機(jī)器人自動(dòng)涂膠的應(yīng)用

胡光凱

【摘要】本文介紹了機(jī)器人在涂膠系統(tǒng)的應(yīng)用，重點(diǎn)闡述了控制系統(tǒng)的構(gòu)成，機(jī)器人和PLC系統(tǒng)通信方式，I/O配置方法，對(duì)一些關(guān)鍵交換信號(hào)和PLC邏輯控制結(jié)構(gòu)做了詳細(xì)的說明，展示了機(jī)器人在現(xiàn)代控制領(lǐng)域應(yīng)用給生產(chǎn)帶來的效率和穩(wěn)定。

【關(guān)鍵詞】PLC;機(jī)器人;自動(dòng)控制

引言

汽車風(fēng)擋玻璃作為汽車的一個(gè)重要部件，如果采用人工涂膠或自動(dòng)化程度很低的作業(yè)設(shè)備，勞動(dòng)強(qiáng)度大、涂敷均勻性一致性差，影響整車質(zhì)量。因此，采用自動(dòng)化作業(yè)線或工作站將成為一種必然的趨勢(shì)。目前，國(guó)內(nèi)汽車風(fēng)擋玻璃涂膠作業(yè)自動(dòng)化裝備中應(yīng)用較多的是機(jī)器人涂膠工作站，能夠精確地控制玻璃黑膠流量，進(jìn)行各種復(fù)雜形狀玻璃和空間位置快速而穩(wěn)定的涂膠。

本文介紹FANUC機(jī)器人和AB PLC實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)涂膠系統(tǒng)工作原理。

一、機(jī)器人自動(dòng)涂膠系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

主要由機(jī)器人系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)，玻璃上料臺(tái)，涂膠機(jī)構(gòu)，玻璃下料臺(tái)，供膠泵系以及其它輔助裝置等構(gòu)成。

（一）機(jī)器人系統(tǒng)

采用的是6軸的FANUC R2000iB-210F，第7軸用于涂膠控制，抓手部分是靠真空吸盤抓取玻璃，機(jī)器人可負(fù)重210Kg，完全滿足現(xiàn)場(chǎng)要求。

（二）PLC控制系統(tǒng)

包含一臺(tái)AB1756-L61可編程控制器，一個(gè)以太網(wǎng)模塊，一個(gè)機(jī)器人專用的以太網(wǎng)模塊，一個(gè)Device Net模塊，多個(gè)輸入輸出模塊和一臺(tái)AB PANELVIEW 1250觸摸屏HMI，PLC完成機(jī)器人的程序控制和信號(hào)采集，HMI完成顯示和控制管理功能。

（三）玻璃上料臺(tái)

主要由A/B兩面夾緊機(jī)械結(jié)構(gòu)組成，通過AB Powerflex700變頻器控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行兩面的切換，玻璃放在上料臺(tái)上由氣缸夾緊固定，并通過光柵尺識(shí)別玻璃類型，便于機(jī)器人選取不同軌跡。

（四）涂膠機(jī)構(gòu)

由機(jī)器人第7軸電機(jī)，膠頭，供膠閥，翻轉(zhuǎn)氣缸，風(fēng)刀以及膠管等組成。第7軸電機(jī)主要配合涂膠，旋轉(zhuǎn)膠頭完成不同軌跡，翻轉(zhuǎn)氣缸上下翻轉(zhuǎn)便于風(fēng)刀清潔膠頭。

（五）玻璃下料臺(tái)

由吸盤結(jié)構(gòu)和翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)組成，當(dāng)玻璃放到下料臺(tái)上，機(jī)器人上玻璃被是放到下料臺(tái)吸盤機(jī)構(gòu)上，真空吸附玻璃，再翻轉(zhuǎn)，便于人工取料。

（六）供膠泵系統(tǒng)

由兩個(gè)高壓泵，一個(gè)齒輪泵，一套加熱系統(tǒng)，膠管以及膠站控制系統(tǒng)組成。

二、機(jī)器人自動(dòng)涂膠系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

上層網(wǎng)絡(luò)使用的是工業(yè)以太網(wǎng)，用于PLC，觸摸屏HMI和工廠上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換：PLC和機(jī)器人之間通信也是采用以太網(wǎng)，提高了傳輸速率和控制的穩(wěn)定性：PLC與其它分站是基于DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線的工業(yè)過程控制局域網(wǎng)。

三、軟件程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（一）機(jī)器人Ethernet/IP設(shè)置和I/O設(shè)置

FANUC機(jī)器人Ethernet/IP機(jī)架號(hào)為89插槽編號(hào)為設(shè)定畫面的連接號(hào)，可分配的I/O點(diǎn)數(shù)即機(jī)器人支持的最多點(diǎn)數(shù)，掃描適配器也可支持模擬量I/0。

（二）PLC中的Ethernet/IP設(shè)置和I/O設(shè)置

在AB PLC中機(jī)器人專用以太網(wǎng)模塊中設(shè)置名稱，IP地址，輸入輸出對(duì)應(yīng)編號(hào)以及大小相關(guān)信息，

（三）PLC與機(jī)器人主要I/0對(duì)應(yīng)關(guān)系

1.機(jī)器人輸入信號(hào)定義

DI[01]IMSTP急停輸入信號(hào)，是軟件為緊急停機(jī)定義的。DI[02]Hold暫停輸入信號(hào)，指一個(gè)來自外部設(shè)備的臨時(shí)停機(jī)。DI[03]sFSPD安全護(hù)欄輸入信號(hào)，當(dāng)安全護(hù)欄門打開，安全速度信號(hào)會(huì)臨時(shí)停止機(jī)器人。DI[05]RESET復(fù)位輸入信號(hào)，用于消除報(bào)警，DI[06]START遠(yuǎn)程程序重新啟動(dòng)輸入信號(hào)，是一個(gè)外部啟動(dòng)信號(hào)。DI[12]DI[16]用于PLC通知機(jī)器人選擇Style程序使用，是一組二進(jìn)制程序信號(hào)。

2.機(jī)器人輸出信號(hào)定義

DO[1]Cmd enable使能輸出信號(hào)，當(dāng)遠(yuǎn)程、操作使能、處于連續(xù)操作模式，非單步模式條件滿足時(shí)，輸入接收使能信號(hào)。DO[2]System Yeadv當(dāng)伺服系統(tǒng)動(dòng)力打開時(shí)System Yeadv信號(hào)輸出。DO[3]Prg running程序運(yùn)行時(shí)輸出該信號(hào)。DO[4]Prg paused程序臨時(shí)停止等待重新啟動(dòng)時(shí)，輸出Prg pause信號(hào)。DO[5]Motionheld暫停反饋輸出信號(hào)，當(dāng)保持鍵HOLD按下或HOLD信號(hào)輸入時(shí)，輸出HOLD信號(hào)。當(dāng)松開保持鍵（HOLD）時(shí)，不輸出HOLD信號(hào)。DO[6]Fault當(dāng)系統(tǒng)產(chǎn)生警報(bào)時(shí)，輸出Fault信號(hào)。DO[8]TPenabled當(dāng)教導(dǎo)盒的使能開關(guān)為開時(shí)，輸出TP enabled信號(hào)。DO[9]At Home該信號(hào)指出機(jī)器人在原位，可以開始自動(dòng)運(yùn)行。DO[12]DO[16]機(jī)器人程序號(hào)輸出信號(hào)。

3.程序邏輯控制

本系統(tǒng)有三種工作模式：手動(dòng)、自動(dòng)和維護(hù)。手動(dòng)用于系統(tǒng)調(diào)試，在手動(dòng)模式下，維修人員可針對(duì)不同玻璃進(jìn)行示教編程，同時(shí)可進(jìn)行手動(dòng)操作上料夾緊，轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)，風(fēng)刀清潔，下料臺(tái)翻轉(zhuǎn)，吸真空，故障處理等動(dòng)作：在自動(dòng)狀態(tài)下檢測(cè)各個(gè)分系統(tǒng)的狀態(tài)正常后，系統(tǒng)開始自動(dòng)運(yùn)行：維護(hù)模式也是用于手動(dòng)操作，維修人員可以忽略一些條件操作設(shè)備，比如安全條件，因此，必須是具備高水平的維修人員才可使用此模式。

四、結(jié)束語

整個(gè)系統(tǒng)采用了目前主流的工業(yè)以太網(wǎng)和Device net，極大的降低了設(shè)備設(shè)計(jì)成本和時(shí)間，還提高了設(shè)備的穩(wěn)定性。本系統(tǒng)兼容性較好，對(duì)應(yīng)不同形狀的玻璃，只需修改PLC相應(yīng)程序和示教機(jī)器人軌跡即可滿足涂膠需求。該系統(tǒng)已在多個(gè)汽車廠應(yīng)用。由此還能預(yù)見，隨著生產(chǎn)線自動(dòng)化的不斷的提高，人工成本不斷上升以及對(duì)企業(yè)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越高，機(jī)器人逐步替代人工勢(shì)在必行。