ABB弧焊機(jī)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(chē)有限公司，陜西 西安 710200）

ABB弧焊機(jī)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(chē)有限公司，陜西 西安 710200）

通過(guò)對(duì)原有ABB弧焊機(jī)器人工作站系統(tǒng)進(jìn)行新增產(chǎn)品切換功能的改進(jìn)，使其滿(mǎn)足不同焊接產(chǎn)品間焊接程序自動(dòng)切換的要求，達(dá)到通用性提升及柔性生產(chǎn)的目的，提高弧焊機(jī)器人工作站運(yùn)行效率。

ABB弧焊機(jī)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(jī)器人技術(shù)的不斷成熟，越來(lái)越多的焊接機(jī)器人應(yīng)用到白車(chē)身生產(chǎn)中，其柔性化生產(chǎn)程度直接對(duì)現(xiàn)場(chǎng)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(chē)身重要的承載件，本文以某重型汽車(chē)集團(tuán)車(chē)身廠裝焊車(chē)間重卡駕駛室縱梁弧焊機(jī)器人工作站——新增產(chǎn)品切換、滿(mǎn)足新車(chē)型生產(chǎn)的柔性化改進(jìn)為例，進(jìn)行分析說(shuō)明。

1、弧焊機(jī)器人工作站系統(tǒng)構(gòu)成

該弧焊機(jī)器人工作站由瑞典ABB公司IRB1400系列機(jī)器人及其配套的S4CPlus機(jī)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(jī)器人本體左右各一套焊接夾具上，焊接夾具固定在輔助運(yùn)動(dòng)的變位機(jī)上，焊接系統(tǒng)采用日本Panasonic YM-500 IGBT焊機(jī)，變位機(jī)動(dòng)作、夾具動(dòng)作人機(jī)交換界面及工作站安全裝置均由三菱Q系列PLC進(jìn)行控制。

2、影響柔性化生產(chǎn)問(wèn)題

該弧焊機(jī)器人工作站自投產(chǎn)以來(lái)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(shì)，操作人員只需在變位機(jī)外裝配好產(chǎn)品，機(jī)器人與其集成的PLC控制變位機(jī)動(dòng)作共同完成焊接工作。但隨著重卡產(chǎn)品更新升級(jí)換代，原弧焊機(jī)器人工作站產(chǎn)品設(shè)計(jì)單一的缺陷顯現(xiàn)，對(duì)現(xiàn)有新增的雙后懸車(chē)型、中長(zhǎng)車(chē)型無(wú)法進(jìn)行生產(chǎn)。

3、系統(tǒng)改進(jìn)方案分析

3.1 機(jī)器人程序架構(gòu)改進(jìn)

機(jī)器人后臺(tái)程序利用RAPID語(yǔ)言，采用嵌套式結(jié)構(gòu)框架進(jìn)行編寫(xiě)，原有機(jī)器人主程序里有3個(gè)一級(jí)子程序，對(duì)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(jí)子程序又根據(jù)變位機(jī)位置不同，進(jìn)行6個(gè)焊接二級(jí)子程序調(diào)用。

由于主程序中沒(méi)有針對(duì)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(duì)應(yīng)的子程序，將原有的二級(jí)子程序降級(jí)為三級(jí)并新增部分三級(jí)子程序滿(mǎn)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(hào)后，將信號(hào)輸出傳遞至機(jī)器人上已完成定義IO模塊中，使機(jī)器人在主程序中調(diào)用不同產(chǎn)品對(duì)應(yīng)的焊接子程序。

3.3 變位機(jī)夾具適應(yīng)性

在焊接過(guò)程中，變位機(jī)夾具依據(jù)程序設(shè)定轉(zhuǎn)動(dòng)到不同位置，使機(jī)器人達(dá)到焊接最佳姿態(tài)。變位機(jī)位置是通過(guò)三菱定位模塊、伺服放大器、伺服電機(jī)及編碼器進(jìn)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(jī)夾具氣缸的基礎(chǔ)上，通過(guò)修改控制變位機(jī)夾具PLC程序，使其滿(mǎn)足新產(chǎn)品使用要求。

4、系統(tǒng)改進(jìn)措施

4.1 增加產(chǎn)品選擇按鈕、完成外圍信號(hào)引入

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

4.2 增加機(jī)器人I/O信號(hào)及夾具控制修改

由于公共端不同，將PLC輸出點(diǎn)經(jīng)中間繼電器后，連接到機(jī)器人控制柜現(xiàn)場(chǎng)總線I/O板DSQC327A中，并通過(guò)示教器，進(jìn)入系統(tǒng)參數(shù)窗口后完成信號(hào)定義、添加。

確認(rèn)夾具氣缸動(dòng)作，針對(duì)不同車(chē)型的左、右?jiàn)A具控制PLC程序進(jìn)行修改。

4.3 修改機(jī)器人程序框架并進(jìn)行示教

查看主程序main邏輯控制，利用PLC輸出的車(chē)型信號(hào)，在a1、a2子程序中增加IF/THEN的車(chē)型邏輯判斷。同時(shí)針對(duì)不同車(chē)型增加二、三級(jí)程序。

以雙后懸車(chē)型為例：新增二級(jí)程序left_weld_double，right_weld_double，分別對(duì)應(yīng)左、右?jiàn)A具機(jī)器人焊接程序；在變位機(jī)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(jī)1、5、8、12位置，新增三級(jí)子程序jdouble_1, jdouble_5, jdouble_8, jdouble_12。并對(duì)新增加的子程序，進(jìn)行焊縫示教。

5、結(jié)語(yǔ)

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

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

[2]郭洪紅主編.工業(yè)機(jī)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(jī)器人在工程中的應(yīng)用[J].電焊機(jī)，2011,41（5）：17-21.

[4]李斌.白車(chē)身機(jī)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(yǔ)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(chē)有限公司車(chē)身廠。