yīng)用[J/OL].機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用，2011.

[2]郭洪紅.工業(yè)機(jī)器人運(yùn)用技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2008.

[3]董傳銀.手工焊接工藝控制[M].北京：北京希望電子出版社，2006.

作者簡介：衡偉（1985-），男，江蘇宿遷人，本科，講師，主要研究方向：大型船舶及小型快艇的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造。