涂膠機的精確定量控制

摘 要：眾所周知涂膠在白車身制造環節有著至關重要的作用，涂膠質量關系到整車的強度、密封、防腐、減震、降噪性能，良好的涂膠質量有助于板件貼合時膠品壓敷寬度和填充率的達成，提升車身性能，涂膠量過多或過少都會影響車身質量，涂膠量過多可能污染車身影響下道工序，涂膠量過少會造成填充率不足影響車身性能，而良好的涂膠主要體現在膠條的均勻性和涂膠量的精確度，因此精確的涂膠設備和良好的涂膠控制系統顯得尤為重要。

關鍵詞：涂膠機 定量控制 涂膠功能包 精確控制

1 緒論

涂膠工藝對于白車身功能的實現舉足輕重，為了得到適量、均勻、穩定的膠型，精確的定量涂膠設備以及完善的涂膠控制系統必不可少。不同于手動涂膠，靠操作人員的手法和感官來調節膠型，只能達到近似的均勻，自動定量涂膠能夠實現精確的、穩定的、高度一致性的膠型，配合工業機器人和其完善的涂膠功能包，使涂膠膠型更加均勻、可靠。

在涂膠應用過程中，為了達成膠品填充率，可能存在過量涂膠的情況，為了避免對下道工序的影響，又會安排專人進行清膠，多余的涂膠和人工成本的付出都會導致整車成本的增加，在競爭日益激烈的當今環境無疑降低了自身的競爭力，采用一款精確的涂膠系統自然成為一種不錯的選擇。本文將重點介紹定量涂膠機和機器人涂膠功能包的完美匹配而達到精確涂膠的方法。

2 定量涂膠機的功能介紹

目前主流的自動涂膠機多數采用伺服驅動的活塞式或柱塞式定量機，其優點在于精確的推進距離確保每個循環排出等量的膠品體積，出膠精度可控制在±2%，甚至更高，同時伺服閉環控制系統實時反饋當前狀態，以實現實時調節的功能，最后通過編碼器數據確定絲杠行進距離來計算實際出膠量，并與理論涂膠量數據進行對比，輸出本次涂膠結果進行記錄，具體流程如圖1：

除此之外，自動涂膠機還具有涂膠程序號的選擇、膠段參數的選擇、定量機預壓力設定的功能以及匹配機器人速度模擬量處理的功能。

2.1 涂膠程序號的選擇

多車型共線時，針對不同的涂膠量需求可以設定不同的涂膠程序號，通過對程序號的調用滿足多車型生產。

吉利對自動涂膠機的程序號位寬一般采用8位，程序號數據應用0-255，調用不同程序號滿足不同涂膠流量的需求。

2.2 膠段參數的選擇

對涂膠程序號內多段膠條進行參數設置，再通過相應調用，滿足不同膠段的涂膠量調整。

吉利對自動涂膠機的參數號位寬一般采用8位，參數號數據應用0-255，調用不同參數號滿足不同膠段涂膠流量的需求。

2.3 預壓力設定功能

預壓力顧名思義就是涂膠前提前對儲膠室的膠料施加一定的壓力，以便于開槍時快速出膠，但是預壓力必須合理調整，以便更好地控制出膠點的膠型。

預壓力設定過小會使膠條起始點膠量過小以及出膠延后；預壓力過大會使膠條起始點堆膠；適當的預壓力有助于起始點膠型的飽滿。具體如圖3：

2.4 速度模擬量處理功能

可以根據不同的機器人速度，系統內部信號處理（0-10V），實現同比例的流量輸出。

例如：

系統信息配置機器人最大線速度0.5m/s，對應的模擬信號為10V。

工藝要求膠條直徑為3mm，則通過計算，流量設定為3.14×1.52×500/1000=3.5cm3/s。

當機器人全速運行時（0.5m/s），發出10V的模擬信號，涂膠機實際流量輸出為設定流量的100%（3.5 cm3/s）。

當機器人速度降為0.25m/s時，發出5V的模擬信號，涂膠機實際流量輸出為設定流量的50%（1.75 cm3/s）。

吉利采用的涂膠機一般采用16位信號來匹配機器人0-10V模擬量，機器人速度實時反饋涂膠機，從而使涂膠機出膠流量實時隨機器人速度的變化而發生同比例調整。

3 涂膠功能包介紹

本文以KUKA機器人涂膠功能包為例闡述涂膠機的精確控制，KUKA機器人涂膠功能包主要包含以下三大功能。

可以與機器人軌跡速度（TCP）成比例的控制涂膠機的出膠流量，也可以不根據機器人速度對涂膠機進行固定流量涂膠控制。

可以對開/關槍點進行延時設置，以解決因機器人控制系統和涂膠機控制系統之間形成的控制響應延遲。

涂膠指令集的應用，例如Glue on、Glue Switch、Glue Off等，該指令中除了集成了系統的開槍、參數切換、關槍，還集成了實際出膠點的延遲時間或距離、預壓力檢測等功能。

4 涂膠的精確控制

要實現精確的涂膠控制，伺服定量的應用必不可少，涂膠機本身良好的閉環控制可以精準的控制涂膠量。

完善的涂膠過程控制也是精確涂膠的關鍵因素，良好的控制能夠使涂膠準確、膠型均勻以及膠段靈活應用。

伺服定量控制和涂膠功能包的匹配融合了機器人對涂膠機功能的控制，實現了精確的定量涂膠。以下幾方面闡述了涂膠控制過程。

4.1 涂膠流量與機器人速度匹配

涂膠功能包可以與軌跡速度（TCP）成比例的調節涂膠控制系統的出膠流量，如圖4所示。

涂膠機流量與機器人速度成比例的關系可以應對涂膠過程中機器人速度變化而導致的膠條粗細不均的問題。

另外，涂膠功能包也可以不根據速度調節涂膠控制系統的出膠流量，即固定流量涂膠。當一段直線軌跡或軌跡姿態變化較小，也可采用固定流量涂膠，此種方法通過調整機器人速度的快慢或者涂膠流量設定的大小實現膠條直徑的粗細調整，控制簡單，易于理解。

4.2 開/關槍點延時設置功能

涂膠過程中，在開/關槍和參數切換時，機器人控制系統和涂膠機控制系統之間會形成通訊延遲，以及開/關槍電磁閥動作也會造成時間延遲，這時機器人軌跡開/關槍和參數切換位置與實際涂膠位置并不一致，需要對開/關槍和參數切換延時進行設置，以達到涂膠位置滿足工藝要求，如下圖，以開/關槍延時設置為例進行說明。

P2點為需要涂膠的起始點，即涂膠軌跡的理論開槍點，因為存在延時，需要在軌跡到達P2點之前提前打開膠槍（ON點），使膠條的起始位置落到需要的起膠點，此時需要在開槍指令中設定開槍延時①來進行調整；P4點為需要涂膠的結束點，即涂膠軌跡的理論關槍點，因為存在延時，需要在軌跡到達P4點之前提前關閉膠槍（OFF點），使膠條的結束位置落到需要的止膠點，此時需要在關槍指令中設定關槍延時②來進行調整；通過開/關槍延時的設定，逐步調整優化，使實際出膠點和關膠點滿足工藝要求，值得注意的是，若涂膠速度發生變化，開/關槍延時需要重新進行矯正。

4.3 涂膠指令集的應用

涂膠功能包集成了涂膠指令的開發，實際項目過程中，通過調用系統涂膠指令，可以快速、方便的完成涂膠程序的編輯，并且涂膠指令中各項功能設定可以方便的對涂膠效果進行優化調整，下面介紹了涂膠調試過程中的幾個重要指令。

4.3.1 初始化指令

該指令初始化機器人控制系統和涂膠機控制系統之間的通信，主要包含以下內容：

①計算膠條出膠參數

②啟動模擬輸出

③發送程序號和檢查程序號

④啟動涂膠機預壓力

⑤檢查涂膠機準備就緒

⑥檢查定量機填充狀態

⑦檢查定量機沖洗需求和啟動沖洗程序

4.3.2 開槍指令

該指令執行運動軌跡，并在目標點上打開噴嘴，開始涂膠，指令包含以下設定內容：

①涂膠速度

②開槍延時距離

③預壓力檢查

4.3.3 參數切換

該指令執行運動軌跡，并在目標點上切換相應膠條參數，指令包含以下設定內容：

①涂膠速度

②膠段編號

③參數切換點延時距離

④膠條參數號

4.3.4 關槍指令

該指令執行運動軌跡，并在目標點上關閉噴嘴，停止涂膠，指令包含以下設定內容：

①涂膠速度

②關槍延時距離

③涂膠量結果檢查

5 結語

伺服定量涂膠的應用能夠實現涂膠的精確控制，匹配成熟的機器人涂膠功能包，不僅可以使涂膠的控制和調試更簡單、方便，更關鍵的是對膠段的膠型、均勻性控制更加靈活，針對空間受限導致的機器人降速，也能夠避免影響膠型的均勻性，在實際項目應用中可以進行參考。

成熟的伺服定量涂膠設備多為進口設備，國產涂膠設備近年來也在快速開發中，在研發和測試過程中可以對涂膠機的功能和涂膠功能包的匹配方面進行參考，希望國產涂膠設備的開發應用不斷完善，實現產品技術突破。

參考文獻：

[1] KUKA.GlueTech 4.4 SCA Controller SYS6000[Z].操作說明書.