ABB機(jī)器人在鑄造組芯整體浸涂上的應(yīng)用

祝慶智

（廣西玉柴機(jī)器股份有限公司鑄造廠，廣西 玉林 537005）

隨著世界工業(yè)進(jìn)程的不斷發(fā)展，機(jī)器人已獲得日益廣泛應(yīng)用。日本、美國、德國、英國大量應(yīng)用到生產(chǎn)中，以減少人為的干擾，給生產(chǎn)效率、質(zhì)量等各方面帶來質(zhì)的飛躍。我國改革開放以來，特別近10年來，制造業(yè)得到了前所未有的發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人的需求也快速增長(zhǎng)。使用經(jīng)驗(yàn)進(jìn)一步表明：使用工業(yè)機(jī)器人可以降低廢品率和產(chǎn)品成本，提高了設(shè)備的利用率，降低了工人誤操作帶來的風(fēng)險(xiǎn)。再者其帶來的一系列效益也是十分明顯的，例如減少人工用量、減少設(shè)備損耗、加快技術(shù)創(chuàng)新速度、提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。如今機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域的不斷縱深發(fā)展，機(jī)器人已不可或缺，它將為工業(yè)自動(dòng)化水平發(fā)揮了巨大作用，對(duì)未來生產(chǎn)和社會(huì)發(fā)展起越來越重要的作用。

ABB是機(jī)器人技術(shù)的開拓者和領(lǐng)導(dǎo)者，擁有當(dāng)今最多種類的機(jī)器人產(chǎn)品、技術(shù)和服務(wù)。ABB機(jī)器人業(yè)務(wù)部的全球裝機(jī)量已超過16萬臺(tái)，是全球裝機(jī)量最大的工業(yè)機(jī)器人供應(yīng)商。中國是ABB機(jī)器人業(yè)務(wù)的核心區(qū)域。ABB機(jī)器人業(yè)務(wù)總部和研究中心位于上海。目前，ABB是唯一在中國擁有機(jī)器人研發(fā)能力的國際企業(yè)，同時(shí)也是唯一在華從事工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)的國際企業(yè)。

1 機(jī)器人控制

ABB機(jī)器人使用IRC5控制器。IRC5控制器配備了一項(xiàng)極其強(qiáng)大的全新功能multimove，能夠通過一臺(tái)控制器控制多達(dá)4臺(tái)機(jī)器人和總計(jì)36個(gè)軸。這一尖端解決方案可輕松整合類型不同、尺寸各異的機(jī)器人。不同機(jī)器人之間可共享通用的工作對(duì)象，從而實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜的協(xié)調(diào)運(yùn)行模式。實(shí)質(zhì)上，multimove已使以往各種不可行的應(yīng)用成為可能，能控制多臺(tái)機(jī)器人同時(shí)作業(yè)于由一臺(tái)單軸或多軸定位器移動(dòng)的工作對(duì)象，在縮短工作周期、提高過程效益方面有著十分明顯的優(yōu)勢(shì)。裝置采用windows顯示界面和人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)，配備觸摸屏，設(shè)有各種自定義菜單，使操作員能夠迅速了解其中的各項(xiàng)基本功能。示教器FlexPendant不僅具備增強(qiáng)型語言支持功能(包括亞洲文字)，還可使用微軟最新編程工具進(jìn)行多種定制設(shè)計(jì)。

1.1 程序結(jié)構(gòu)

IRC5控制器程序結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 應(yīng)用程序結(jié)構(gòu)

程序是由三個(gè)不同部分組成：一個(gè)主程序、若干個(gè)子程序（例行程序）、程序數(shù)據(jù)。除此之外，程序儲(chǔ)存器還包括系統(tǒng)模塊。USER模塊與BASE模塊在機(jī)器人冷啟動(dòng)后自動(dòng)生成。當(dāng)加載一個(gè)程序時(shí)，此程序會(huì)代替當(dāng)前內(nèi)存中的程序。加載程序后，主程序會(huì)自動(dòng)顯示，并且指針在主程序第一行。例行程序由不同的語句組成，如運(yùn)動(dòng)指令，等待指令等。每句指令又由不同的變量組成，變量視他們自己的類型，可改變或省略。程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)例行程序完成不同動(dòng)作所需的數(shù)據(jù)，達(dá)到實(shí)現(xiàn)機(jī)器人各種各樣的工作要求。

1.2 整體浸涂砂芯實(shí)現(xiàn)

當(dāng)組芯轉(zhuǎn)臺(tái)完成組芯工作，經(jīng)由變頻器自動(dòng)控制到定位工位，紅處線識(shí)別檢測(cè)傳送給PLC處理，發(fā)過ABB機(jī)器人準(zhǔn)許取芯信號(hào)。IRC5機(jī)器人控制進(jìn)行接收并處理，調(diào)用取芯子程序驅(qū)動(dòng)機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作。在砂芯浸涂工作完成后，掃描表干爐允許放芯信號(hào)，一旦表干爐自動(dòng)上料工位料盤完全定位ABB機(jī)器人迅速執(zhí)行放芯動(dòng)作，并回到原始位，為下一浸涂工作準(zhǔn)備。

1.2.1 機(jī)器人取芯

機(jī)器人取芯過程是一個(gè)從空載過度到負(fù)載的過程，嚴(yán)格來說又是全程帶負(fù)載工作的。只是從砂芯的角度來衡量，便于我們更好的區(qū)分機(jī)器人在整個(gè)浸涂的明晰可辯。根據(jù)目前的各種砂芯情況，分成走點(diǎn)的方式來處理。首先通過diReqPick變量取得組芯轉(zhuǎn)臺(tái)請(qǐng)求抓取砂芯的信號(hào)，調(diào)整自身姿態(tài)分三個(gè)點(diǎn)到達(dá)砂芯位置，不同的砂芯確定對(duì)中基準(zhǔn)同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)外軸，使夾具的每個(gè)榫頭對(duì)準(zhǔn)砂芯的定位孔并進(jìn)行鎖定工作。利用電磁閥控制氣缸運(yùn)動(dòng)，是否夾到砂芯，由CheckGripStatus負(fù)責(zé)判斷，一旦得到確認(rèn)，就會(huì)對(duì)此砂芯如重心等數(shù)據(jù)讀入。為下一步的托起等系列動(dòng)作做好準(zhǔn)備，直至行進(jìn)到浸涂區(qū)域，等待下一子程序的調(diào)用 。

具體程序過程：

PROC rPickSand（）

ActUnit M7；（開啟第 7 軸）

MoveJ pPrePickSand，v800，z50，tGripper；（作關(guān)節(jié)軸運(yùn)動(dòng)到TCP點(diǎn)R50mm目標(biāo)位置）

MoveL pInPickSand10，v800，z50，tGripper；（作線性運(yùn)動(dòng)到TCP點(diǎn)R50mm目標(biāo)位置）

MoveL pPickSand，v100，fine，tGripper；（作線性運(yùn)動(dòng)到TCP達(dá)到目標(biāo)點(diǎn)，并速度降為零）

DeactUnit M7；（關(guān)閉第 7 軸）

GripAction 1，1；（推動(dòng)1#氣缸對(duì)砂芯進(jìn)行夾緊）

WaitTime 2；（等待 2Second）

CheckGripStatus 1，1，10；（砂芯夾緊檢測(cè)）

GripLoad loadSand；（加載砂芯數(shù)據(jù)）

MoveL Offs (pPickSand，4，0，32)，v10，fine，tGripper；（精確pPickSand點(diǎn)3軸偏差量）

MoveL Offs(pPickSand，0，-300，500)，v100，fine，tGripper；（精確pPickSand點(diǎn)3軸偏差量）

ActUnit M7；（開啟第 7 軸）

MoveJ pOutPickSand10，v200，z10，tGripper；（作關(guān)節(jié)軸運(yùn)動(dòng)到TCP點(diǎn)R10mm目標(biāo)位置）

ENDPROC

1.2.2 砂芯浸涂

這是一個(gè)很關(guān)鍵的步驟，程序的優(yōu)劣直接影響到砂芯浸涂的品質(zhì)，不但要考慮砂芯的結(jié)構(gòu)、復(fù)雜程度，還要顧及浸涂的位置、停頓。而甩去多余涂料用的時(shí)間最多，要求不能有涂料堆積。做到這一點(diǎn)，特點(diǎn)在于很好應(yīng)用了虛擬程序這一編程技巧。第1步緊接取芯后動(dòng)作把砂芯搬到涂料池上方；第2步垂直線性運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)控制砂芯下降，使剛剛泡過液面，馬上拉起來，讓砂芯表面留下一層均勻的涂層；第3步轉(zhuǎn)動(dòng)外軸，利用WaitTime虛擬程序把砂芯內(nèi)腔多余涂料甩出。同時(shí)給放置砂芯調(diào)整好放置面，為下一放芯工作做好準(zhǔn)備。

具體程序過程：

PROC rSoakSand()

ActUnit M7； （開啟第7軸）

MoveJ pPreSoakSand，v500，z50，tGripper； （ 作關(guān)節(jié)軸運(yùn)動(dòng)到TCP點(diǎn)R50mm目標(biāo)位置）

DeactUnit M7；（關(guān)閉第 7 軸）

MoveL pSoakSand，v150，fine，tGripper；（作線性運(yùn)動(dòng)到并速度降為零，砂芯浸涂目標(biāo)位置）

MoveL pOutSoakSand10，v200，z50，tGripper；（作關(guān)節(jié)軸運(yùn)動(dòng)到TCP點(diǎn)R50mm目標(biāo)位置）

ActUnit M7；（開啟第 7 軸）

MoveABSJ pSoakSand10，JogSpeed1，z15，tGripper；（外軸運(yùn)動(dòng)到目標(biāo)位置）

WaitTime 6；（等待 6 s）

MoveABSJ pSoakSand20，JogSpeed1，z15，tGripper；（外軸運(yùn)動(dòng)到目標(biāo)位置）

WaitTime 6；（等待 6 s）

MoveABSJ pSoakSand30，JogSpeed1，z30，tGripper；（外軸運(yùn)動(dòng)到目標(biāo)位置）

DeactUnit M7；（關(guān)閉第 7 軸）

ENDPROC

1.2.3 放置砂芯

根據(jù)下一道工序的下芯情況，把砂芯作進(jìn)一步的調(diào)整，可防止砂的受到托盤的擠壓，減少廢品的出現(xiàn)。表干爐托盤四個(gè)定位夾緊后，發(fā)給機(jī)器人允許放芯信號(hào)，通過diEn_PlaceSand接收放芯指令，機(jī)器人1～5軸作關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，采用函數(shù)offs，反饋一個(gè)參變量，精確運(yùn)行到放芯點(diǎn)pPlaceSand之上20mm，與托盤水平。再以緩慢的V10速度安全放置砂芯，釋放夾具，快速返回原點(diǎn)pOutPlaceSand40，完成整個(gè)砂芯浸涂過程。隨后等待下一個(gè)取芯指令，周而復(fù)始的循環(huán)工作。

具體程序過程：

PROC rPlaceSand()

ActUnit M7；（開啟第7軸）

MoveJ pPrePlaceSand，v300，z50，tGripper；（作線性運(yùn)動(dòng)到TCP點(diǎn)R50mm目標(biāo)位置）

DeactUnit M7；（關(guān)閉第 7 軸）

MoveJ Offs（pPlaceSand，0，0，20），v300，z10，tGripper；（精確pPickSand點(diǎn)3軸偏差量）

MoveL pPlaceSand，v10，fine，tGripper；（砂芯放芯目標(biāo)位置）

GripAction 1，0；（推動(dòng) 1#氣缸對(duì)砂芯進(jìn)行釋放）

CheckGripStatus 1，0，10；（夾具釋放檢測(cè)）

WaitTime 2；（等待 2 s）

GripLoad loadEmpty；（加載空載數(shù)據(jù)）

MoveL pOutPlaceSand10，v500，z10，tGripper；（作線性運(yùn)動(dòng)到TCP點(diǎn)R10mm目標(biāo)位置）

MoveL pOutPlaceSand20，v800，z50，tGripper；（作線性運(yùn)動(dòng)到TCP點(diǎn)R50mm目標(biāo)位置）

MoveJ pOutPlaceSand30，v800，z50，tGripper；（作關(guān)節(jié)軸運(yùn)動(dòng)到TCP點(diǎn)R50mm目標(biāo)位置）

MoveJ pOutPlaceSand40，v800，z50，tGripper；（作關(guān)節(jié)軸運(yùn)動(dòng)到TCP點(diǎn)R50mm目標(biāo)位置）

ENDPROC

2 使用效果

目前在我廠利用ABB機(jī)器人整體浸涂，從缸體類、軸箱類到缸蓋類逐漸鋪開，形成多品種，覆蓋廣的整體浸涂。減少了造型組芯工序、減少清理工序的工作量、節(jié)約了涂料使用量、效率有了大幅提升、環(huán)境也有明顯改善，特別是在獲取砂芯涂層的方面，可以根據(jù)工藝要求和下道工序鑄型質(zhì)量反饋進(jìn)行柔性調(diào)整，達(dá)到最佳效果。

3 結(jié)束語

如今鑄造行業(yè)在加快自動(dòng)化進(jìn)程，國內(nèi)外大量應(yīng)用PLC可編程控制技術(shù)、變頻控制技術(shù)、比例閥控制技術(shù)、編碼器定位、司服控制等，不斷滿足社會(huì)日益發(fā)展的需要。機(jī)器人的普遍使用給企業(yè)帶來了諸多的好處，地位和作用無可替代，是衡量一個(gè)企業(yè)先進(jìn)性的重要指標(biāo)，也必將給鑄造領(lǐng)域不管是品質(zhì)上還是管理上帶來新的變革。