涂膠自動(dòng)線的開發(fā)與應(yīng)用

1、涂膠自動(dòng)線的開發(fā)和應(yīng)用天羽正揚(yáng)摘要涂膠機(jī)是整車生產(chǎn)領(lǐng)域不可缺少的重要設(shè)備。隨著時(shí)代進(jìn)步和電子技術(shù)的不斷發(fā)展，涂膠設(shè)備也由最簡(jiǎn)單的涂膠機(jī)發(fā)展到現(xiàn)在的軟仿形涂膠系統(tǒng)。所以，有必要對(duì)涂膠機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行更深入的研究，以便使我們跟上國(guó)際涂膠系統(tǒng)發(fā)展的步伐。本文主要聯(lián)系二工廠總裝車間涂膠機(jī)器人的應(yīng)用實(shí)際，探討涂膠自動(dòng)線系統(tǒng)的組成，原理及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞軟仿形；風(fēng)擋玻璃涂膠；涂膠自動(dòng)線；機(jī)器人控制器；PLC；GOT目錄內(nèi)容提要3目錄4正文5第一章 涂膠自動(dòng)線現(xiàn)狀與背景.5第二章 涂膠自動(dòng)線概況62.1 設(shè)備功用62.2涂膠工藝流程6第三章 涂膠自動(dòng)線機(jī)械系統(tǒng)構(gòu)成83.1 玻璃輸送系統(tǒng)83.1.1 無(wú)動(dòng)力

2、輥道83.1.2 皮帶輸送83.1.3 往復(fù)機(jī)輸送93.1.4 雙軌電動(dòng)小車93.2 熱風(fēng)干裝置103.3 供膠系統(tǒng)103.4 對(duì)中定位識(shí)別機(jī)構(gòu)113.5 涂膠機(jī)器人123.6 玻璃翻轉(zhuǎn)裝置12第四章 涂膠自動(dòng)線電控系統(tǒng)構(gòu)成144.1可編程控制器的硬件系統(tǒng)144.1.1 本機(jī)PLC134.1.2PLC的軟件設(shè)計(jì)154.2機(jī)器人控制系統(tǒng)154.2.1 NX100控制柜154.2.2 編程方法174.3 GOT（圖形操作終端）17第五章 總結(jié)185.1 影響涂膠效果的因數(shù)185.2 干膠氣泡的預(yù)防185.3風(fēng)擋定位識(shí)別錯(cuò)誤的解決205.4 結(jié)束語(yǔ)20參考文獻(xiàn)212第一章 涂膠自動(dòng)線現(xiàn)狀與背景現(xiàn)在國(guó)

3、際上流行的涂膠自動(dòng)線系統(tǒng)一般分為三種，第一種是一般涂膠機(jī)，這種涂膠機(jī)只適合于對(duì)簡(jiǎn)單的工作平面進(jìn)行涂膠，因?yàn)樗挥幸粋€(gè)運(yùn)動(dòng)軸，只能作往復(fù)運(yùn)動(dòng)（有時(shí)也稱往復(fù)機(jī)），被涂膠的工件一般均在自動(dòng)線上運(yùn)動(dòng)，這樣，涂膠機(jī)與自動(dòng)線配合起來(lái)就可以完成對(duì)一個(gè)平面的涂膠，但是，要對(duì)一些有曲面形狀的涂膠對(duì)象進(jìn)行涂膠就無(wú)能為力了。第二種是機(jī)械硬仿形涂膠機(jī)，這種涂膠機(jī)的膠槍運(yùn)動(dòng)是靠安裝在涂膠機(jī)內(nèi)部的仿形導(dǎo)軌來(lái)引導(dǎo)噴槍運(yùn)動(dòng)的，這種仿形是按照被涂膠對(duì)象的外表面設(shè)計(jì)而成的，導(dǎo)軌的仿形形狀有S 形和C 形等，這樣膠槍沿著導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)時(shí)，正好與被涂的對(duì)象相吻合。第三種是軟仿形涂膠系統(tǒng)，這種涂膠系統(tǒng)在被涂膠表面運(yùn)動(dòng)時(shí)，一般需要三個(gè)運(yùn)動(dòng)軸同

4、時(shí)運(yùn)動(dòng)。膠槍運(yùn)動(dòng)的軌跡是靠計(jì)算機(jī)的軟件編程來(lái)控制，以達(dá)到對(duì)不同的涂膠對(duì)象涂膠時(shí)，只須使用不同的運(yùn)動(dòng)程序，這樣，使用一套軟仿形涂膠設(shè)備就可以完成對(duì)不同的涂膠對(duì)象進(jìn)行相應(yīng)的涂膠。同時(shí)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)在各行各業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。機(jī)器人作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，具用控制方便，執(zhí)行動(dòng)作靈活，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的空間軌跡控制，特別適用于多品種，變批量的柔性化生產(chǎn)。所以，是本文著重介紹應(yīng)用機(jī)器人的軟仿形涂膠系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)和應(yīng)用實(shí)際。第二章 涂膠自動(dòng)線概況2.1 設(shè)備功用涂膠自動(dòng)線用于完成車輛前后風(fēng)擋玻璃底膠、密封膠的涂膠作業(yè)以及裝配到車身的作業(yè)，由涂膠系統(tǒng)、定量齒輪泵、機(jī)器人、旋轉(zhuǎn)升降裝置、輸送系統(tǒng)、定位識(shí)別夾

5、緊裝置、往復(fù)輸送裝置、清膠裝置、熱風(fēng)干裝置、翻轉(zhuǎn)機(jī)和玻璃搬運(yùn)滑車、搬運(yùn)吊具等構(gòu)成，能夠適用于多種車型需要的柔性化自動(dòng)線。為了避免風(fēng)擋玻璃出現(xiàn)漏雨情況，涂膠軌跡的膠型必須是等腰三角形或近似等腰三角形，底6-9mm，高11-14 mm，截面面積不小于40mm2三角形截面形狀，山狀對(duì)稱無(wú)偏倒。自動(dòng)涂膠槍前端搶嘴的設(shè)計(jì)為空心圓柱形，底部出膠口開有等腰三角形槽，可以保證涂膠軌跡的膠型狀態(tài)，材料選擇銅棒，既耐磨又防止劃傷玻璃。膠條高度值玻璃膠條寬度值玻璃膠條形狀截面面積11-14 mm6-9mm等腰三角形或近似等腰三角形不小于40mm2 圖 2-1 膠型截面示意圖2.2涂膠工藝流程玻璃輸送由前端的手動(dòng)輸送

6、滾道段和后接的自動(dòng)輸送線段組成。為了方便人工操作，前端人工操作輸送滾道與后段自動(dòng)輸送段存在高度差，即，前高后低。 手動(dòng)輸送滾道段由無(wú)動(dòng)力滾輪輸送線和兩個(gè)旋轉(zhuǎn)式升降臺(tái)組成（長(zhǎng)度5米）。滾輪為聚氨酯材料，防止玻璃因碰撞破損，工位1、2，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)式升降臺(tái)由軸承、導(dǎo)桿和氣缸組成，人工控制升降（腳踏開關(guān)），目的是便于涂布操作的方便。操作者將前后風(fēng)窗玻璃放置在旋轉(zhuǎn)式升降臺(tái)上，踩下腳踏開關(guān)，回轉(zhuǎn)臺(tái)升起，鎖銷打開，人工涂清潔劑、或安裝后視鏡、或涂底膠，完成后，回轉(zhuǎn)臺(tái)復(fù)位（零位）檢測(cè)、鎖銷工作（防止轉(zhuǎn)臺(tái)未到位的情況下，下降時(shí)與滾道干涉），再次踩下腳踏開關(guān)，旋轉(zhuǎn)升降臺(tái)下降。涂完底膠后 ，調(diào)整玻璃長(zhǎng)邊的方向與生產(chǎn)線

7、方向垂直。人工推玻璃向后滾動(dòng)至工位3，擋塊擋止。手動(dòng)輸送滾道末端設(shè)有升降擋塊和傾斜滾道（工位3），當(dāng)工位4沒(méi)有工件時(shí)，4工位傾斜升降滾道及端部擋塊上升后，工位3擋塊下降，在重力的作用下，玻璃從工位3上傾斜滾道輸送至工位4的傾斜滾道，玻璃在重力的作用下繼續(xù)下滑，由擋塊擋停。傳感器檢測(cè)到玻璃后，斜滾道下降，玻璃落到工位4-5之間輸送皮帶上。工位4上部裝有熱風(fēng)吹干裝置，目的是加快底膠的干燥速度。玻璃由工位4-5之間皮帶送至工位5，頂升氣缸頂起玻璃，帶有位移傳感器的氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)，夾緊對(duì)中玻璃并測(cè)量玻璃的尺寸，據(jù)此尺寸系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別車型，機(jī)器人據(jù)此選擇涂膠程序。車型識(shí)別后，吸盤升起并吸住玻璃，防止玻璃滑動(dòng)

8、。夾緊機(jī)構(gòu)松開。玻璃被吸住固定，由往復(fù)輸送機(jī)構(gòu)將其輸送到涂膠工位6，頂升定位機(jī)構(gòu)通過(guò)定位銷將溜板的X、Y向精確定位。往復(fù)輸送機(jī)構(gòu)（移載機(jī)）有兩套，采用三菱伺服電機(jī)直線導(dǎo)軌定位機(jī)構(gòu)等驅(qū)動(dòng)、定位，交替輸送玻璃，互不干涉，在工位5與工位6之間運(yùn)行。工位6，往復(fù)輸送機(jī)構(gòu)（移載機(jī)）到位后，定位支柱升起將玻璃高度定位，機(jī)器人根據(jù)五工位識(shí)別的玻璃型號(hào)調(diào)出相應(yīng)的程序進(jìn)行自動(dòng)涂膠。完畢后，玻璃降落到工位6-7之間輸送皮帶上，往復(fù)機(jī)構(gòu)返回。工位7，玻璃由皮帶（工位6-7之間）送至出料翻轉(zhuǎn)工位。旋轉(zhuǎn)頂升機(jī)構(gòu)頂起玻璃（根據(jù)玻璃是前風(fēng)擋、還是后風(fēng)擋，決定是否旋轉(zhuǎn)180），翻轉(zhuǎn)機(jī)上的吸盤下降將玻璃吸起，頂升機(jī)構(gòu)下降，翻轉(zhuǎn)

9、機(jī)翻轉(zhuǎn)180。吸盤上升將玻璃送至停在上方的搬運(yùn)小車（玻璃安裝輔助裝置），輸送小車上的四個(gè)吸盤將玻璃吸住，確認(rèn)吸牢后，翻轉(zhuǎn)機(jī)吸盤釋放并下降。人工確認(rèn)后按輸送小車扶手上的按鈕（玻璃安裝輔助裝置）輸送小車自動(dòng)將玻璃帶到Y(jié)軸原點(diǎn)、人工再將輸送小車移到轎車上方后、將玻璃安裝到轎車上。人工確認(rèn)后按輸送小車扶手上的安裝完成按鈕空的輸送小車（玻璃安裝輔助裝置）自動(dòng)回到取料搬運(yùn)起點(diǎn)。第三章 涂膠自動(dòng)線機(jī)械系統(tǒng)構(gòu)成3.1 玻璃輸送系統(tǒng)3.1.1 無(wú)動(dòng)力輥道由無(wú)動(dòng)力滾輪輸送線、傾斜滾道輸送、滾道末端設(shè)有升降擋塊，鋁合金型材結(jié)構(gòu)，滾輪為橡膠材料，傾斜滾道可調(diào)節(jié)余量35度。 360自由旋轉(zhuǎn)升降裝置，行程900mm，主要

10、由轉(zhuǎn)臺(tái)、升降裝置、粗定位柱、轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)到位識(shí)別裝置和底架構(gòu)成。當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)上有玻璃時(shí)，通過(guò)托盤、粗定位柱把玻璃粗定位在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，用手可自如使轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)，不會(huì)刮蹭輥輪，便于人工完成清理、涂底膠等工作。3.1.2 皮帶輸送皮帶式自動(dòng)傳送系統(tǒng)，由驅(qū)動(dòng)裝置、張緊裝置皮帶、鋁合金機(jī)架等構(gòu)成，由三菱伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，用于4-5工位、6-7工位輸送，介質(zhì)選用能有效防止玻璃的滑動(dòng)、并保護(hù)玻璃表面O型皮帶傳動(dòng)輸送、輥輪為尼龍材料。輸送速度為18米/分（13-30米/分鐘內(nèi)速度可調(diào)），可以手動(dòng)調(diào)整皮帶緊度和水平度。玻璃輸送過(guò)程采用交流伺服放大器控制伺服電機(jī)加編碼器反饋組成伺服系統(tǒng)，上位機(jī)采用FX2N系列PLC基本單元，外加兩個(gè)

11、擴(kuò)展單元和脈沖發(fā)生器單元，通過(guò)編碼器反饋上來(lái)的位置信息進(jìn)行編程，向伺服電機(jī)上口的伺服放大器發(fā)送定量脈沖實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單定位。 3.1.3 往復(fù)機(jī)輸送圖3-1 往復(fù)機(jī)吸附式傳送系統(tǒng)，有吸附裝置、驅(qū)動(dòng)裝置、頂升氣缸等構(gòu)成。往復(fù)機(jī)有兩套，采用三菱伺服電機(jī)直線導(dǎo)軌定位機(jī)構(gòu)等驅(qū)動(dòng)、定位，交替輸送玻璃，互不干涉，在工位5與工位6之間運(yùn)行，頂升定位機(jī)構(gòu)通過(guò)定位銷將溜板的X、Y向精確定位。往復(fù)輸送機(jī)到位后，定位支柱升起將玻璃高度定位，機(jī)器人根據(jù)五工位識(shí)別的玻璃型號(hào)調(diào)出相應(yīng)的程序進(jìn)行自動(dòng)涂膠。完畢后，玻璃降落到工位6-7之間輸送皮帶上，往復(fù)機(jī)構(gòu)返回。導(dǎo)軌選用德國(guó)NCF導(dǎo)軌,移載裝置在2800mm范圍內(nèi)，直線度為0.02

12、1mm，保證了橫向的定位精度；縱向的定位精度由升降錐形定位銷、定位套保證，定位精度為0.050mm；高度由升降定位柱保證，精度0.10mm。 3.1.4 雙軌電動(dòng)小車輸送滑車為雙軌電動(dòng)小車，小車下部裝有4個(gè)緩沖吸盤，吸盤具有防跌落設(shè)計(jì)，小車通過(guò)滑軌可沿X、Y軸向移動(dòng),X、Y方向均由減速電機(jī)、摩擦輪驅(qū)動(dòng)，變頻器控制，通過(guò)導(dǎo)軌上布設(shè)相應(yīng)的感應(yīng)器，能使小車記憶方向，自動(dòng)回搬運(yùn)起點(diǎn)。雙軌軌道上分別設(shè)有原點(diǎn)位，小車行駛到該處能識(shí)別并自動(dòng)定位鎖止；小車上吸盤（帶有安全閥，防止玻璃跌落）吊具通過(guò)平衡器（氣動(dòng)平衡與機(jī)械平衡相結(jié)合）和定位裝置與小車連接，便于玻璃的安裝操作。系統(tǒng)采用懸掛移動(dòng)基礎(chǔ)，有效服務(wù)范圍：L

13、=8.0m。系統(tǒng)有效作業(yè)行程H1200mm。3.2 熱風(fēng)干裝置熱風(fēng)干裝置裝備兩套，由電加熱裝置和吹風(fēng)管路等組成，可對(duì)清潔劑及底膠進(jìn)行加熱吹干,縮短底涂晾置時(shí)間。加熱功率為3KW，風(fēng)機(jī)為180W。出口接環(huán)形不銹鋼風(fēng)管，用于加快清潔劑及底膠的干燥。風(fēng)量及溫度可控制調(diào)整。烘干時(shí)間可以在主柜觸摸屏上修改設(shè)定。3.3 供膠系統(tǒng)供膠系統(tǒng)由以下幾大部分組成： 供膠泵：含氣動(dòng)馬達(dá)、下缸體、下壓壓盤、升降機(jī)立柱、氣控部分等； 自動(dòng)切換系統(tǒng)：行程控制機(jī)控閥、主氣路換向閥、泵排氣用卸壓閥、手動(dòng)切換閥、低料位報(bào)警控制閥等； 泵出口流體混合系統(tǒng)：泵出口單向閥、泵出口軟管、集流器； 流體輸送管路系統(tǒng)：混合器出口軟管、定量

14、泵出口軟管、高壓球閥等； 定量控制系統(tǒng)：電控系統(tǒng)、直流伺服馬達(dá)、定量齒輪泵、離合器、制動(dòng)系統(tǒng)、壓力傳感器等； 自動(dòng)涂膠系統(tǒng)：自動(dòng)閥軟管、自動(dòng)閥二次關(guān)斷閥、自動(dòng)涂布閥、氣控閥等； 溫度控制部分：共控制四區(qū)的加熱溫度；定量供膠系統(tǒng)采用美國(guó)CRACO D200s產(chǎn)品，自動(dòng)雙泵切換全程加熱供膠系統(tǒng)，用于膠的輸出；密封膠的輸出量由伺服馬達(dá)與減速機(jī)組成的精密定量齒輪泵控制。輸入輸出端設(shè)置機(jī)械式壓力計(jì)，在儀表上以數(shù)值的形式顯示定量泵入口出口的壓力值，當(dāng)壓力異常時(shí)有報(bào)警，當(dāng)定量泵出口高壓時(shí)，機(jī)器人自動(dòng)到廢膠桶處吐膠泄壓。為保障自動(dòng)線出現(xiàn)故障時(shí)正常生產(chǎn)，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)/手動(dòng)涂膠的切換，手動(dòng)涂膠的按鈕可根據(jù)涂膠工

15、作速度、涂膠軌跡調(diào)整涂膠量。自動(dòng)涂膠槍用于膠的輸出和涂布，為了防止膠管的纏繞，涂膠槍帶有活結(jié)頭可360度旋轉(zhuǎn)，可實(shí)現(xiàn)膠嘴旋轉(zhuǎn)而膠管不隨其旋轉(zhuǎn)，避免膠管纏繞，涂膠槍結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求保證涂膠嘴不拉膠，從而起到既省膠又提高涂膠質(zhì)量、操作環(huán)境干凈的效果。供膠系統(tǒng)分區(qū)分別加熱，加熱溫度在0-45攝氏度任意可調(diào)。輸膠軟管選用TEFLON（聚四氟乙烯）涂層加熱保溫高壓軟管；可防止空氣中的濕氣滲透到軟管內(nèi)部造成材料固化。軟管外層為不銹鋼編絲并帶有保溫加熱層。軟管兩頭采用活接型式，拆裝方便，密封可靠。在安全護(hù)欄上設(shè)置一個(gè)維修清理窗口和一個(gè)維修清理操作盒，清膠裝置用于清理膠嘴和排膠。旁邊安裝硅油杯對(duì)涂膠嘴進(jìn)行浸入式防

16、護(hù)，每次涂膠后涂膠嘴浸入硅油杯中。 3.4 對(duì)中定位識(shí)別機(jī)構(gòu)對(duì)中定位夾緊機(jī)構(gòu)由一套x方向及一套y方向的可讀行程氣缸和直線導(dǎo)軌滑塊、齒輪齒條等機(jī)構(gòu)組成。舉升機(jī)構(gòu)由兩組氣缸和吸盤、定位柱組成，由每組(每組2個(gè))氣缸帶動(dòng)吸盤固定玻璃，定位柱(4個(gè))用于玻璃的Z向定位。采用6點(diǎn)對(duì)中定位（長(zhǎng)向4點(diǎn)，寬向2點(diǎn)）的對(duì)中方式，夾具的對(duì)中重復(fù)精度0.5mm，檢測(cè)數(shù)據(jù)由可讀行程氣缸的內(nèi)置位移傳感器讀出與設(shè)定值比較，辨別車型，當(dāng)前值在設(shè)定的正常范圍之內(nèi)時(shí)，機(jī)器人自動(dòng)調(diào)用程序涂膠，否則輸出報(bào)警信號(hào)，交由人工處理。設(shè)定值可在操作面板的觸摸屏上修改。該裝置對(duì)不同尺寸、不同類型的玻璃具有良好的適應(yīng)性，可適用于多車型的柔性生

17、產(chǎn)，對(duì)外形差異不明顯的玻璃，也能識(shí)別。3.5 涂膠機(jī)器人機(jī)器人單元選用MOTOMAN-HP20機(jī)器人本體（壁掛式）和控制系統(tǒng)。機(jī)器人具有更快的軸動(dòng)作速度9000cm/min，輕型機(jī)體和具備軌跡精度控制及振動(dòng)抑制控制的NX100控制柜的有機(jī)結(jié)合，減弱了機(jī)器人啟動(dòng)和停止瞬間的顫動(dòng)，大大縮短機(jī)器人的運(yùn)行周期。六軸機(jī)器人具有最大的工作范圍1717mm和最小的干涉半徑412mm，工作范圍變大，增大機(jī)器人靈活性。HP20機(jī)器人手首部采用防塵防水構(gòu)造，可應(yīng)用惡劣環(huán)境。高精度軌跡控制運(yùn)算縮短了機(jī)器人對(duì)命令響應(yīng)的滯后時(shí)間，它是安川獨(dú)有的高級(jí)機(jī)器人動(dòng)作控制特點(diǎn)之一，重復(fù)精度+0.06mm，誤差補(bǔ)償功能使機(jī)器人絕對(duì)

18、位置精度提高2-5倍。u 安裝方式：壁掛式u 關(guān)節(jié)方式：6 軸關(guān)節(jié)型 u 最大負(fù)荷：20公斤u 機(jī)器人配備吊裝專用孔位機(jī)器人在起停、轉(zhuǎn)彎、減速時(shí)能提供給控制系統(tǒng)相應(yīng)信號(hào)并控制定量泵伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而控制供膠系統(tǒng)的出膠量、保持涂膠均勻。機(jī)器人每涂完一塊玻璃槍嘴通過(guò)清膠裝置自動(dòng)清潔膠嘴，每日工作完畢槍嘴自動(dòng)浸入專用油杯隔絕空氣，防止槍內(nèi)膠體固化。3.6 玻璃翻轉(zhuǎn)裝置翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)臂、支座、帶剎車的伺服電機(jī)和控制系統(tǒng)組成。通過(guò)伺服電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)臂上有玻璃吸附支架，伺服電機(jī)可正、反向旋轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)角度為180，傳動(dòng)軸上設(shè)置有一個(gè)感應(yīng)塊，由接近開關(guān)感應(yīng)并控制伺服電機(jī)的加速、減速和停止，控制玻璃平穩(wěn)的輸

19、送。球頭真空吸盤可適應(yīng)不同弧面玻璃，將玻璃吸住后，隨轉(zhuǎn)臂翻轉(zhuǎn)180，使未涂膠面朝向操作工。翻轉(zhuǎn)裝置由交流伺服電機(jī)（SEW HC-SFS52B）驅(qū)動(dòng)，電機(jī)帶有制動(dòng)器，在發(fā)生異常情況時(shí)，翻轉(zhuǎn)臂能在任意位置緊急停止，翻轉(zhuǎn)速度可以根據(jù)實(shí)際使用情況進(jìn)行調(diào)節(jié)。第四章 涂膠自動(dòng)線電控系統(tǒng)構(gòu)成本涂膠自動(dòng)線軟仿形電控系統(tǒng)主要分為三大部分：GOT、機(jī)器人控制器、PLC。4.1可編程控制器的硬件系統(tǒng)PLC 是微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物，是在程序控制器、1 位微處理機(jī)和微機(jī)控制及其基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新型控制器。從廣義上講，PLC 是一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，只不過(guò)它比一般的計(jì)算機(jī)具有更強(qiáng)的與工業(yè)工程相接的輸入/輸出

20、接口，具有更適合用于控制用的編程語(yǔ)言，具有更適合應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境的看干擾能力。4.1.1 本機(jī)PLC觸摸屏CC-Link主站搬運(yùn)小車從站伺服控制從站機(jī)器人從站遠(yuǎn)程I/O從站終端電阻終端電阻伺服放大器伺服電機(jī)主柜選用的MITSUBISH Q02H系列PLC，是電控系統(tǒng)的控制核心，通過(guò)獨(dú)立的輸入/輸出模塊和CC-Link模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)外圍設(shè)備的控制，運(yùn)動(dòng)控制選用FX2N系列PLC作為基本單元，外加兩個(gè)擴(kuò)展單元和脈沖發(fā)生器單元，向伺服電機(jī)的伺服放大器發(fā)送定量脈沖實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單定位。系統(tǒng)上電后，就在PLC程序的監(jiān)控下，周而復(fù)始地按固定順序?qū)ο到y(tǒng)內(nèi)部的各種任務(wù)進(jìn)行查詢、判斷和執(zhí)行，這個(gè)過(guò)程實(shí)質(zhì)是一個(gè)不斷循環(huán)的順序

21、掃描過(guò)程。PLC 采用周期掃描機(jī)制，簡(jiǎn)化了程序設(shè)計(jì)，提高了系統(tǒng)的可靠性。具體表現(xiàn)在：在一個(gè)掃描周期內(nèi)，前面執(zhí)行的任務(wù)結(jié)果立即就可被后面將要執(zhí)行的任務(wù)所用；可以通過(guò)設(shè)定一個(gè)監(jiān)視定時(shí)器來(lái)監(jiān)視每個(gè)掃描周期的時(shí)間是否超過(guò)規(guī)定值，避免某個(gè)任務(wù)進(jìn)入死循環(huán)而引起故障。PLC 在一個(gè)掃描周期內(nèi)基本上要執(zhí)行以下六個(gè)任務(wù)：運(yùn)行監(jiān)視任務(wù)、與編程器交換信息任務(wù)、與數(shù)字處理器（DPU）交換信息任務(wù)、與外部設(shè)備交換信息任務(wù)、執(zhí)行用戶程序任務(wù)、輸入/輸出信息處理任務(wù)。電控系統(tǒng)具有故障提示及報(bào)警功能，并且每次出現(xiàn)故障時(shí)都能準(zhǔn)確的反映出故障具體位置，便于迅速排除故障，主要包括：工件的錯(cuò)裝；機(jī)器人碰撞保護(hù)功能；工件安裝不到位或沒(méi)

22、有裝工件的檢測(cè)與報(bào)警；重復(fù)涂膠的檢測(cè)，進(jìn)行重復(fù)涂膠時(shí)系統(tǒng)拒絕執(zhí)行；膠桶的缺膠報(bào)警，光幕安全保護(hù)等。4.1.2 PLC的軟件設(shè)計(jì)應(yīng)用三菱公司的PLC配套軟件GX Develop，根據(jù)被控對(duì)象的輸入/輸出信號(hào)及所選的PLC型號(hào)分配PLC 的硬件資源，為梯形圖的各種繼電器或接點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)，再根據(jù)軟件規(guī)格說(shuō)明書，用梯形圖進(jìn)行編程。此外，由于運(yùn)行軌跡的規(guī)劃是在機(jī)器人控制器中實(shí)現(xiàn)，PLC編程還需涉及到機(jī)器人的安全控制和順序的邏輯編程，以I/O形式與機(jī)器人控制器進(jìn)行通信。4.2 機(jī)器人控制系統(tǒng)4.2.1 NX100控制柜機(jī)器人控制器選用日本安川公司的產(chǎn)品，型號(hào)為NX100，控制器的特點(diǎn)為：CPU 控制板可實(shí)現(xiàn)

23、高速、高精度的直線、圓弧、曲線插補(bǔ)控制，和大容量的I/O 接口配置。其控制原理分四個(gè)過(guò)程：第一個(gè)過(guò)程在機(jī)器人控制中稱作示教，也就是通過(guò)計(jì)算機(jī)可接受方式告訴機(jī)器人去做什么，這里為涂膠槍的走行軌跡；第二個(gè)過(guò)程則是機(jī)器人控制系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)部分，它負(fù)責(zé)整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)的管理、信息獲取及處理、控制策略的制定，作業(yè)軌跡的規(guī)劃等任務(wù)，這是機(jī)器人控制系統(tǒng)的核心部分；第三個(gè)過(guò)程是機(jī)器人控制中的伺服驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的高速、高精度運(yùn)動(dòng)，去完成指定的作業(yè)。最后一個(gè)過(guò)程則是機(jī)器人控制中的傳感器部分，通過(guò)傳感器的反饋，保證機(jī)器人去正確地完成指定作業(yè)，同時(shí)也將各種姿態(tài)反饋到計(jì)算機(jī)中，以便計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控整個(gè)系

24、統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)情況。下圖是機(jī)器人控制的基本原理框圖：本體1BC2BC3BC控制柜1BC，2BC是給傳輸編碼器數(shù)據(jù)和伺服馬達(dá)供電NX100控制柜控制機(jī)的主要性能指標(biāo)如下： I/O模組伺服模組CPU模組電源供應(yīng)模組軸控制模組6 軸交流伺服驅(qū)動(dòng)，軸控制基本控制；存儲(chǔ)容量：60000個(gè)程序點(diǎn)，10000 條命令；存儲(chǔ)理電池的使用壽命：5 年；接口容量： 40點(diǎn)輸入，40點(diǎn)輸出，19點(diǎn)專用輸入，3點(diǎn)輸出；外部通電接口：RS232C、CF卡插槽、LAN；運(yùn)動(dòng)控制方式：關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)、直線/圓弧插補(bǔ)、工具姿態(tài)控制；速度設(shè)定：百分比設(shè)定（對(duì)于關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)），0.1mm/s設(shè)定（對(duì)于插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)），角速度設(shè)定（工具姿態(tài)控制）干涉控

25、制：S軸扇形干涉監(jiān)視區(qū)域，立方體干涉監(jiān)視區(qū)域（用戶坐標(biāo)）NX100 HP20控制箱內(nèi)部構(gòu)成： I/O模組、CPU模組、伺服模組、電源供應(yīng)模組、軸控制模組和CC-Link。機(jī)器人支持CC-Link現(xiàn)場(chǎng)總線通訊方式，通過(guò)開關(guān)變量（#OT、#IN）和系統(tǒng)區(qū)握手信號(hào)，與PLC主站通訊。4.2.2 編程方法l 示教編程：在前后風(fēng)擋玻璃涂膠軌跡上，先描出數(shù)個(gè)特征點(diǎn)（如直線與直線的銜接點(diǎn)，直線與圓弧的連接點(diǎn)，圓弧與圓弧的連接點(diǎn)），然后手動(dòng)操作機(jī)器人，切換直角坐標(biāo)系和關(guān)節(jié)坐標(biāo)系，使膠槍頭逐一對(duì)準(zhǔn)特征點(diǎn)，確認(rèn)并記憶這些點(diǎn)的坐標(biāo)，控制系統(tǒng)自動(dòng)將這些點(diǎn)聯(lián)接成一條完整的平滑曲線。l 按圖編程：按照繪好的風(fēng)擋玻璃圖紙，

26、將復(fù)雜的曲線分割成若干標(biāo)準(zhǔn)的直圓弧、拋物線等，確保這些線單元能夠用控制系統(tǒng)固有函數(shù)描述。用固有的函數(shù)按順序描述這些線單元，使圖紙描繪的曲線變?yōu)闄C(jī)器人的運(yùn)動(dòng)曲線。4.3 GOT（圖形操作終端）本系統(tǒng)的觸摸屏采用日本三菱GOT1000系列，其圖形操作終端是新一代高科技人機(jī)界面產(chǎn)品。用于在惡劣的工業(yè)環(huán)境中應(yīng)用，可代替工控計(jì)算機(jī)作為人機(jī)界面，具有交互性好、可靠性高、編程簡(jiǎn)單，與PLC 聯(lián)接簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。其使用RS-232C 與PLC 進(jìn)行通信，使用GT-Designer編程軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)觸摸屏內(nèi)部畫面及其功能的方便編輯。采用觸摸屏作為人機(jī)交互界面，作為操作人員和機(jī)器設(shè)備之間雙向溝通的橋梁，可以通過(guò)文字、按鈕

27、、圖形、數(shù)字等來(lái)處理或控制管理及應(yīng)付隨時(shí)可能的變化信息，能明確指示并了解各工位當(dāng)前的狀況，具有自動(dòng)控制、狀態(tài)顯示、檢測(cè)、保護(hù)、報(bào)警等功能，能夠進(jìn)行系統(tǒng)故障自診斷極大提高了設(shè)備的附加性。第五章 總結(jié)基于PLC、機(jī)器人控制器、GOT技術(shù)設(shè)計(jì)的涂膠自動(dòng)線組成系統(tǒng)比較容易，設(shè)計(jì)所須的時(shí)間相對(duì)比較短，編程操作簡(jiǎn)單，涂膠控制可視化操作簡(jiǎn)單易學(xué)，可以隨意調(diào)用和修改涂膠程序。缺點(diǎn)是系統(tǒng)成本相對(duì)較高，并且針對(duì)高精密涂膠不能完好的保證涂膠精度。5.1 影響涂膠效果的因數(shù)光滑的空間三維曲線，是工件需要涂膠的運(yùn)動(dòng)軌跡。示教編程方式克服了數(shù)控編程以涂膠軌跡數(shù)據(jù)輸入，必須借助準(zhǔn)確的零件圖紙及事先計(jì)算出軌跡曲線節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，

28、逐步輸入的煩瑣方式。采用示教編程方式后，僅需工件實(shí)物即可快捷方便地完成編程。適用于三維空間內(nèi)任意曲線軌跡的涂膠和材料均勻涂布。機(jī)器人示教編程方式，使設(shè)備的操作更趨柔性化與智能化，可以隨意調(diào)用和修改涂膠程序。經(jīng)過(guò)查閱資料和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用總結(jié)，影響涂膠效果的因數(shù)有以下幾點(diǎn)：機(jī)器手的重復(fù)精度、運(yùn)動(dòng)速度、機(jī)械剛性、軌跡的特性、膠的狀態(tài)、供膠系統(tǒng)的特性、控制系統(tǒng)的特性等。所以在設(shè)計(jì)圖膠機(jī)器人時(shí)，必須把所有的問(wèn)題分析透徹，才有可能設(shè)計(jì)出好用的產(chǎn)品。機(jī)器人的重復(fù)精度機(jī)器人軸運(yùn)動(dòng)速度機(jī)械剛性PLC控制特性供膠系統(tǒng)特性膠的狀態(tài)軌跡的特性示教精度涂膠效果5.2 干膠氣泡的預(yù)防涂膠自動(dòng)線經(jīng)歷安裝調(diào)試、TTO、PP和MP，系統(tǒng)程序不斷完善，故障率不斷下降，截至11月統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，干膠和氣泡造成的停臺(tái)占總停臺(tái)48