基于Robot Studio焊接项目的编程与优化

2020-06-15于安洲

科海故事博览·中旬刊 2020年4期

于安洲

摘要在汽车工业制造领域，保证生产安全和产品质量是第一要务，在这个基础上就要考虑效率和成本。既要保证产品质量稳定可靠，又要保证高效和低成本。所以在生产过程中，要不断改进生产线的节拍和设备，适当做出一些优化，包括硬件设备的优化和软件程序的优化，以保证生产线最大输出，提高生产效率，创造更大收益。

关键词 Robot Studio 示教器焊接机器人编程与优化焊枪

中图分类号：TP242 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2020）04-0036-01

1 前言

车身车间某工段，50机器人工位是瓶颈。携带一把移动焊枪、一把固定焊枪和一套移动抓手。因为焊接焊点较多，而且需要频繁更换工具，导致50工位是此工段生产线的瓶颈，影响整体生产效率。在这种背景下，我们进行了全面的分析与调研，包括硬件设备的可靠性，站点的空间可行性等。最后决定取消50工位的一把固定焊枪，并将此焊枪负责的工作分配给节拍较快的其他工位的机器人和焊枪来完成。需要移动2个产品的焊点共计22+3个，与此项目相关的焊枪和机器人5套。

2 焊接机器人的工作原理和工作流程

焊接机器人的基本工作原理是示教再现，即由用户导引机器人按实际任务操作一遍，机器人在导引过程中按照示教程序完成每个动作的位置、姿态、运动参数、焊接参数等，并自动生成一个连續执行全部操作的程序。完成示教后，只需给机器人一个起动命令，机器人将精确地按示教动作自动工作。

焊接机器人的工作流程，机器人持焊枪移动，到工件的准确位置，信号驱动焊枪夹持工件，两层或者三层板材，置于两电极之间压紧，焊枪电极臂释放电流，电流通过电极臂电极头平面段到板材，电能转化为热能，将板材瞬间融化，冷却之后形成焊核，完成焊接，焊接时间基于板材厚度和板材层数而变化。点焊具有大电流、短时间、工件变形及应力小的特点，同时操作简单、生产效率高、易于实现自动化生产。点焊是汽车生产中最广泛应用的工艺方法。

3 焊接项目的优化

3.1 项目的前期准备与备份

生产线节拍的测试，发现瓶颈工位，找到瓶颈的根源。做优化项目的计划，可行性分析，上报管理层批准，成立项目小组，并将当前运行程序进行备份。

3.2 软件优化

PLC程序的优化，优化50机器人主程序和辅助程序，取消50机器人焊枪二的焊接程序和修磨程序。在完成焊枪一的焊接之后，更换抓手抓取工件直接放到夹具台上，跳过焊枪二的焊接程序。

机器人的程序在Robot Studio中编程，程序可以控制机器人运行轨迹，精确移动机器人携带的设备，控制工具焊枪开口开合大小，控制移动抓手和固定夹具台定位销和夹爪开合。ABB机器人的编程软件是Robot Studio，对于一个新程序的开发，可以在PC端软件中编程;对于现有程序的优化，也可以在示教器上直接编程，这样操作可以提高效率，方便优化和直接测试，而且可以节省PC和示教器切换时间和站内站外行走的时间。

UIR焊点参数的优化，通过Bosch控制柜控制焊接的参数，根据焊接板材的厚度，板材的层数及板材的材料，合理设置焊接参数。设置参数包括焊接的额定电流，焊接时间等。焊接时间又分为预焊接，爬坡，主焊接，冷却时间等。为了达到近乎完美的焊接，参数的合理设置至关重要。

3.3硬件优化

此项目中，取消焊枪二和焊枪二的修磨器。交直流电源线重新布局，传感器感应位置调整，焊枪二信号线取消，信号和直流交汇模块接口重新布局。

3.4质量的验收与最终确认

项目和产品质量的验收与确认。1）手动操作机器人程序进行焊接，产品质量检测合格;2）低速自动程序焊接，产品质量检测合格;3）正常速度机器人程序焊接，产品质量检测合格。产品通过三次的样件测试合格后方可正式切换新项目。

4 项目优化目的与意义

此优化项目的目的是为了节约成本，提高生产线工作效率。缩短设备运转时间，节省工位空间，减少设备成本投入。详细细节包括：

（1）节拍优化，提高效率;

（2）缩短焊枪移动轨迹，焊枪开口行程的优化;

（3）相同参数焊点，焊点就近原则焊接，减少不必要的行程浪费;

（4）减少工具切换次数;

（5）减少工作站和设备，节约资源。