天津扬天机器人有限公司300190
摘要：伴随着科技技术和工业生产的快速发展，机器人开始在工业生产中得到运用，极大的节省了劳动力资源。尤其是利用机器人进行喷涂作业，更是有助于保障工人的身体健康，提升产品质量。因此文章就机器人喷涂电控及应用展开相关论述。
关键词：机器人；喷涂电控；应用
机器人的广泛应用使工厂无人生产逐渐成为可能。在汽车生产喷涂领域，随着喷涂机器人的机械结构和自动喷涂控制技术的日臻进步和成熟，机器人喷涂已成为汽车行业车身涂装设备的标准配置；随着保护员工健康、稳定产品质量的深入人心，内喷机器人在车身喷涂工艺中开始推广应用，相信在不远的将来，无人化车身喷涂一定会实现。
一、机器人喷涂系统设计原理
机器人喷漆系统结合了机器人技术和表面喷涂工艺，主要由机器人本体、自动喷枪、识别系统、控制系统、喷漆程序和输调漆系统组成。机器人手腕由6轴组成，类似人的手腕，手腕持重不小于15kg，有较大的运动空间，可做复杂的轨迹运动，能方便地完成人体手腕的各种动作；机器人各轴动作速度适当、满足喷涂工艺和安全要求，所有轴系均安装制动系统，在出现急停、出错或电源发生故障的情况下，在0.5s内即可使机器人的运动停止；喷漆程序依据人工喷漆的喷枪运动轨迹编制而成；输调漆系统负责油漆的输送。喷漆机器人通过识别系统调用喷漆程序，通过控制系统使输调漆系统输送油漆，触发自动喷枪按照指定喷漆程序开始喷涂作业。
二、机器人喷涂系统的电气控制
每个机器人喷涂站都有2个PLC，即安全PLC和站PLC协作实现喷涂控制，安全PLC负责所有与安全相关的信号采集和输出，站PLC主要负责车身、位置等信息采集、交换并控制机器人喷涂。安全PLC和站PLC采集的所有数据都由站PLC进行处理，然后进行输出控制；旋转编码器将检测到的地板链位移值实时同步传给站PLC和机器人控制器，站PLC根据控制程序设定，在车身运行到规定位置时，将车型、颜色信息、机器人运行启动命令等传送给机器人控制器，机器人控制器调用事先预置在控制器内部的对应喷涂轨迹，控制机器人跟随输送链运动对车身进行仿形喷涂，喷涂过程中自动控制喷涂系统阀、流量、喷杯转速、静电高压等满足喷涂工艺要求。
三、主要设备及使用方法
机器人喷漆系统主要由输送链同步跟踪系统、产品自动识别系统、自动喷枪、输调漆系统、喷漆机器人、喷漆程序和控制系统组成。输送链同步跟踪系统能使机器人始终保持与输送链上的产品同步运行。输送链为连续链，通过同步跟踪系统喷涂机器人可跟踪产品的输送链速度，机器人在产品行走过程中完成喷涂作业。当检测到输送链链速异常时，机器人系统自动停止工作并通过声光报警。喷涂机器人与输送链之间有互锁信号，一旦输送链停止，机器人也立刻停止；而如果机器人异常停止，输送链也会停止。故障排除后需要人工复位才能恢复正常生产。产品自动识别系统采用条形码加载码体。产品上涂装线前在固定位置张贴条形码，在涂装线前处理指定位置加载码，通过扫描读取条形码信息，将产品的型号录入加载码，喷漆机器人在产品进入喷房之前读取载码体识别其型号，并通过控制系统调用相应型号产品的喷漆程序，自动调整到工作状态。自动喷枪和输调漆系统完成油漆的调配和输送任务，当产品到指定位置，机器人开始进行喷漆作业，喷漆机器人的重复精度是±0.2mm。车桥总成的部分漏喷点由人工补漆来完善。涂装机器人可设定清洗喷枪程序，在油漆换色时或每天工作完成后需清洗管道和喷枪系统，通过将输调漆系统的吸料口更换为稀释剂，并通过机器人程序配合喷枪及其管道的清洗工作。
四、技术特点和问题改进
（一）车身信息可靠性改进
该机器人喷涂生产线采用基于TCP/IP协议的以太网进行车身和上位信息传输，INTERBUS总线结合PROFISafe总线进行喷涂控制。采用INTERBUS现场总线，可节省现场安装的施工量，运行可靠、实时性强、故障自诊断和维护方便。2014年3月至2015年4月，发生车身颜色错喷达12次，平均每月1次，其中提前仅发现1次，进行补救喷涂，其余都是车身发往总装下线后才发现颜色与整车订单要不符。通过对“车身信息跟踪系统”缺陷的分析，了解到车身在车间内部运行时，因设备网络通讯偶尔不畅，信息获取滞后或不成功，人为补录车身数据，发生数据录入错误，导致机器人喷涂站获取车身错误颜色信息。对数据源设备进行改造，在车身进入机器人区域前，PLC再次扫描获取车身条码信息，通过PLC与从车身信息跟踪系统获取的对应车身条码信息进行比对校验，信息一致则将车身信息发给机器人喷涂站，不一致则报警，呼叫维修人员进行重新录入和核对，从而有效确保机器人喷涂站只接收正确车型、颜色信息。系统改造后，再未出现过车身颜色错喷。
（二）喷涂可靠性改进
在站PLC中划分了2个存储区，即线跟踪存储区和喷涂区跟踪存储区，车身进入喷漆室后，通过安装在输送链上编码器反馈位置信息，站PLC对车身进行位置跟踪，在输送链上有数个特征位置，对应于有相应执行程序。车身进入喷漆室，前进到位置A时，输送系统将车身信息发送给站PLC，车身信息就被保存在站PLC的线跟踪存储区；前进到位置B时，车身信息从站PLC线跟踪存储区进入到喷涂区跟踪存储区；前进到位置C时，传感器被触发，站PLC内的车身位置计数和机器人控制器的位置计数开始同步，机器人开始对其进行位置跟踪；位置D和K用于关闭光栅报警。滑橇离开位置C运行到一个事先规定的距离（位置E）时，站PLC发送信号“车身检测”给机器人控制器，从此刻开始，机器人控制器在其内存中创建车身位置信息；在位置F，站PLC发送车身颜色信息给机器人控制器，机器人准备换色；在位置G，换色完成后，站PLC发送车身信息，机器人控制器主程序开始运行；在位置H，如果机器人换色还未完成，输送链会自动停止运行等待，直到换色完成，再开始主程序；在位置I，喷涂程序结束；在位置J，机器人控制器跟踪车身结束，车身数据从控制器内存中清除；在位置L，PLC区跟踪车身数据结束，车身数据从PLC内存中清除。在站PLC和机器人控制器跟踪的12个位置中，直接决定机器人喷涂的是位置C，它直接影响清洗、换色、起喷是否正常。在实际生产过程中有2个主要因素会导致位置C发生变化，一是载车身滑橇头部发生左右偏移，导致检测滞后；二是滑橇在地板链上遇到阻力后移，与其后滑橇节距过短，且与站PLC记录的位置有偏差。当这2种情况发生时，都不会提前报警，都有可能导致高压故障，甚至是机器人和车身发生碰撞。针对滑橇头部的检测，通过在位置A前加装导向轮和导向板，调整地板链上弹簧张紧力大小，确保滑橇进入地板链时位置C靠近传感器；针对滑橇后移的问题，编码器反馈数值和位置C传感器的检测结合，编写计算程序，计算出滑橇通过位置C的时间和两滑橇间距，当系统判断异常时立即报警，从而避免机器人和车身相撞。
总之，机器人喷涂电控系统的改造是根据现有生产实际情况进行的，通过改进，使设备运行更加稳定，故障率小于0.5%，车身喷涂一次性合格率（无需返修）达95%以上。
参考文献：
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