徐家勁 趙丕武

摘 要：本文主要介紹ABB噴涂機(jī)器人降級(jí)模式的應(yīng)用，目前噴涂機(jī)器人在家電、手機(jī)、汽車等多個(gè)行業(yè)應(yīng)用廣泛，而且技術(shù)相對(duì)已經(jīng)非常成熟，本文主要針對(duì)汽車行業(yè)進(jìn)行介紹，當(dāng)前汽車廠整車噴涂生產(chǎn)線采用的ABB噴涂機(jī)器人多數(shù)是5500的，同時(shí)也有少量客戶在使用5400，這兩種機(jī)器人具有噴涂范圍廣，速度快，穩(wěn)定性高，噴涂效果好等特點(diǎn)，噴涂機(jī)器人是集霧化器，空氣分配系統(tǒng)，工藝IPS系統(tǒng)等為一體的先進(jìn)一體化設(shè)備，能夠?qū)嚿?，零部件，進(jìn)行精準(zhǔn)、高效率噴涂，從而大大減少企業(yè)成本，提升產(chǎn)品質(zhì)量，穩(wěn)定性，目前絕大多數(shù)的汽車廠已經(jīng)廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：機(jī)器人;降級(jí)模式

1 引言

當(dāng)前我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)高速發(fā)展，汽車廠噴涂生產(chǎn)線已經(jīng)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化噴涂，相對(duì)于以前的人工往復(fù)式噴涂具有更好的穩(wěn)定性，效率更高，更加節(jié)省材料等特點(diǎn)，但噴涂機(jī)器人是一種先進(jìn)且復(fù)雜的設(shè)備，在生產(chǎn)過(guò)程中難免發(fā)生故障，一旦發(fā)生故障，客戶需要快速處理，一旦在短時(shí)間內(nèi)無(wú)法快速恢復(fù)，對(duì)生產(chǎn)的影響非常大，所以針對(duì)此類故障，就出現(xiàn)了降級(jí)模式的應(yīng)用，當(dāng)某臺(tái)機(jī)器人出現(xiàn)故障無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)快速恢復(fù)，就用剩余的機(jī)器人完成整車噴涂，代替有故障機(jī)器人的工作，等到生產(chǎn)結(jié)束再對(duì)該機(jī)器人進(jìn)行維護(hù)，修理。降級(jí)模式的應(yīng)用能夠更進(jìn)一步的對(duì)系統(tǒng)的靈活性進(jìn)行優(yōu)化提升，保證生產(chǎn)的穩(wěn)定性，持續(xù)性。

2 噴涂生產(chǎn)線系統(tǒng)介紹

2.1 機(jī)器人系統(tǒng)組成

噴涂控制系統(tǒng)主要由機(jī)器人控制柜，機(jī)器人本體，示教器，外部控制監(jiān)測(cè)上位機(jī)，集成工藝控制，霧化裝置和吹掃單元等組成，機(jī)器人控制柜主要控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)，吹掃單元使機(jī)器人手臂內(nèi)部形成一個(gè)正壓環(huán)境，使其具備防爆功能，以具備在危險(xiǎn)可燃區(qū)域工作，集成工藝控制主要控制空氣，油漆，轉(zhuǎn)速，高壓等參數(shù)，最終通過(guò)霧化器實(shí)現(xiàn)噴涂，同時(shí)外部控制監(jiān)測(cè)上位機(jī)能夠監(jiān)測(cè)、控制系統(tǒng)的功能及噴涂參數(shù)的調(diào)整（圖1）。

2.2 生產(chǎn)線的系統(tǒng)配置

目前ABB整車噴涂生產(chǎn)線主要是以5500機(jī)器人為主，Roboware版本均為6.0以上，截止當(dāng)前最高的是6.10.01版本，Robotware6.0以上的機(jī)器人需要配備的是4.60以上的IPS版本，整車噴涂線主要分為：鳥(niǎo)毛擦凈站，中涂站，色漆內(nèi)噴、外噴站，清漆內(nèi)噴、外噴站;一般來(lái)說(shuō)每個(gè)站的機(jī)器人數(shù)量是以噴涂節(jié)拍及工藝要求而定，以吉利汽車廠某項(xiàng)目為例，鳥(niǎo)毛擦凈站主要由2臺(tái)6700機(jī)器人組成，中涂站由4臺(tái)5500機(jī)器人組成，色漆內(nèi)噴站主要由4臺(tái)5350開(kāi)門(mén)機(jī)器人，2臺(tái)5500開(kāi)蓋機(jī)器人，4臺(tái)5500噴涂機(jī)器人組成，色漆外噴站由6臺(tái)5500機(jī)器人組成，其中左側(cè)4臺(tái)，右側(cè)2臺(tái)，噴涂過(guò)程分為兩道工序，每道由3臺(tái)完成所有噴涂工作，清漆內(nèi)噴站配置與色漆內(nèi)噴站配置一樣，清漆外噴也是由4臺(tái)5500組成。每個(gè)站都有一臺(tái)PLC及一臺(tái)上位機(jī)單獨(dú)對(duì)站內(nèi)的機(jī)器人實(shí)現(xiàn)控制與監(jiān)測(cè)等功能，每個(gè)站之間通過(guò)PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

2.3 降級(jí)模式介紹

一般來(lái)說(shuō)降級(jí)模式主要應(yīng)用在外噴站，內(nèi)噴站由于工藝問(wèn)題，機(jī)器人相互之間無(wú)法相互代替工作，一般不進(jìn)行降級(jí)應(yīng)用。降級(jí)模式僅限于1臺(tái)機(jī)器人有故障的情況下使用，因?yàn)樵谏a(chǎn)過(guò)程中，一個(gè)站內(nèi)多臺(tái)機(jī)器人損壞的可能性相對(duì)來(lái)說(shuō)比較少，同時(shí)受限于機(jī)器人臂展，噴涂空間，輸送鏈速度等因素，幾乎無(wú)法實(shí)現(xiàn)在兩臺(tái)機(jī)器人同時(shí)壞的情況下，采用降級(jí)模式。以中涂站4臺(tái)機(jī)器人為例，正常情況下是由這4臺(tái)機(jī)器人完成底漆的噴涂工作，假設(shè)其中一臺(tái)機(jī)器人有故障且短時(shí)間內(nèi)無(wú)法修復(fù)，可以暫時(shí)將該機(jī)器人移動(dòng)到旁通位置，由剩下的3臺(tái)機(jī)器人完成該站的噴涂工作，由此可知，本站4臺(tái)機(jī)器人將有8種降級(jí)模式，每臺(tái)機(jī)器人有3種工作模式（即正常模式，降級(jí)模式1，降級(jí)模式2）。

3 降級(jí)模式系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 PLC與機(jī)器人接口

在機(jī)器人備份文件中的SYSPAR文件下有EIO.cfg文件，該文件定義了機(jī)器人的輸入輸出信號(hào)接口，在該文件中定義了Inparam3信號(hào)，該信號(hào)為PLC發(fā)送的降級(jí)Option。

如圖2所示，該信號(hào)被定義在commandIO上，對(duì)應(yīng)的物理位置是DSQC352板上，占用的地址是48-63，即16位;信號(hào)類型為GI（組輸入類型），在Inparam3設(shè)置為16位的情況下，Option范圍就有2的16次方;很明顯我們現(xiàn)場(chǎng)不可能有那么多車型選擇，該數(shù)據(jù)長(zhǎng)度的配置方便我們?cè)谙到y(tǒng)上根據(jù)工藝進(jìn)行編組。

3.2 降級(jí)模式軌跡程序

機(jī)器人的軌跡程序采用模塊化設(shè)計(jì)，即將車身的軌跡分成模塊化（例如前翼子板，前發(fā)動(dòng)機(jī)蓋，頂蓋等等），每個(gè)模塊單獨(dú)作為一個(gè)例行程序，這樣設(shè)計(jì)能夠最大程度的優(yōu)化程序，便于后續(xù)的軌跡調(diào)整及調(diào)用。軌跡程序模塊化分組后，最終將所有的模塊放到文件夾中，一般來(lái)說(shuō)，文件夾的命名方式是以車型名稱進(jìn)行命名，存放在HOME文件夾下的Program中。

3.3 降級(jí)模式等待點(diǎn)

整車車身外噴噴涂時(shí)均采用等待點(diǎn)模式，等待點(diǎn)模式即輸送鏈停止后，機(jī)器人繼續(xù)運(yùn)行到下一個(gè)等待點(diǎn)前的軌跡點(diǎn)，當(dāng)輸送鏈繼續(xù)運(yùn)行，c1position到達(dá)等待點(diǎn)設(shè)定的值后，機(jī)器人繼續(xù)運(yùn)行之后的軌跡。等待點(diǎn)的設(shè)計(jì)是為了輸送鏈停止后，避免機(jī)器人手臂姿態(tài)過(guò)于扭曲，導(dǎo)致機(jī)器人報(bào)錯(cuò)，同時(shí)保證噴涂工藝質(zhì)量等問(wèn)題而設(shè)計(jì)的。

3.4 后臺(tái)程序設(shè)計(jì)

機(jī)器人在運(yùn)行軌跡程序之前，機(jī)器人首先執(zhí)行PnStrategy.sys文件中的程序，解析PLC發(fā)送過(guò)來(lái)的Option數(shù)據(jù)，根據(jù)解析出來(lái)的數(shù)據(jù)調(diào)用對(duì)應(yīng)的車型主程序，主程序調(diào)用loadprogmodule.sys文件中的程序，根據(jù)Option的數(shù)據(jù)，調(diào)用對(duì)應(yīng)的軌跡模塊，以及等待點(diǎn)模塊，機(jī)器人根據(jù)調(diào)用的例行程序完成噴涂工作。

4 設(shè)計(jì)降級(jí)模式需注意的問(wèn)題

（1）采用降級(jí)模式時(shí)，因?yàn)闄C(jī)器人噴涂區(qū)域增加，可能導(dǎo)致機(jī)器人手臂運(yùn)動(dòng)范圍增加，速度增加，同時(shí)運(yùn)行到某些特殊位置時(shí)，機(jī)器人姿態(tài)過(guò)于扭曲，在調(diào)試時(shí)需要注意控制機(jī)器人的噴涂區(qū)域，優(yōu)化軌跡。

（2）因?yàn)樯a(chǎn)節(jié)拍是固定的，降級(jí)模式設(shè)計(jì)時(shí)一般來(lái)說(shuō)需要匹配正常模式時(shí)采用的鏈速，因此降級(jí)模式下機(jī)器人的速度要相應(yīng)的增加，速度增加之后，噴涂刷子參數(shù)也需要相應(yīng)的調(diào)整。

（3）降級(jí)模式下機(jī)器人工作時(shí)間需要控制合理的范圍，即要保證能完成車身的噴涂，同時(shí)也要保證預(yù)留足夠的清洗時(shí)間，因?yàn)樯a(chǎn)過(guò)程中隨時(shí)需要更換顏色。

（4）降級(jí)模式下機(jī)器人的等待模式也需要重新調(diào)試，避免機(jī)器人在降級(jí)模式下運(yùn)行出現(xiàn)機(jī)器人故障影響正常生產(chǎn)。

5 結(jié)束語(yǔ)

降級(jí)模式的應(yīng)用能夠最大限度的保證生產(chǎn)線的持續(xù)運(yùn)行，但降級(jí)模式不建議持續(xù)使用，因?yàn)榇四Ｊ綍?huì)給機(jī)器人增加負(fù)荷，容易對(duì)機(jī)器人造成磨損，所以我們?cè)谏a(chǎn)結(jié)束后應(yīng)該盡快對(duì)機(jī)器人進(jìn)行維修，同時(shí)應(yīng)在日常的保養(yǎng)點(diǎn)檢中提前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，保證設(shè)備的穩(wěn)定性。

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