基于ABB 機器人涂膠系統(tǒng)的應用探究

高建森，黃尚倫

（杭州吉利汽車有限公司，浙江 杭州 311228）

涂膠是汽車制造過程中必不可少的環(huán)節(jié)，承擔著強度連接、密封、減震降噪等功能。目前，在汽車生產線上，主要通過人工涂膠方式進行涂膠，但是，人工涂膠的質量全靠人工熟練度來保證，因此，涂膠工位的員工都需要進行長時間的操作培訓，才能保證涂膠質量合格，因此，影響了線邊的生產效率。機器人自動涂膠是采用機器人替代人工進行涂膠工作，膠槍也由手動膠槍替換為自動膠槍，由于是自動化作業(yè)，按照工藝要求提前設置好單位出膠量，匹配好機器人速度，固定機器人運行軌跡，涂膠軌跡平穩(wěn)快速。在這個過程中，并不是簡單的機器運作，而是說，基于需要涂膠的具體對象，機器人執(zhí)行相應的涂膠指令，接下來一系列的相關操作將展開。在實際的運作過程中，涂膠質量是否符合預期，還需要人工后臺檢測，一旦出現(xiàn)問題，則需要進行及時檢修與逐步完善。

隨著汽車工業(yè)化進程的不斷加快和自動化程度的不斷提高，車身涂膠工序中，機器人自動涂膠方式正在逐步取代傳統(tǒng)的手工涂膠方式，采用機器人自動涂膠，并且對涂膠的要求也越來越高。手工涂膠受許多外在因素影響很大，例如，員工的熟練度與手法等，難以滿足更高的質量要求。采用機器人自動涂膠能夠保證膠徑的一致性，避免因人為涂膠造成的漏膠、斷膠、膠徑變細等情況，提高涂膠效率和質量，降低成本。本文主要對ABB 機器人與SCA 涂膠機之間互相配合應用進行說明。

1 機器人涂膠工位及設備組成

1.1 現(xiàn)場工位布局（圖1）

現(xiàn)場工位采用有機圍欄進行安全防護，工位設置有安全門，用于維護、工藝等人員安全進出。工位之間設置有安全光柵，防止人員誤闖工位。涉及涂膠工藝，因此，利用夾具將白車身進行定位，提高涂膠精度及密封性，防止漏水等。涂膠工位主要設備有：定量機、涂膠泵、機器人、線體傳送滾床、定位夾具等。

圖1 自動涂膠工位布置圖

1.2 設備組成及主要參數

（1）ABB 機器人（圖2）。本文主要介紹ABB IRB7600-150/3.5 型號機器人，該機器人共有6 個自由度關節(jié)臂，六軸安裝有涂膠槍體。機器人負載150kg，為了達到涂膠范圍，選用臂展3500mm 長度的機器人。機器人系統(tǒng)同時集成涂膠包RobotWare-Dispens 軟件，面向對象的用戶涂膠方式編程模式。系統(tǒng)應用編程語言類似于VB 語言的RAPID 編程語言，編程方式簡單、通俗、易懂，為各種應用編程提供了極大便利。如圖2。同時，這項運用的實際開展，會生成一系列的運行參數，運行參數的合理性基本上處于一個給定的范圍，如果運行超出原先的范圍，那么，機器就會發(fā)生警報，需要后臺人員對此進行修正與完善。

（2）涂膠設備。本文主要采用SCA 品牌涂膠設備作為案例，整個涂膠系統(tǒng)主要由泵機、泵機控制系統(tǒng)、系統(tǒng)控制器、定量機等組成。膠料由泵機從膠桶內吸入膠管，通過膠管到達定量機。泵機控制系統(tǒng)主要控制泵機的氣壓、溫度等，系統(tǒng)控制器主要用于設置工藝參數（如溫度，出膠速度、槍閥等），同時，控制定量機的伺服系統(tǒng)。本系統(tǒng)功能完善，控制精度高，為各種涂膠應用提供了很大便利性。詳細結構如圖3 所示。

圖2 IRB7600-150/3.5 機器人

圖3 涂膠機系統(tǒng)圖

以上兩種設備是確保涂膠機器人順利運作的物質基礎，也是決定整個涂膠質量獲得用戶滿意度的關鍵。但是，對于涂膠設備的具體運用，還需要經過一系列的數據的監(jiān)測、反饋、問題修復與完善來進行考慮。等過了一段時間，涂膠設備的一些機械零件或者是執(zhí)行軟件出現(xiàn)問題，則需要考慮到它的更換或者是修復，這就意味著執(zhí)行硬件與執(zhí)行軟件之間保持高度的匹配性，是確保高效涂膠取得成功的關鍵。

2 涂膠控制原理

本文以汽車行業(yè)常用控制方式，采用西門子PLC 系統(tǒng)，控制層網絡為西門子Profinet，SCA 涂膠系統(tǒng)SYS6000 為ABB 機器人的從站，SCA 內部控制網絡為CANBus 總線。首先，PLC 給機器人發(fā)車型程序號，機器人在獲得程序號后調用膠機涂膠軌跡程序及涂膠參數號，涂膠機根據機器人運行速度，數模轉換后輸出模擬信號給定量驅動，控制定量機輸出的膠量。對于輸出的膠量，還需要看整個涂膠后的效果，這是一個邊監(jiān)測、邊問題反饋、邊執(zhí)行的過程。整個控制原理如圖4 所示。

3 ABB 機器人涂膠系統(tǒng)介紹

RobotWare-Dispense 是ABB 定制封裝的涂膠程序。該軟件包提供各種不同類型的應用，如黏合和密封等。涂膠包的應用提供了快速和準確的定位，結合靈活的控制，通過數模轉換進行通訊。該軟件包為客戶應用提供廣泛定制。

圖4 涂膠機系統(tǒng)圖

3.1 涂膠量的反饋原理

涂膠量的控制主要依靠定量機伺服電機來實現(xiàn)精準涂膠。定量機通過伺服電機控制活塞桿吐出膠料。膠機控制器讀取機器人線速度模擬量信號，將機器人線速度轉換為0 ～10V 模擬量信號，根據工藝設定的流量進行涂膠。原理圖如圖5。

圖5 涂膠閉環(huán)控制原理圖

例如，涂膠包設定機器人參考速度為500mm/s，對應的模擬量信號為10V；工藝要求膠徑直徑為3mm，則流量設定為3.5cm3/s；當機器人全速運行時發(fā)出10V 的模擬量信號，實際流量為3.5cm3/s；機器人在轉彎處，速度降為100mm/s，則實際流量自動調整為0.7cm3/s。

3.2 涂膠機器人參數配置

ABB 針對不同的應用主要開發(fā)出兩種流量控制應用，一種為模擬量常量為固定值，以固定流量及固定機器人速度進行涂膠，另一種為模擬量流量按照機器人速度進行匹配的方式，當模擬量常量為固定值時，手動低速調試設備涂膠出膠量過大，進而產生溢膠，影響調試效果，而采取模擬量流量與機器人速度匹配模式可杜絕此問題發(fā)生。因此，在實際應用過程中，大都選取第二種類型的應用。以下例子主要介紹第二種應用方式下，ABB 機器人主要參數設置參考。

需要將flow1_type 設置為TCP speed proportional模式后，涂膠匹配才會生效。

根據給定的測試數據，在實際的操作過程中會有一個上行區(qū)間，也有一個下行區(qū)間，那么，在這個上下行區(qū)間的范圍內運行，則表明涂膠機器人的運作是合理的；如果運行數據超出了這個給定的范圍，那么，就需要工作人員及時進行修正。修正的問題參數需要導入問題數據庫，以便于問題數據庫與修正數據庫之間進行問題的對應處理，通過一鍵系統(tǒng)操作，確保執(zhí)行正確率的最大化。這是對原有涂膠機器人問題數據修復以及后續(xù)的工作執(zhí)行效率完善的一項重要性基礎。

4 涂膠現(xiàn)場應用

在涂膠應用中，影響整車密封性、噪音、結構強度的主要是涂膠的質量。焊接車間為了提高涂膠質量，要求機器人速度低于300mm/s，因此，涂膠參考速度設置300mm/s。在應用涂膠量與機器人速度匹配過程中我們進行了相關測試，從以下的數據我們可以看到，機器人內部對應100%模擬量輸出的實際速度為100×100÷35=285mm/s，當機器人速度超過285mm/s 后，模擬量均按照100%的上限制輸出。測試數據如圖6。

序號 機器人速度/（mm/s） 輸出模擬量百分比1 100 35 2 200 70 3 300 100 4 400 100 5 500 100

圖6 涂膠速度與機器人速度測試數據

5 結語

涂膠工藝在白車身廣泛應用，涂膠的均勻性直接影響整車的質量，每段膠能夠采取有效控制。目前，公司在制車型所采用的SCA 自動涂膠系統(tǒng)不僅擁有傳統(tǒng)人工涂膠難以比擬的均勻性和良好的涂膠質量，采用最新技術涂膠軌跡監(jiān)測功能，識別涂膠過程中的漏膠、不均勻等缺陷，達到預期效果，提高生產效率，實現(xiàn)全過程高度自動化。本文從涂膠工藝、涂膠精度、ABB 機器人應用等多方面入手，深入研究機器人速度與涂膠速度匹配應用，為今后更加深入地利用好自動涂膠技術提供了參考依據，為汽車行業(yè)涂膠質量控制打下了堅實的基礎。