F2000德龍重型卡車駕駛室地板總成裝焊線優(yōu)化改進(jìn)

周方偉

作者通聯(lián)：陜西重型汽車有限公司車身廠 西安市經(jīng)開區(qū)涇渭工業(yè)園 710043

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一、概述

陜西重型汽車有限公司F2000德龍重型卡車駕駛室地板總成裝焊線（簡稱地板線），采用流水線作業(yè)方式，用于地板總成的焊接和輸送，可滿足6min節(jié)拍要求。輸送線采用擺桿步進(jìn)式結(jié)構(gòu)，具有4個焊接工位（一、二、四工位為人工焊接，三工位為機器人焊接）、1個起吊工位，焊接完成后焊接工位的輸送支架將工件輸送至下工位繼續(xù)焊接，一個完整輸送過程約36s，工位間距5000mm。地板線控制系統(tǒng)采用三菱高性能Q系列PLC，現(xiàn)場各工位夾具動作控制按鈕站、機器人做為PLC的分布式遠(yuǎn)程I/O站點和通信從站，通過Profibus-DP總線連接。機器人工作站的氣動抓件器具、型號確認(rèn)及后底板抓取由機器人控制，地板線向機器人提供車型信號和啟動信號。地板線采用全自動生產(chǎn)方式，各通信從站根據(jù)該生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)傳輸?shù)闹噶钔瓿筛鞣N工作，每個通信從站可顯示與地板線的交互及連鎖信號，如原位信號、機器人故障信號（水、氣等）。

三工位兩臺ABB點焊機器人分布在地板左右兩邊，負(fù)責(zé)對駕駛室地板總成的后底板及座椅支架進(jìn)行補焊，焊接控制器采用BOSH高性能PST6100中頻恒功率控制器。整個過程中，左機器人要完成抓取后底板（需要36s）和焊接（需要230s），總共需要約266s；右機器人只進(jìn)行焊接，需要約235s。左機器人抓取后地板時，右機器人始終處于等待狀態(tài)，直到左機器人抓取后地板并放置完成，兩臺機器人同時開始焊接。實際生產(chǎn)過程中，機器人工作完成常滯后流水線人工約60s，無法保證同步生產(chǎn)。

二、地板線優(yōu)化改進(jìn)

該地板線2005年投產(chǎn)，且地板線與機器人之間配合緊密，關(guān)系復(fù)雜，互鎖信號繁多，委外改造費用太高，得不償失，充分考慮，決定自主優(yōu)化地板線。改進(jìn)前機器人運行及焊接速度已達(dá)極限，無法通過提速實現(xiàn)優(yōu)化，為此，制定如下改進(jìn)方案：①使機器人抓件和地板線輸送同時進(jìn)行，節(jié)省36s機器人抓件時間，方案示意見圖1。②優(yōu)化機器人姿態(tài)、消除冗余運動軌跡、調(diào)整機器人焊接參數(shù)，每個焊接點逐個進(jìn)行校準(zhǔn)，比原來節(jié)省約30s。

圖1

通過編程，改變機器人和地板線之間動作順序流程。原程序（圖2）無法實現(xiàn)機器人和地板線同時動作，若機器人未在原位（安全位），M801就阻止地板線動作，兩者之間形成相互干涉。在機器人Visual DP I/O板增加1個輸出信號DO_ZdianYW，即PLC程序中輸入信號X519（圖2虛線框）。當(dāng)機器人準(zhǔn)備抓件時，因機器人已經(jīng)移動，實際位置已不在原位，X504不通，但同時機器人正在執(zhí)行TEST_LC（抓件程序），會給PLC發(fā)出1個“抓件原位”DO_ZdianYW信號，告知機器人目前所在位置，地板線可不受影響，正常運行。

圖2

從TEST_LC（）程序中看X519信號只會在執(zhí)行抓件程序時為1，抓件完成后自動復(fù)位為0，不會對整個程序執(zhí)行造成混亂，形成安全隱患。為實現(xiàn)無人介入生產(chǎn)，減少錯誤，車型型號傳遞相當(dāng)重要。地板線起線時首先將車型型號傳遞給機器人，機器人收到后又對收到車型型號進(jìn)行確認(rèn)并反饋給地板線進(jìn)行比較，如兩者車型型號不符，阻止操作，實現(xiàn)閉環(huán)控制。機器人程序分析如下：

Initial為機器人初始化子程序，包括機器人運行速度、承載重量設(shè)置、交互信號復(fù)位、時鐘信號復(fù)位等，是主程序開始。接著進(jìn)入While循環(huán)，循環(huán)體為無條件進(jìn)入，進(jìn)入后判斷tip_counter信號（修磨電極頭次數(shù)）是否大于3，大于3，自動進(jìn)入tip_dress子程序（更換電極頭子程序），要求人工更換；不大于3，程序繼續(xù)運行至ConfirmType子程序（車型判斷程序），對地板線PLC發(fā)出的車型型號進(jìn)行比對，若正確，繼續(xù)運行到下面的TEST_LC程序。

上述程序中“Set DO_ZdianYW”、“WaitDI DI_Sxian 0”、“Reset DO_ZdianYW”為改進(jìn)增加部分。機器人根據(jù)LC_CODE變量值抓取8層料架中任何一層料，完成后等待地板線沒有在上限位，即DI_Sxian信號為0，機器人才回到pHome點（地板線在上限位有可能造成機器人運動過程中與地板線相撞，因此等待地板線下降，機器人才能回原位，充分確保安全）。實際改進(jìn)過程中，機器人要提前抓件，必須知道2工位車型，原設(shè)計為地板線到位后發(fā)送3工位車型型號給機器人，然后抓件，現(xiàn)更改為地板線只要準(zhǔn)備輸送就直接發(fā)送2工位車型型號，為此在2工位處加裝車型檢測裝置。到此提前抓件完成，返回主程序，繼續(xù)執(zhí)行WeldTruck焊接程序。

地板線優(yōu)化改進(jìn)后，2臺點焊機器人和地板線之間配合緊密，每天比原來多輸送約16輛車，生產(chǎn)效率顯著提高。