楊 京

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

ABB弧焊機器人工作站新增產(chǎn)品柔性生產(chǎn)提升

楊 京

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

通過對原有ABB弧焊機器人工作站系統(tǒng)進行新增產(chǎn)品切換功能的改進，使其滿足不同焊接產(chǎn)品間焊接程序自動切換的要求，達到通用性提升及柔性生產(chǎn)的目的，提高弧焊機器人工作站運行效率。

ABB弧焊機器人工作站；產(chǎn)品切換；柔性生產(chǎn)

CLC NO.: U466 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)04-108-02

引言

隨著工業(yè)機器人技術(shù)的不斷成熟，越來越多的焊接機器人應(yīng)用到白車身生產(chǎn)中，其柔性化生產(chǎn)程度直接對現(xiàn)場生產(chǎn)節(jié)拍提升、設(shè)備利用率、生產(chǎn)能力提升有著關(guān)鍵性影響。駕駛室地板縱梁是白車身重要的承載件，本文以某重型汽車集團車身廠裝焊車間重卡駕駛室縱梁弧焊機器人工作站——新增產(chǎn)品切換、滿足新車型生產(chǎn)的柔性化改進為例，進行分析說明。

1、弧焊機器人工作站系統(tǒng)構(gòu)成

該弧焊機器人工作站由瑞典ABB公司IRB1400系列機器人及其配套的S4CPlus機器人控制系統(tǒng)、焊接夾具、焊接系統(tǒng)等構(gòu)成。

焊接產(chǎn)品放置在機器人本體左右各一套焊接夾具上，焊接夾具固定在輔助運動的變位機上，焊接系統(tǒng)采用日本Panasonic YM-500 IGBT焊機，變位機動作、夾具動作人機交換界面及工作站安全裝置均由三菱Q系列PLC進行控制。

2、影響柔性化生產(chǎn)問題

該弧焊機器人工作站自投產(chǎn)以來一直焊接重卡駕駛室地板左右縱梁，其焊接質(zhì)量穩(wěn)定、工作效率較手工電弧焊有較大優(yōu)勢，操作人員只需在變位機外裝配好產(chǎn)品，機器人與其集成的PLC控制變位機動作共同完成焊接工作。但隨著重卡產(chǎn)品更新升級換代，原弧焊機器人工作站產(chǎn)品設(shè)計單一的缺陷顯現(xiàn)，對現(xiàn)有新增的雙后懸車型、中長車型無法進行生產(chǎn)。

3、系統(tǒng)改進方案分析

3.1 機器人程序架構(gòu)改進

機器人后臺程序利用RAPID語言，采用嵌套式結(jié)構(gòu)框架進行編寫，原有機器人主程序里有3個一級子程序，對應(yīng)左、右縱梁焊接子程序及焊接完成后的清槍子程序，焊接一級子程序又根據(jù)變位機位置不同，進行6個焊接二級子程序調(diào)用。

由于主程序中沒有針對不同產(chǎn)品焊接的程序調(diào)用，因此需在原主程序架構(gòu)下新增不同產(chǎn)品對應(yīng)的子程序，將原有的二級子程序降級為三級并新增部分三級子程序滿足新產(chǎn)品的焊接需求。

3.2 產(chǎn)品選擇

在操作面板上加裝“產(chǎn)品選擇”旋扭， PLC收到產(chǎn)品選擇輸入信號后，將信號輸出傳遞至機器人上已完成定義IO模塊中，使機器人在主程序中調(diào)用不同產(chǎn)品對應(yīng)的焊接子程序。

3.3 變位機夾具適應(yīng)性

在焊接過程中，變位機夾具依據(jù)程序設(shè)定轉(zhuǎn)動到不同位置，使機器人達到焊接最佳姿態(tài)。變位機位置是通過三菱定位模塊、伺服放大器、伺服電機及編碼器進行定位控制。

分析新產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)可以在不增加變位機夾具氣缸的基礎(chǔ)上，通過修改控制變位機夾具PLC程序，使其滿足新產(chǎn)品使用要求。

4、系統(tǒng)改進措施

4.1 增加產(chǎn)品選擇按鈕、完成外圍信號引入

將操作面板上加裝的“產(chǎn)品選擇”旋扭信號接入到三菱Q系列PLC的QX40輸入模塊中，通過PLC程序完成產(chǎn)品信號互鎖，并在PLC輸出模塊QY10中得到三個輸出產(chǎn)品信號。

4.2 增加機器人I/O信號及夾具控制修改

由于公共端不同，將PLC輸出點經(jīng)中間繼電器后，連接到機器人控制柜現(xiàn)場總線I/O板DSQC327A中，并通過示教器，進入系統(tǒng)參數(shù)窗口后完成信號定義、添加。

確認夾具氣缸動作，針對不同車型的左、右夾具控制PLC程序進行修改。

4.3 修改機器人程序框架并進行示教

查看主程序main邏輯控制，利用PLC輸出的車型信號，在a1、a2子程序中增加IF/THEN的車型邏輯判斷。同時針對不同車型增加二、三級程序。

以雙后懸車型為例：新增二級程序left_weld_double，right_weld_double，分別對應(yīng)左、右夾具機器人焊接程序；在變位機位置相同、焊縫相同的情況下，調(diào)用原程序，在焊縫需要改變的變位機1、5、8、12位置，新增三級子程序jdouble_1, jdouble_5, jdouble_8, jdouble_12。并對新增加的子程序，進行焊縫示教。

5、結(jié)語

通過本次技術(shù)改進，有效的解決了弧焊站新增產(chǎn)品導(dǎo)致的無法連續(xù)生產(chǎn)問題，對縱梁弧焊機器人工作站從外圍信號引入、夾具動作控制、內(nèi)部信號交接到程序框架修改、機器人示教等進行了一系列的改造，有效的完成了三種產(chǎn)品焊接的無縫切換，有效的提升了弧焊機器人工作站柔性生產(chǎn)節(jié)拍。也為以后類似設(shè)備改造提供了較好的案例。

[1]葉暉主編.工業(yè)機器人典型應(yīng)用案例精析[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2013.

[2]郭洪紅主編.工業(yè)機器人技術(shù)（第二版）[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2012.

[3]夏旭新.焊接機器人在工程中的應(yīng)用[J].電焊機，2011,41（5）：17-21.

[4]李斌.白車身機器人焊裝線PLC控制系統(tǒng)架構(gòu)研究[D].安徽：合肥工業(yè)大學(xué)，2010.

[5]RAPID Language RAPID語言編程[Z].ABB有限公司.

ABB welding robot workstation new products to enhance flexible production

Yang Jing
（Shaanxi Heavy-Duty Truck Co., Ltd., Shaanxi Xi'an 710200）

Through the original ABB welding robot workstation systems to improve new product switching function, to meet the requirements of different welding products welding program automatically switches to achieve commonality of purpose to enhance and flexible production, improve operational efficiency arc welding robot workstation.

ABB welding robot workstation; Switching Products; Flexible production

U466

A

1671-7988(2015)04-108-02

楊京，就職于陜西重型汽車有限公司車身廠。