F2000德龙重型卡车驾驶室地板总成装焊线优化改进

周方伟

作者通联：陕西重型汽车有限公司车身厂 西安市经开区泾渭工业园 710043

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一、概述

陕西重型汽车有限公司F2000德龙重型卡车驾驶室地板总成装焊线（简称地板线），采用流水线作业方式，用于地板总成的焊接和输送，可满足6min节拍要求。输送线采用摆杆步进式结构，具有4个焊接工位（一、二、四工位为人工焊接，三工位为机器人焊接）、1个起吊工位，焊接完成后焊接工位的输送支架将工件输送至下工位继续焊接，一个完整输送过程约36s，工位间距5000mm。地板线控制系统采用三菱高性能Q系列PLC，现场各工位夹具动作控制按钮站、机器人做为PLC的分布式远程I/O站点和通信从站，通过Profibus-DP总线连接。机器人工作站的气动抓件器具、型号确认及后底板抓取由机器人控制，地板线向机器人提供车型信号和启动信号。地板线采用全自动生产方式，各通信从站根据该生产线PLC控制系统传输的指令完成各种工作，每个通信从站可显示与地板线的交互及连锁信号，如原位信号、机器人故障信号（水、气等）。

三工位两台ABB点焊机器人分布在地板左右两边，负责对驾驶室地板总成的后底板及座椅支架进行补焊，焊接控制器采用BOSH高性能PST6100中频恒功率控制器。整个过程中，左机器人要完成抓取后底板（需要36s）和焊接（需要230s），总共需要约266s；右机器人只进行焊接，需要约235s。左机器人抓取后地板时，右机器人始终处于等待状态，直到左机器人抓取后地板并放置完成，两台机器人同时开始焊接。实际生产过程中，机器人工作完成常滞后流水线人工约60s，无法保证同步生产。

二、地板线优化改进

该地板线2005年投产，且地板线与机器人之间配合紧密，关系复杂，互锁信号繁多，委外改造费用太高，得不偿失，充分考虑，决定自主优化地板线。改进前机器人运行及焊接速度已达极限，无法通过提速实现优化，为此，制定如下改进方案：①使机器人抓件和地板线输送同时进行，节省36s机器人抓件时间，方案示意见图1。②优化机器人姿态、消除冗余运动轨迹、调整机器人焊接参数，每个焊接点逐个进行校准，比原来节省约30s。

图1

通过编程，改变机器人和地板线之间动作顺序流程。原程序（图2）无法实现机器人和地板线同时动作，若机器人未在原位（安全位），M801就阻止地板线动作，两者之间形成相互干涉。在机器人Visual DP I/O板增加1个输出信号DO_ZdianYW，即PLC程序中输入信号X519（图2虚线框）。当机器人准备抓件时，因机器人已经移动，实际位置已不在原位，X504不通，但同时机器人正在执行TEST_LC（抓件程序），会给PLC发出1个“抓件原位”DO_ZdianYW信号，告知机器人目前所在位置，地板线可不受影响，正常运行。

图2

从TEST_LC（）程序中看X519信号只会在执行抓件程序时为1，抓件完成后自动复位为0，不会对整个程序执行造成混乱，形成安全隐患。为实现无人介入生产，减少错误，车型型号传递相当重要。地板线起线时首先将车型型号传递给机器人，机器人收到后又对收到车型型号进行确认并反馈给地板线进行比较，如两者车型型号不符，阻止操作，实现闭环控制。机器人程序分析如下：

Initial为机器人初始化子程序，包括机器人运行速度、承载重量设置、交互信号复位、时钟信号复位等，是主程序开始。接着进入While循环，循环体为无条件进入，进入后判断tip_counter信号（修磨电极头次数）是否大于3，大于3，自动进入tip_dress子程序（更换电极头子程序），要求人工更换；不大于3，程序继续运行至ConfirmType子程序（车型判断程序），对地板线PLC发出的车型型号进行比对，若正确，继续运行到下面的TEST_LC程序。

上述程序中“Set DO_ZdianYW”、“WaitDI DI_Sxian 0”、“Reset DO_ZdianYW”为改进增加部分。机器人根据LC_CODE变量值抓取8层料架中任何一层料，完成后等待地板线没有在上限位，即DI_Sxian信号为0，机器人才回到pHome点（地板线在上限位有可能造成机器人运动过程中与地板线相撞，因此等待地板线下降，机器人才能回原位，充分确保安全）。实际改进过程中，机器人要提前抓件，必须知道2工位车型，原设计为地板线到位后发送3工位车型型号给机器人，然后抓件，现更改为地板线只要准备输送就直接发送2工位车型型号，为此在2工位处加装车型检测装置。到此提前抓件完成，返回主程序，继续执行WeldTruck焊接程序。

地板线优化改进后，2台点焊机器人和地板线之间配合紧密，每天比原来多输送约16辆车，生产效率显著提高。