凌文周

（陜西漢德車橋有限公司，陜西 西安 710200）

FANUC機(jī)器人在重型車橋噴漆線中應(yīng)用

凌文周

（陜西漢德車橋有限公司，陜西 西安 710200）

噴涂作業(yè)對職工身體危害大，勞動(dòng)強(qiáng)度增大。應(yīng)運(yùn)FANUC Paint Robot P-250iB機(jī)器人對涂裝生產(chǎn)線改造，噴涂機(jī)器人可自動(dòng)識(shí)別噴涂目標(biāo)，調(diào)用合適運(yùn)動(dòng)軌跡程序進(jìn)行噴涂作業(yè)，使原涂裝線人工噴涂實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化作業(yè)。

噴涂生產(chǎn)線；機(jī)器人技術(shù)；控制系統(tǒng)；PFID射頻識(shí)別器

CLC NO.: U466 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)03--

1、概述

隨自動(dòng)控制技術(shù)不斷發(fā)展成熟，越來越多機(jī)器人進(jìn)入到工廠生產(chǎn)中，這對減輕員工勞動(dòng)強(qiáng)度、提高產(chǎn)品質(zhì)量，特別是代替人在危害大環(huán)境作業(yè)具有很大意義。公司早期建成的噴涂生產(chǎn)線除噴漆工位人工進(jìn)行外，其它工藝過程均由相關(guān)設(shè)備運(yùn)行自動(dòng)實(shí)現(xiàn)工藝過程。噴漆作業(yè)中漆料污染對職工身體危害大，同時(shí)產(chǎn)量的提升噴涂線速加快涂裝員工勞動(dòng)強(qiáng)度增大，此外人工噴涂因噴槍與產(chǎn)品距離不好控制，噴涂中霧化油漆飄逸造成浪費(fèi)。根據(jù)公司計(jì)劃進(jìn)行改造，目的就是通過機(jī)器人噴涂替代人工作業(yè)，減少噴涂作業(yè)環(huán)境對職工身體影響，減輕職工勞動(dòng)強(qiáng)度，以及降低漆料消耗成本。根據(jù)規(guī)劃對原有的重型車橋噴涂工位進(jìn)行改造，揉合機(jī)器人噴涂系統(tǒng)和噴涂線輸送鏈系兩大系統(tǒng)，使機(jī)器人可自動(dòng)識(shí)別涂裝線懸鏈線速及噴涂位置橋產(chǎn)品型號(hào)，以匹配的跟蹤速度和程序軌跡對橋產(chǎn)品進(jìn)行噴涂，實(shí)現(xiàn)噴涂生產(chǎn)線作業(yè)的全自動(dòng)化智能化。

2、機(jī)器人噴涂工藝過程設(shè)計(jì)和系統(tǒng)控制原理

2.1 新噴涂工藝過程設(shè)計(jì)

噴涂生產(chǎn)線由前處理、水分烘干、噴漆、面漆烘干四大工藝流程組成，產(chǎn)品由懸掛輸送鏈系統(tǒng)拖掛以1m/min速度閉合旋轉(zhuǎn)，懸鏈?zhǔn)锥藢驋熘脩益湽に嚨蹙呱希D(zhuǎn)中分別依次進(jìn)行上述工藝生產(chǎn)。當(dāng)在橋被輸送到噴漆室時(shí)，以懸鏈為中心線左右分別安裝兩臺(tái)FANUC Paint Robot P-250iB機(jī)器人，對橋左右面進(jìn)行噴涂作業(yè)，如（圖1）。

2.2 噴涂機(jī)器人電控系統(tǒng)原理

噴涂機(jī)器人系統(tǒng)電氣控制框圖如圖2。通過分布在涂裝線體不同位置的傳感器和開關(guān)，采集輸送鏈速度、橋產(chǎn)品等信息送入PLC控制系統(tǒng)，經(jīng)過分析后PLC通知機(jī)器人控制器調(diào)用相應(yīng)工作程序，控制機(jī)器人按程序軌跡運(yùn)動(dòng)，同時(shí)噴涂設(shè)備閥體打開進(jìn)行噴涂作業(yè)。

3、改造中防火防暴措施及機(jī)器人噴涂控制特點(diǎn)

3.1 噴涂場所防火措施

涂裝場所一直是防火重點(diǎn)區(qū)域，因各種原因引起的火災(zāi)行業(yè)內(nèi)時(shí)有發(fā)生，公司對噴涂機(jī)器人使用中防火很重視。在改造時(shí)選用的FANUC Paint Robot P-250iB系列機(jī)器人，采用效密封和腔體內(nèi)通入壓縮空氣形成負(fù)壓除塵技術(shù)，防止油漆粉塵進(jìn)入設(shè)備電路內(nèi)引起火災(zāi)。此外其它電氣元件如急停按鈕、接近開關(guān)也采用防爆型，提高機(jī)器人噴涂系統(tǒng)防火防暴性能。3.2 噴涂機(jī)器人同步跟蹤功能

為了使機(jī)器人在有效運(yùn)動(dòng)區(qū)域內(nèi)對運(yùn)行的輸送鏈上橋及時(shí)完成噴涂，需讓機(jī)器人隨時(shí)知道輸送鏈的速度及位置，系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用編碼器采集輸送鏈運(yùn)行信息，通過脈沖編碼器實(shí)時(shí)檢測車橋在輸送鏈上的位置，把數(shù)值（脈沖）傳送給機(jī)器人控制器，機(jī)器人自動(dòng)工作運(yùn)行時(shí)始終保持示教時(shí)機(jī)器人與車橋相互位置動(dòng)作關(guān)系一致，從而確保機(jī)器人跟蹤噴涂質(zhì)量。如輸送鏈停止，機(jī)器人能記憶當(dāng)前位置并停機(jī)，輸送鏈重新開動(dòng)后機(jī)器人繼續(xù)執(zhí)行未完的部分噴涂工作。同步跟蹤系統(tǒng)采用FANUC “LINE TRACKING”同步跟蹤系統(tǒng)，脈沖編碼器的信號(hào)首傳送至Encoder Repeat board，然后Encoder Repeat board再將信號(hào)分配傳送至各噴涂機(jī)器人的控制器中，從而使得整個(gè)同步跟蹤系統(tǒng)只需安裝一個(gè)脈沖編碼器在輸送鏈上。

3.3 橋產(chǎn)品自動(dòng)識(shí)別功能

采用條碼掃描槍加RFID射頻識(shí)別器進(jìn)行識(shí)別，掃描槍采集橋上條形碼并向上位機(jī)PC傳遞信號(hào)，PC將分析處理后的信息通過PFID寫入固定在掛具上的PFID載碼體上，噴室口位置的PFID讀碼器讀取信息送入機(jī)器人控制器調(diào)用對應(yīng)噴涂程序，機(jī)器人按控制柜運(yùn)行程序軌跡噴涂作業(yè)，最后PFID清除載碼體信息。

3.4 現(xiàn)場需處理信號(hào)多、空間距離長不利于信號(hào)傳輸

改造后的機(jī)器人涂裝生產(chǎn)線要安全可靠的運(yùn)行，電氣控制系統(tǒng)需要對線體不同位置處信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。各點(diǎn)采集到的弱電信號(hào)需傳遞到控制中樞，信號(hào)采集距離、速度必須滿足設(shè)備控制響應(yīng)頻次要求，為此在實(shí)施中有針對性的采用以太網(wǎng)和PRFIBUAS總線通信技術(shù)，并中繼放大技術(shù)解決信號(hào)有效傳送距離。

4、機(jī)器人噴涂流程

5、改造后效果

通過五個(gè)月運(yùn)行噴涂設(shè)備性能穩(wěn)定達(dá)到設(shè)計(jì)要求，改善職工勞動(dòng)環(huán)境同時(shí)漆料消耗節(jié)約35%。

[1] 周宜.機(jī)器人噴涂生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用.電氣自動(dòng)化.2009（4）.

FANUC robotics in heavy axle painting line in the application

Ling Wenzhou
(Shannxi Hande axle Co. Ltd., Shannxi Autonmobile Group, Shannxi Xi'an 710201)

Spraying operation body harm to the worker, increase the intensity of labor. To use FANUC Paint Robot P - 250 ib Robot coating production line, spraying Robot can automatically identify spraying target, call the appropriate trajectory program spraying operations, make the original painting line artificial spraying realize automatic and intelligent operation.

spraying production line; robot technology; control system; PFID rf identifie

U466

A

1671-7988(2015)03--

凌文周，就職于陜西漢德車橋有限公司。