基于Robot Studio 焊接項(xiàng)目的編程與優(yōu)化

于安洲

（華晨寶馬汽車有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110000)

1 前言

車身車間某工段，50 機(jī)器人工位是瓶頸。攜帶一把移動(dòng)焊槍、一把固定焊槍和一套移動(dòng)抓手。因?yàn)楹附雍更c(diǎn)較多，而且需要頻繁更換工具，導(dǎo)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(jìn)行了全面的分析與調(diào)研，包括硬件設(shè)備的可靠性，站點(diǎn)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(fù)責(zé)的工作分配給節(jié)拍較快的其他工位的機(jī)器人和焊槍來(lái)完成。需要移動(dòng)2 個(gè)產(chǎn)品的焊點(diǎn)共計(jì)22+3 個(gè)，與此項(xiàng)目相關(guān)的焊槍和機(jī)器人5 套。

2 焊接機(jī)器人的工作原理和工作流程

焊接機(jī)器人的基本工作原理是示教再現(xiàn)，即由用戶導(dǎo)引機(jī)器人按實(shí)際任務(wù)操作一遍，機(jī)器人在導(dǎo)引過(guò)程中按照示教程序完成每個(gè)動(dòng)作的位置、姿態(tài)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)、焊接參數(shù)等，并自動(dòng)生成一個(gè)連續(xù)執(zhí)行全部操作的程序。完成示教后，只需給機(jī)器人一個(gè)起動(dòng)命令，機(jī)器人將精確地按示教動(dòng)作自動(dòng)工作。

焊接機(jī)器人的工作流程，機(jī)器人持焊槍移動(dòng)，到工件的準(zhǔn)確位置，信號(hào)驅(qū)動(dòng)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(guò)電極臂電極頭平面段到板材，電能轉(zhuǎn)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(shí)間基于板材厚度和板材層數(shù)而變化。點(diǎn)焊具有大電流、短時(shí)間、工件變形及應(yīng)力小的特點(diǎn)，同時(shí)操作簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。點(diǎn)焊是汽車生產(chǎn)中最廣泛應(yīng)用的工藝方法。

3 焊接項(xiàng)目的優(yōu)化

3.1 項(xiàng)目的前期準(zhǔn)備與備份

生產(chǎn)線節(jié)拍的測(cè)試，發(fā)現(xiàn)瓶頸工位，找到瓶頸的根源。做優(yōu)化項(xiàng)目的計(jì)劃，可行性分析，上報(bào)管理層批準(zhǔn)，成立項(xiàng)目小組，并將當(dāng)前運(yùn)行程序進(jìn)行備份。

3.2 軟件優(yōu)化

PLC 程序的優(yōu)化，優(yōu)化50 機(jī)器人主程序和輔助程序，取消50 機(jī)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(tái)上，跳過(guò)焊槍二的焊接程序。

機(jī)器人的程序在Robot Studio 中編程，程序可以控制機(jī)器人運(yùn)行軌跡，精確移動(dòng)機(jī)器人攜帶的設(shè)備，控制工具焊槍開(kāi)口開(kāi)合大小，控制移動(dòng)抓手和固定夾具臺(tái)定位銷和夾爪開(kāi)合。ABB 機(jī)器人的編程軟件是Robot Studio，對(duì)于一個(gè)新程序的開(kāi)發(fā)，可以在PC 端軟件中編程；對(duì)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(cè)試，而且可以節(jié)省PC 和示教器切換時(shí)間和站內(nèi)站外行走的時(shí)間。

UIR 焊點(diǎn)參數(shù)的優(yōu)化，通過(guò)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(shè)置焊接參數(shù)。設(shè)置參數(shù)包括焊接的額定電流，焊接時(shí)間等。焊接時(shí)間又分為預(yù)焊接，爬坡，主焊接，冷卻時(shí)間等。為了達(dá)到近乎完美的焊接，參數(shù)的合理設(shè)置至關(guān)重要。

3.3 硬件優(yōu)化

此項(xiàng)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(yīng)位置調(diào)整，焊槍二信號(hào)線取消，信號(hào)和直流交匯模塊接口重新布局。

3.4 質(zhì)量的驗(yàn)收與最終確認(rèn)

項(xiàng)目和產(chǎn)品質(zhì)量的驗(yàn)收與確認(rèn)。1）手動(dòng)操作機(jī)器人程序進(jìn)行焊接，產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)合格；2）低速自動(dòng)程序焊接，產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)合格；3）正常速度機(jī)器人程序焊接，產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)合格。產(chǎn)品通過(guò)三次的樣件測(cè)試合格后方可正式切換新項(xiàng)目。

4 項(xiàng)目?jī)?yōu)化目的與意義

此優(yōu)化項(xiàng)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(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，節(jié)省工位空間，減少設(shè)備成本投入。詳細(xì)細(xì)節(jié)包括：

（1）節(jié)拍優(yōu)化，提高效率；

（2）縮短焊槍移動(dòng)軌跡，焊槍開(kāi)口行程的優(yōu)化；

（3）相同參數(shù)焊點(diǎn)，焊點(diǎn)就近原則焊接，減少不必要的行程浪費(fèi)；

（4）減少工具切換次數(shù)；

（5）減少工作站和設(shè)備，節(jié)約資源。