曲線路徑自動涂膠裝置

蘭建新

摘要：在車身焊裝車間涂膠是一項非常重要的工藝，且對涂膠有著嚴格的質量要求，要確保出膠尺寸一致，出膠量均勻連續。傳統的手工涂膠方法難以保證質量，目前發展出了機器人自動涂膠技術，但是會受空間和成本限制，推廣上存在難題。本發明提供一種可實現曲線路徑的自動涂膠設備及系統，該自動涂膠設備包括：本體、涂膠導向板固定支架、涂膠導向板、涂膠氣缸和涂膠嘴。涂膠導向板通過涂膠導向板固定支架設置于所述本體上，涂膠嘴設置于所述涂膠導向板上，涂膠氣缸與所述涂膠嘴相連接。本項設計結構簡單，安裝方便，優點突出，可以良好的適應車間的生產環境，有較大的推廣價值。

關鍵詞：曲線路徑；自動涂膠；焊裝車間

1引言

涂膠是車身焊接工藝中常用的一種工藝，根據車身結構特點涂膠軌跡常呈現出復雜的曲線，現一般采用人工涂膠或機器人涂膠兩種解決方案以滿足工藝要求。

人工涂膠是指人工手持涂膠槍，根據工藝要求的軌跡進行操作，其特點在于：可實現復雜軌跡的涂膠；在同工位可安排質量檢查和補焊等工作，工位利用率高；但是卻存在涂膠速度、出膠量難以實現精確控制以及由于涂膠量不均勻造成的溢膠和掉膠等問題，并且，這種人工涂膠的涂膠位置精度較低，常需要產品增加專門的涂膠槽用于指導涂膠位置，增加了產品設計的難度和產品成本，人工成本高。

另一種常用涂膠方案是機器人涂膠，機器人涂膠是指設置專門的涂膠工位，由機器人持涂膠槍實現涂膠工藝，其出膠量是通過機器人控制涂膠泵的動作實現的，其特點在于：可實現復雜軌跡的涂膠，但是其設備占地較大，且由于該工位無法安排人工操作，只能作為專門的涂膠工位，工位利用率低；并且設備成本高，除機器人及控制系統外，其涂膠泵及涂膠泵的伺服控制系統成本也很高，根據機器人和涂膠泵的數量的不同，單個涂膠機器人單元的成本至少在300萬以上，對于生產節拍提升難度大。當生產節拍提升時，受前期規劃和場地限制，往往很難直接增加機器人和涂膠泵數量，節拍提升的空間有限。

2設計方案

在設計方案時，所要解決的技術問題是需要提供一種便于加工和制造，維修和升級方便，并且占地小、結構緊湊和安全性能好的可實現曲線路徑的自動涂膠設備，并需要提供控制該設備工作的自動涂膠系統。

2.1結構設計

如圖1至圖4所示，該方案提供一種可實現曲線路徑的自動涂膠設備，包括：本體、涂膠導向板固定支架、涂膠導向板、涂膠氣缸和涂膠嘴，涂膠導向板通過涂膠導向板固定支架設置于本體上，涂膠嘴設置于涂膠導向板上，涂膠氣與涂膠嘴相連接。

在設計方案中涂膠導向板是根據涂膠軌跡預制的導向機構，涂膠導向板設置預先定制的曲線路徑邊沿，用于實現涂膠嘴按照預定軌跡運動。

如圖1和圖2所示，本設計方案還包括導向輪，涂膠嘴通過導向輪設置于涂膠導向板上，用于保證涂膠嘴這一機構在涂膠導向板上的運動順暢和不卡滯。

如圖3所示，本設計方案還包括涂膠擺動關節，涂膠擺動關節與涂膠氣缸相連接，具體為：擺動軸承和涂膠氣缸擺動軸承分別與涂膠氣缸相連接；本方案還包括氣缸軸承安裝架，涂膠氣缸通過擺動軸承安裝于氣缸軸承安裝架上；氣缸軸承安裝架優選與涂膠導向板固定支架相連接。

本方案中擺動軸承及涂膠氣缸擺動軸承共同組成了整個涂膠運動的涂膠擺動關節，用于滿足涂膠軌跡中復雜的機構運動要求。

如圖3所示，本方案還包括滑移座、導軌和滑移氣缸，滑移氣缸通過滑移座連接至涂膠氣缸擺動軸承；滑移氣缸通過導軌設置于本體上。在實際運用中，較好的安裝方式是將涂膠導向板可拆卸安裝于所述涂膠導向板固定支架上，進而根據不同的涂膠需求更換不同的涂膠導向板。

2.2控制系統設計

本設計方案還提供一種可實現曲線路徑的自動涂膠系統，包括了如上所述的可實現曲線路徑的自動涂膠設備。

控制系統包括線圈、感應器、行程開關、推進氣缸一、推進氣缸二、升降氣缸、膠槍氣缸及相應的控制閥門，如圖5所示。推進氣缸一附中z向運動，推進氣缸二負責Y向運動。通過調節氣缸調速閥，實現推進氣缸二的縮回速度比氣缸一慢，使膠嘴和零件角度一致。

控制時序邏輯如下：

（1）S閥：線圈1接到工件到位信號，升降氣缸上升到位；

（2）T1閥：線圈1接到升降氣缸上升到位信號，推進氣缸一前進到位；

（3）T2閥：線圈1接到升降氣缸上升到位信號，推進氣缸二前進到位；

（4）J閥：線圈1接到推進氣缸一前進到位信號，膠槍氣缸打開到位；

（5）S閥：線圈0接到膠槍氣缸打開到位信號，升降氣缸開始下降；

（6）J閥：線圈0接到膠槍完成信號（傳感器安裝在升降氣缸上），膠槍氣缸縮回；

（7）T1/T2閥：線圈0接到涂膠完成信號，推進氣缸一/縮回；

（8）系統接收到升降氣缸下降到位信號、推進氣缸一/二縮回到位信號、膠槍氣缸縮回到位信號，則回到原始狀態。

在實際使用過程時，當零件到位后，滑移氣缸動作推動滑移座運動及滑移座上安裝的機構實現整體運動，使得涂膠嘴貼合車身；在得到滑移氣缸的到位信號后，涂膠氣缸動作，涂膠氣缸上部安裝的涂膠嘴通過導向輪、涂膠導向板、擺動軸承和涂膠氣缸擺動軸承的共同作用，沿著涂膠導向板給出的運動軌跡運動，實現預定軌跡的涂膠。

3實例運用

本例初次試驗應用在上汽通用五菱汽車股份有限公司西部車身D線中，在實際生產及應用過程的測試中證明，其結構緊湊，維護簡單，成本低，節拍高，能夠很好的滿足車間生產的要求，目前正要廣泛的運用至我司西部車身D線門檻涂膠和A線側板涂膠等工位上。

以A線左右側板的涂膠為例，側板在豎直平面內需要按照如圖6所示的曲線路徑進行涂膠。我們可以按照該涂膠路徑設置涂膠導向板和氣缸行程。涂膠嘴的初始位置在最下部，當側板到達預定位置，控制系統給出信號推動氣缸一工作使涂膠嘴運動到z向最高點，然后推進氣缸二運動推動涂膠嘴到涂膠點，接著膠槍氣缸工作，自上而下沿著導向板涂膠。涂膠完成后，各個氣缸回到初始位置嗎，準備下一次涂膠工作。整個過程運行平穩，涂膠效果符合預期。

4結語

本例所述可實現曲線路徑的自動涂膠設備的結構簡單，精度要求低，便于加工和制造，維修和升級方便；對涂膠泵等配套設備的要求低，不需要采用昂貴的伺服涂膠控制系統，使得整套系統的成本低廉；涂膠速度穩定，減少堆膠和漏膠等質量問題的發生；占地小，結構緊湊，安全性好，且不需要專用工位來實現涂膠；控制方式簡單，運行可靠，故障率低；取消了人工涂膠，降低了運行成本，提高了自動化率；避免了人工涂膠時需要反復彎腰等操作動作，改善了人機工程。