机器人自动涂胶的应用

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来源：《商情》2019年第13期

        【摘要】本文介绍了机器人在涂胶系统的应用，重点阐述了控制系统的构成，机器人和PLC系统通信方式，I/O配置方法，对一些关键交换信号和PLC逻辑控制结构做了详细的说明，展示了机器人在现代控制领域应用给生产带来的效率和稳定。

        【关键词】PLC;机器人;自动控制

        引言

        汽车风挡玻璃作为汽车的一个重要部件，如果采用人工涂胶或自动化程度很低的作业设备，劳动强度大、涂敷均匀性一致性差，影响整车质量。因此，采用自动化作业线或工作站将成为一种必然的趋势。目前，国内汽车风挡玻璃涂胶作业自动化装备中应用较多的是机器人涂胶工作站，能够精确地控制玻璃黑胶流量，进行各种复杂形状玻璃和空间位置快速而稳定的涂胶。

        本文介绍FANUC机器人和AB PLC实现的自动涂胶系统工作原理。

        一、机器人自动涂胶系统的结构

        主要由机器人系统，PLC控制系统，玻璃上料台，涂胶机构，玻璃下料台，供胶泵系以及其它辅助装置等构成。

        （一）机器人系统

        采用的是6轴的FANUC R2000iB-210F，第7轴用于涂胶控制，抓手部分是靠真空吸盘抓取玻璃，机器人可负重210Kg，完全满足现场要求。

        （二）PLC控制系统

        包含一台AB1756-L61可编程控制器，一个以太网模块，一个机器人专用的以太网模块，一个Device Net模块，多个输入输出模块和一台AB PANELVIEW 1250触摸屏HMI，PLC完成机器人的程序控制和信号采集，HMI完成显示和控制管理功能。

        （三）玻璃上料台

        主要由A/B两面夹紧机械结构组成，通过AB Powerflex700变频器控制电机正反转转动进行两面的切换，玻璃放在上料台上由气缸夹紧固定，并通过光栅尺识别玻璃类型，便于机器人选取不同轨迹。

        （四）涂胶机构

        由机器人第7轴电机，胶头，供胶阀，翻转气缸，风刀以及胶管等组成。第7轴电机主要配合涂胶，旋转胶头完成不同轨迹，翻转气缸上下翻转便于风刀清洁胶头。

        （五）玻璃下料台

        由吸盘结构和翻转机构组成，当玻璃放到下料台上，机器人上玻璃被是放到下料台吸盘机构上，真空吸附玻璃，再翻转，便于人工取料。

        （六）供胶泵系统

        由两个高压泵，一个齿轮泵，一套加热系统，胶管以及胶站控制系统组成。

        二、机器人自动涂胶系统网络架构

        上层网络使用的是工业以太网，用于PLC，触摸屏HMI和工厂上位机进行数据交换：PLC和机器人之间通信也是采用以太网，提高了传输速率和控制的稳定性：PLC与其它分站是基于DeviceNet现场总线的工业过程控制局域网。

        三、软件程序结构设计

        （一）机器人Ethernet/IP设置和I/O设置

        FANUC机器人Ethernet/IP机架号为插槽编号为设定画面的连接号，可分配的I/O点数即机器人支持的最多点数，扫描适配器也可支持模拟量I/0。

        （二）PLC中的Ethernet/IP设置和I/O设置

        在AB PLC中机器人专用以太网模块中设置名称，IP地址，输入输出对应编号以及大小相关信息，

        （三）PLC与机器人主要I/0对应关系

        1.机器人输入信号定义

        DI[01]IMSTP急停输入信号，是软件为紧急停机定义的。DI[02]Hold暂停输入信号，指一个来自外部设备的临时停机。DI[03]sFSPD安全护栏输入信号，当安全护栏门打开，安全速度信号会临时停止機器人。DI[05]RESET复位输入信号，用于消除报警，DI[06]START远程程序重新启动输入信号，是一个外部启动信号。DI[12]DI[16]用于PLC通知机器人选择Style程序使用，是一组二进制程序信号。

        2.机器人输出信号定义

        DO[1]Cmd enable使能输出信号，当远程、操作使能、处于连续操作模式，非单步模式条件满足时，输入接收使能信号。DO[2]System Yeadv当伺服系统动力打开时System Yeadv信号输出。DO[3]Prg running程序运行时输出该信号。DO[4]Prg paused程序临时停止等待重新启动时，输出Prg pause信号。DO[5]Motionheld暂停反馈输出信号，当保持键HOLD按下或HOLD信号输入时，输出HOLD信号。当松开保持键（HOLD）时，不输出HOLD信号。DO[6]Fault当系统产生警报时，输出Fault信号。DO[8]TPenabled当教导盒的使能开关为开时，输出TP enabled信号。DO[9]At Home该信号指出机器人在原位，可以开始自动运行。DO[12]DO[16]机器人程序号输出信号。

        3.程序逻辑控制

        本系统有三种工作模式：手动、自动和维护。手动用于系统调试，在手动模式下，维修人员可针对不同玻璃进行示教编程，同时可进行手动操作上料夹紧，转台旋转，风刀清洁，下料台翻转，吸真空，故障处理等动作：在自动状态下检测各个分系统的状态正常后，系统开始自动运行：维护模式也是用于手动操作，维修人员可以忽略一些条件操作设备，比如安全条件，因此，必须是具备高水平的维修人员才可使用此模式。

        四、结束语

        整个系统采用了目前主流的工业以太网和Device net，极大的降低了设备设计成本和时间，还提高了设备的稳定性。本系统兼容性较好，对应不同形状的玻璃，只需修改PLC相应程序和示教机器人轨迹即可满足涂胶需求。该系统已在多个汽车厂应用。由此还能预见，随着生产线自动化的不断的提高，人工成本不断上升以及对企业对产品质量的要求越来越高，机器人逐步替代人工势在必行。