ABB機器人在鑄造組芯整體浸涂上的應用

祝慶智

（廣西玉柴機器股份有限公司鑄造廠，廣西 玉林 537005）

隨著世界工業進程的不斷發展，機器人已獲得日益廣泛應用。日本、美國、德國、英國大量應用到生產中，以減少人為的干擾，給生產效率、質量等各方面帶來質的飛躍。我國改革開放以來，特別近10年來，制造業得到了前所未有的發展，工業機器人的需求也快速增長。使用經驗進一步表明：使用工業機器人可以降低廢品率和產品成本，提高了設備的利用率，降低了工人誤操作帶來的風險。再者其帶來的一系列效益也是十分明顯的，例如減少人工用量、減少設備損耗、加快技術創新速度、提高企業競爭力。如今機器人應用領域的不斷縱深發展，機器人已不可或缺，它將為工業自動化水平發揮了巨大作用，對未來生產和社會發展起越來越重要的作用。

ABB是機器人技術的開拓者和領導者，擁有當今最多種類的機器人產品、技術和服務。ABB機器人業務部的全球裝機量已超過16萬臺，是全球裝機量最大的工業機器人供應商。中國是ABB機器人業務的核心區域。ABB機器人業務總部和研究中心位于上海。目前，ABB是唯一在中國擁有機器人研發能力的國際企業，同時也是唯一在華從事工業機器人生產的國際企業。

1 機器人控制

ABB機器人使用IRC5控制器。IRC5控制器配備了一項極其強大的全新功能multimove，能夠通過一臺控制器控制多達4臺機器人和總計36個軸。這一尖端解決方案可輕松整合類型不同、尺寸各異的機器人。不同機器人之間可共享通用的工作對象，從而實現了復雜的協調運行模式。實質上，multimove已使以往各種不可行的應用成為可能，能控制多臺機器人同時作業于由一臺單軸或多軸定位器移動的工作對象，在縮短工作周期、提高過程效益方面有著十分明顯的優勢。裝置采用windows顯示界面和人機工程學設計，配備觸摸屏，設有各種自定義菜單，使操作員能夠迅速了解其中的各項基本功能。示教器FlexPendant不僅具備增強型語言支持功能(包括亞洲文字)，還可使用微軟最新編程工具進行多種定制設計。

1.1 程序結構

IRC5控制器程序結構如圖1所示。

圖1 應用程序結構

程序是由三個不同部分組成：一個主程序、若干個子程序（例行程序）、程序數據。除此之外，程序儲存器還包括系統模塊。USER模塊與BASE模塊在機器人冷啟動后自動生成。當加載一個程序時，此程序會代替當前內存中的程序。加載程序后，主程序會自動顯示，并且指針在主程序第一行。例行程序由不同的語句組成，如運動指令，等待指令等。每句指令又由不同的變量組成，變量視他們自己的類型，可改變或省略。程序數據存儲例行程序完成不同動作所需的數據，達到實現機器人各種各樣的工作要求。

1.2 整體浸涂砂芯實現

當組芯轉臺完成組芯工作，經由變頻器自動控制到定位工位，紅處線識別檢測傳送給PLC處理，發過ABB機器人準許取芯信號。IRC5機器人控制進行接收并處理，調用取芯子程序驅動機器人執行機構工作。在砂芯浸涂工作完成后，掃描表干爐允許放芯信號，一旦表干爐自動上料工位料盤完全定位ABB機器人迅速執行放芯動作，并回到原始位，為下一浸涂工作準備。

1.2.1 機器人取芯

機器人取芯過程是一個從空載過度到負載的過程，嚴格來說又是全程帶負載工作的。只是從砂芯的角度來衡量，便于我們更好的區分機器人在整個浸涂的明晰可辯。根據目前的各種砂芯情況，分成走點的方式來處理。首先通過diReqPick變量取得組芯轉臺請求抓取砂芯的信號，調整自身姿態分三個點到達砂芯位置，不同的砂芯確定對中基準同時轉動外軸，使夾具的每個榫頭對準砂芯的定位孔并進行鎖定工作。利用電磁閥控制氣缸運動，是否夾到砂芯，由CheckGripStatus負責判斷，一旦得到確認，就會對此砂芯如重心等數據讀入。為下一步的托起等系列動作做好準備，直至行進到浸涂區域，等待下一子程序的調用 。

具體程序過程：

PROC rPickSand（）

ActUnit M7；（開啟第 7 軸）

MoveJ pPrePickSand，v800，z50，tGripper；（作關節軸運動到TCP點R50mm目標位置）

MoveL pInPickSand10，v800，z50，tGripper；（作線性運動到TCP點R50mm目標位置）

MoveL pPickSand，v100，fine，tGripper；（作線性運動到TCP達到目標點，并速度降為零）

DeactUnit M7；（關閉第 7 軸）

GripAction 1，1；（推動1#氣缸對砂芯進行夾緊）

WaitTime 2；（等待 2Second）

CheckGripStatus 1，1，10；（砂芯夾緊檢測）

GripLoad loadSand；（加載砂芯數據）

MoveL Offs (pPickSand，4，0，32)，v10，fine，tGripper；（精確pPickSand點3軸偏差量）

MoveL Offs(pPickSand，0，-300，500)，v100，fine，tGripper；（精確pPickSand點3軸偏差量）

ActUnit M7；（開啟第 7 軸）

MoveJ pOutPickSand10，v200，z10，tGripper；（作關節軸運動到TCP點R10mm目標位置）

ENDPROC

1.2.2 砂芯浸涂

這是一個很關鍵的步驟，程序的優劣直接影響到砂芯浸涂的品質，不但要考慮砂芯的結構、復雜程度，還要顧及浸涂的位置、停頓。而甩去多余涂料用的時間最多，要求不能有涂料堆積。做到這一點，特點在于很好應用了虛擬程序這一編程技巧。第1步緊接取芯后動作把砂芯搬到涂料池上方；第2步垂直線性運動平穩控制砂芯下降，使剛剛泡過液面，馬上拉起來，讓砂芯表面留下一層均勻的涂層；第3步轉動外軸，利用WaitTime虛擬程序把砂芯內腔多余涂料甩出。同時給放置砂芯調整好放置面，為下一放芯工作做好準備。

具體程序過程：

PROC rSoakSand()

ActUnit M7； （開啟第7軸）

MoveJ pPreSoakSand，v500，z50，tGripper； （ 作關節軸運動到TCP點R50mm目標位置）

DeactUnit M7；（關閉第 7 軸）

MoveL pSoakSand，v150，fine，tGripper；（作線性運動到并速度降為零，砂芯浸涂目標位置）

MoveL pOutSoakSand10，v200，z50，tGripper；（作關節軸運動到TCP點R50mm目標位置）

ActUnit M7；（開啟第 7 軸）

MoveABSJ pSoakSand10，JogSpeed1，z15，tGripper；（外軸運動到目標位置）

WaitTime 6；（等待 6 s）

MoveABSJ pSoakSand20，JogSpeed1，z15，tGripper；（外軸運動到目標位置）

WaitTime 6；（等待 6 s）

MoveABSJ pSoakSand30，JogSpeed1，z30，tGripper；（外軸運動到目標位置）

DeactUnit M7；（關閉第 7 軸）

ENDPROC

1.2.3 放置砂芯

根據下一道工序的下芯情況，把砂芯作進一步的調整，可防止砂的受到托盤的擠壓，減少廢品的出現。表干爐托盤四個定位夾緊后，發給機器人允許放芯信號，通過diEn_PlaceSand接收放芯指令，機器人1～5軸作關節運動，采用函數offs，反饋一個參變量，精確運行到放芯點pPlaceSand之上20mm，與托盤水平。再以緩慢的V10速度安全放置砂芯，釋放夾具，快速返回原點pOutPlaceSand40，完成整個砂芯浸涂過程。隨后等待下一個取芯指令，周而復始的循環工作。

具體程序過程：

PROC rPlaceSand()

ActUnit M7；（開啟第7軸）

MoveJ pPrePlaceSand，v300，z50，tGripper；（作線性運動到TCP點R50mm目標位置）

DeactUnit M7；（關閉第 7 軸）

MoveJ Offs（pPlaceSand，0，0，20），v300，z10，tGripper；（精確pPickSand點3軸偏差量）

MoveL pPlaceSand，v10，fine，tGripper；（砂芯放芯目標位置）

GripAction 1，0；（推動 1#氣缸對砂芯進行釋放）

CheckGripStatus 1，0，10；（夾具釋放檢測）

WaitTime 2；（等待 2 s）

GripLoad loadEmpty；（加載空載數據）

MoveL pOutPlaceSand10，v500，z10，tGripper；（作線性運動到TCP點R10mm目標位置）

MoveL pOutPlaceSand20，v800，z50，tGripper；（作線性運動到TCP點R50mm目標位置）

MoveJ pOutPlaceSand30，v800，z50，tGripper；（作關節軸運動到TCP點R50mm目標位置）

MoveJ pOutPlaceSand40，v800，z50，tGripper；（作關節軸運動到TCP點R50mm目標位置）

ENDPROC

2 使用效果

目前在我廠利用ABB機器人整體浸涂，從缸體類、軸箱類到缸蓋類逐漸鋪開，形成多品種，覆蓋廣的整體浸涂。減少了造型組芯工序、減少清理工序的工作量、節約了涂料使用量、效率有了大幅提升、環境也有明顯改善，特別是在獲取砂芯涂層的方面，可以根據工藝要求和下道工序鑄型質量反饋進行柔性調整，達到最佳效果。

3 結束語

如今鑄造行業在加快自動化進程，國內外大量應用PLC可編程控制技術、變頻控制技術、比例閥控制技術、編碼器定位、司服控制等，不斷滿足社會日益發展的需要。機器人的普遍使用給企業帶來了諸多的好處，地位和作用無可替代，是衡量一個企業先進性的重要指標，也必將給鑄造領域不管是品質上還是管理上帶來新的變革。