基于Robot Studio焊接項目的編程與優化

于安洲

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

關鍵詞 Robot Studio 示教器 焊接機器人 編程與優化 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工位是此工段生產線的瓶頸，影響整體生產效率。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，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、運動參數、焊接參數等，并自動生成一個連續執行全部操作的程序。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、生產效率高、易于實現自動化生產。點焊是汽車生產中最廣泛應用的工藝方法。

3 焊接項目的優化

3.1 項目的前期準備與備份

生產線節拍的測試，發現瓶頸工位，找到瓶頸的根源。做優化項目的計劃，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 軟件優化

PLC程序的優化，優化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，可以在PC端軟件中編程;對于現有程序的優化，也可以在示教器上直接編程，這樣操作可以提高效率，方便優化和直接測試，而且可以節省PC和示教器切換時間和站內站外行走的時間。

UIR焊點參數的優化，通過Bosch控制柜控制焊接的參數，根據焊接板材的厚度，板材的層數及板材的材料，合理設置焊接參數。設置參數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，參數的合理設置至關重要。

3.3硬件優化

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

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

4 項目優化目的與意義

此優化項目的目的是為了節約成本，提高生產線工作效率。縮短設備運轉時間，節省工位空間，減少設備成本投入。詳細細節包括：

（1）節拍優化，提高效率;

（2）縮短焊槍移動軌跡，焊槍開口行程的優化;

（3）相同參數焊點，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;

（5）減少工作站和設備，節約資源。

參考文獻：

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

（華晨寶馬汽車有限公司，遼寧 沈陽 110000）