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ABB喷涂机器人的降级模式与节距控制
声明：本媒体部分图片、文章来源于网络
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现在各大汽车整车厂的涂装车间普遍采用机器人进行车身外部喷涂，相对于以前的人工喷涂和往复机式喷涂，机器人喷涂具有喷涂范围大、灵活性好、质量好、速度快、效率高、节省材料等特点。喷涂机器人是先进而复杂的机电一体化设备，发生故障时，如果预计处理时间较长或者暂时难以解决，就要考虑是否旁路这台故障机器人，改由其它机器人分担故障机器人的工作，继续维持生产，生产结束之后再处理该机器人的问题，这种在个别机器人故障时的应急生产方式就是降级模式。降级模式下还要控制好车体间的节距，减少停线，保证产能和质量。
1 全自动降级模式
要实现全自动的降级模式，需要编写和调试相应的控制程序、喷涂轨迹和喷涂参数，相当于增加一种车型，难度和工作量都较大，整车厂自行修改比较困难，*好在生产线规划和建设时向专业承包商提出喷涂生产线要具备降级模式的要求，专业承包商如ABB等公司可以提供相应的解决方案。
2 ABB机器人喷涂线介绍
2.1 ABB机器人喷涂线的标准配置
目前ABB主推的喷涂机器人型号是6.0系统的 5500，对采用3C1B涂装工艺、JPH为33的跟踪式轿车喷涂生产线，要配置18台外喷机器人（本例中的内部喷涂由人工完成），在双链式传送带两侧交错分布。18台机器人从工艺上分为中涂、色漆和清漆3个站，其中中涂站机器人配置为4台，每侧2台；色漆站机器人配置为8台，每侧4台；清漆站机器人配置为6台，每侧3台。中涂站喷一遍漆，色漆站相当于2个中涂站，喷两遍漆。清漆站类似于2个降级模式的中涂站，侧面喷2遍漆，顶面喷一遍漆。每站都配有1台控制喷涂机器人的PLC（简称喷涂PLC），它们在传送带的主传动轴上都接有各自的编码器，编码器信号同时连也接到机器人，用来跟踪传送带上载有车身的滑橇的位置，各喷涂PLC与站内机器人和传送带PLC之间通过网络进行数据交换。
2.2 ABB机器人喷涂线的部分术语和数据
ABB机器人喷涂线的部分术语和数据见表1所列。
2.3 正常生产模式
在传送带（双链式）速度为4.36米/分、*小节距稳定在6.8米的情况下，ABB机器人喷涂线每小时*多可以生产38.5台车，单车运行周期时间为93.5秒，这个周期时间是已经包含了换色清洗动作的*短时间。计算如下：
每小时产量JPH=4.36×60/6.8=38.5台/小时
循环时间Cycle time=3600/38.5=93.5秒
2.4 降级生产模式
如果某站的4台机器人中有1台故障而且短期难以修复时，可暂时将其打到安全位置并设为旁路不用，传送带速度维持不变，其对面的机器人改喷全部水平面（顶面），其它2台改喷全部的垂直面（侧面）。
在上述喷涂生产线配置情况下，在1台机器人被旁路时，每站的降级模式*多有如下3种：
1、 站内任意一侧第1台机器人降级
2、 站内任意一侧第2台机器人降级
3、 站内任意一侧第3台机器人降级
中涂站和色漆站都只有2种降级模式，6台机器人的清漆站有3种降级模式。
降级模式下工作的机器人需要分担故障机器人的工作，喷涂更多的面积，花费更多的时间，再加上换色清洗的时间，单车运行周期时间会超过上述的93.5秒。如果换色清洗尚未完成时，新来的下一台车体已经到达预设的开始喷涂位置，正在忙于换色清洗的机器人就来不及回来喷涂该车了，这就涉及到车身节距控制问题。
3 节距控制
3.1 节距过近时的传送带暂停等待程序
正常模式和降级模式下，都可能发生换色尚未完成时下一台车体已到达预设启动喷涂位置导致机器人来不及喷涂的情况，为了避免这种情况，需要在下一台车体到达开始喷涂位置之前暂停传送带，等待换色完成后再启动传送带。ABB 5500机器人程序在启动喷涂位置之前预设了传送带暂停等待换色完成的位置，这些预设位置数据保存在cnvpos.ndx文件中，包括正常模式和3种降级模式下的4种位置数据，比相应模式下的开始喷涂位置提前一段距离（50mm）。换色尚未完成时，机器人程序会把C1position数值（车身从外部同步启动信号开始的前进位置计数器值）与cnvpos.ndx文件中的相应数值进行比较，从而决定是否停线等待。
下面是代号为PR RR2的中涂右侧2号机器人的cnvpos.ndx文件的实际内容:
Program Index
| ____ InitialWait Position for Conveyor
| |
1,2350,1650,1850,1800
2,2350,1950,1750,1800
3,1800,1800,1800,1800
**列为程序号，对应不同的车型。
第二列是正常生产时新来的下一台车体等待换色完成的位置数据，单位是mm，比正常开始喷涂的位置2400mm提前了50mm。
后面3列是降级时等待换色完成的位置数据，分别对应站内对面的左侧第1台机器人降级、左右第2台机器人降级和左右第3台机器人降级的情况，只有清漆站有第3台机器人降级的情况。从上面的数值可以看到，降级时的位置数值比正常生产时的数值要小，表示要比正常生产时提前等待，不同的车型或者不同的降级模式下，数值可能不一样。
3.2 降级模式下的节距控制实例
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