基于Robot Studio焊接項目的編程與優(yōu)化

于安洲

摘 要 在汽車工業(yè)制造領域，保證生產(chǎn)安全和產(chǎn)品質量是第一要務，在這個基礎上就要考慮效率和成本。既要保證產(chǎn)品質量穩(wěn)定可靠，又要保證高效和低成本。所以在生產(chǎn)過程中，要不斷改進生產(chǎn)線的節(jié)拍和設備，適當做出一些優(yōu)化，包括硬件設備的優(yōu)化和軟件程序的優(yōu)化，以保證生產(chǎn)線最大輸出，提高生產(chǎn)效率，創(chuàng)造更大收益。

關鍵詞 Robot Studio 示教器 焊接機器人 編程與優(yōu)化 焊槍

中圖分類號：TP242 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2020）04-0036-01

1 前言

車身車間某工段，50機器人工位是瓶頸。攜帶一把移動焊槍、一把固定焊槍和一套移動抓手。因為焊接焊點較多，而且需要頻繁更換工具，導致50工位是此工段生產(chǎn)線的瓶頸，影響整體生產(chǎn)效率。在這種背景下，我們進行了全面的分析與調研，包括硬件設備的可靠性，站點的空間可行性等。最后決定取消50工位的一把固定焊槍，并將此焊槍負責的工作分配給節(jié)拍較快的其他工位的機器人和焊槍來完成。需要移動2個產(chǎn)品的焊點共計22+3個，與此項目相關的焊槍和機器人5套。

2 焊接機器人的工作原理和工作流程

焊接機器人的基本工作原理是示教再現(xiàn)，即由用戶導引機器人按實際任務操作一遍，機器人在導引過程中按照示教程序完成每個動作的位置、姿態(tài)、運動參數(shù)、焊接參數(shù)等，并自動生成一個連續(xù)執(zhí)行全部操作的程序。完成示教后，只需給機器人一個起動命令，機器人將精確地按示教動作自動工作。

焊接機器人的工作流程，機器人持焊槍移動，到工件的準確位置，信號驅動焊槍夾持工件，兩層或者三層板材，置于兩電極之間壓緊，焊槍電極臂釋放電流，電流通過電極臂電極頭平面段到板材，電能轉化為熱能，將板材瞬間融化，冷卻之后形成焊核，完成焊接，焊接時間基于板材厚度和板材層數(shù)而變化。點焊具有大電流、短時間、工件變形及應力小的特點，同時操作簡單、生產(chǎn)效率高、易于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。點焊是汽車生產(chǎn)中最廣泛應用的工藝方法。

3 焊接項目的優(yōu)化

3.1 項目的前期準備與備份

生產(chǎn)線節(jié)拍的測試，發(fā)現(xiàn)瓶頸工位，找到瓶頸的根源。做優(yōu)化項目的計劃，可行性分析，上報管理層批準，成立項目小組，并將當前運行程序進行備份。

3.2 軟件優(yōu)化

PLC程序的優(yōu)化，優(yōu)化50機器人主程序和輔助程序，取消50機器人焊槍二的焊接程序和修磨程序。在完成焊槍一的焊接之后，更換抓手抓取工件直接放到夾具臺上，跳過焊槍二的焊接程序。

機器人的程序在Robot Studio中編程，程序可以控制機器人運行軌跡，精確移動機器人攜帶的設備，控制工具焊槍開口開合大小，控制移動抓手和固定夾具臺定位銷和夾爪開合。ABB機器人的編程軟件是Robot Studio，對于一個新程序的開發(fā)，可以在PC端軟件中編程;對于現(xiàn)有程序的優(yōu)化，也可以在示教器上直接編程，這樣操作可以提高效率，方便優(yōu)化和直接測試，而且可以節(jié)省PC和示教器切換時間和站內站外行走的時間。

UIR焊點參數(shù)的優(yōu)化，通過Bosch控制柜控制焊接的參數(shù)，根據(jù)焊接板材的厚度，板材的層數(shù)及板材的材料，合理設置焊接參數(shù)。設置參數(shù)包括焊接的額定電流，焊接時間等。焊接時間又分為預焊接，爬坡，主焊接，冷卻時間等。為了達到近乎完美的焊接，參數(shù)的合理設置至關重要。

3.3硬件優(yōu)化

此項目中，取消焊槍二和焊槍二的修磨器。交直流電源線重新布局，傳感器感應位置調整，焊槍二信號線取消，信號和直流交匯模塊接口重新布局。

3.4質量的驗收與最終確認

項目和產(chǎn)品質量的驗收與確認。1）手動操作機器人程序進行焊接，產(chǎn)品質量檢測合格;2）低速自動程序焊接，產(chǎn)品質量檢測合格;3）正常速度機器人程序焊接，產(chǎn)品質量檢測合格。產(chǎn)品通過三次的樣件測試合格后方可正式切換新項目。

4 項目優(yōu)化目的與意義

此優(yōu)化項目的目的是為了節(jié)約成本，提高生產(chǎn)線工作效率。縮短設備運轉時間，節(jié)省工位空間，減少設備成本投入。詳細細節(jié)包括：

（1）節(jié)拍優(yōu)化，提高效率;

（2）縮短焊槍移動軌跡，焊槍開口行程的優(yōu)化;

（3）相同參數(shù)焊點，焊點就近原則焊接，減少不必要的行程浪費;

（4）減少工具切換次數(shù);

（5）減少工作站和設備，節(jié)約資源。

參考文獻：

[1] 盧本，盧立楷.汽車機器人焊接工程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.

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