基于RobotStudio的螺旋槳轉軸自動焊接設計

摘 要：采用ABB機器人公司開發的Robotstudio軟件進行機器人的焊接離線編程，對螺旋槳轉軸的焊接進行機器人作業系統的建模、作業現場的設計以及對由不規則的曲線段構成的復雜焊接路徑的編程，大大提高編程的效率，加快了復雜問題的解決。

關鍵詞：焊接機器人；離線編程；螺旋槳轉軸

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

螺旋槳是船舶動力系統中重要的組成部分，其轉軸承擔著傳動作用，因此轉軸的焊接效果尤其重要。機器人焊接較人工焊接更為穩定，效率更高。

焊接機器人作為焊接轉軸的自動化焊接設備，其自動化效率和精度在很大程度上取決于程序的編制。Robotstudio軟件進行編程后，仿真驗證的可到達性、循環時間、機器人規劃路徑都可在加工中準確地執行，并且能很好地對場地進行布置，對復雜焊接路徑進行規劃。這大大地減少了停工的時間，并有助于對疑難問題的解決[1]。

1 焊接現場的布置

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

圖1為已選擇和導入的機器人型號（不合適可進行更換），焊槍，三套工作臺、夾具、螺旋槳轉軸。

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

然后通過圖2所選擇的焊接路線，來設置機器人的焊接路徑。焊槍從左至右，逐個零件地進行焊接。焊接路徑如圖3所示。

2 焊接路徑的優化

在自動編程中，有些加工路徑需要進行微調。例如焊接中，機器人手臂和焊槍的位置若與工件的位置會產生碰撞或干涉，那么需要手動去調整焊槍的位置。

圖4為調整過后不產生干涉的焊槍位置。

（下轉第11頁）

（上接第6頁）

如圖5所示，將所有的路徑調整好以后，便可以對路徑進行到達能力的檢測。

在對到達能力檢測完成后，便可以生成加工程序（程序見附件），如圖6所示。焊接仿真設計的所有步驟都在程序里，仿真設計出來的程序可導出來用于現實工業機器人上運作，實現仿真軟件里的仿真效果。

3 仿真的優勢及意義

RobotStudio是優秀的仿真軟件，能模擬優化現有的機器人程序。它的仿真可以提高生產率，降低購買與實施機器人解決方案的總成本。在實際構建機器人系統之前先進行設計和試運行，可以利用該軟件確認機器人是否能到達所有編程位置，并計算解決方案的工作周期[2]。

工業機器人的優勢之一是可以適應不同任務需求，然而如果停機重新編程，它就會失去這些性能。robotstudio可以提高機器人編程的效率和準確性，并減少停機時間，它在遠程維護、故障排除、風險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機器人在焊接中的應用，以及在實際的生產中能起到不可估量的重要作用。仿真出來的程序可以導入到工業機器人上進行直接運作，與傳統焊接相比減少了很多不必要的勞動力，同時增強了焊接的穩定性和精確度[3]。

參考文獻：

[1]Christine Connolly（著），張利海（譯）.Robotstudio的技術與應用[J/OL].機器人技術與應用，2011.

[2]郭洪紅.工業機器人運用技術[M].北京：科學出版社，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構設計與制造。