孫穎（1959－）
女，教授，吉林長(zhǎng)春人，現(xiàn)就職于長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，研究方向?yàn)殡姎鈧鲃?dòng)及控制技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域中的應(yīng)用。

摘要：本文介紹一種用于汽車裝配生產(chǎn)線的機(jī)器人涂膠滾邊工作站。其主要內(nèi)容包括機(jī)器人及其控制、車門抓手及滾邊頭的結(jié)構(gòu)、膠液供給系統(tǒng)等。這種工作站保證了涂膠的均勻性、一致性、準(zhǔn)確性，提高了機(jī)器人的利用率，具有明顯的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：機(jī)器人；車門；抓手；涂膠

Abstract: This paper presents a robot station of spray glue and rim applied in the car assembly line. It is made up of the robot, the control system, the grab hand of car door and piped head, and glue supply system. The station makes spray coating well-distributedquality, and therefore improves efficiency of the robot and has high performance in the practical applications.

Key words: robot；car door；grab hand；spray coating

    傳統(tǒng)的車門生產(chǎn)工藝，大多采用人工涂膠，在這種涂膠作業(yè)方式下，涂膠需要導(dǎo)向，造成生產(chǎn)效率極為低下。而且，對(duì)于復(fù)雜形狀的零件，用人工涂膠幾乎是不可想象的。因此簡(jiǎn)化涂膠作業(yè)的結(jié)果是造成轎車的隔音減震效果不佳。而對(duì)于車門的折邊，大多是采用液壓折邊或是電動(dòng)折邊，用這種工藝生產(chǎn)造成設(shè)備一次性投資成本大，而且一旦車型停產(chǎn)，設(shè)備也就隨之報(bào)廢，極為浪費(fèi)。

    本文介紹一種目前正推廣應(yīng)用的機(jī)器人涂膠滾邊控制系統(tǒng)，它不但能保證車門的生產(chǎn)質(zhì)量，而且生產(chǎn)效率高，設(shè)備的一次性投資成本低。

1  工作站的組成

                         圖1   汽車車門涂膠滾邊機(jī)器人工作站平面布局圖

    工作站的總體布局如圖1所示，屬于水平回轉(zhuǎn)方式的工作站。主要由機(jī)器人及其控制系統(tǒng)、膠液供給系統(tǒng)、滾邊摸板、下件翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)成。傳統(tǒng)的機(jī)器人涂膠方式是機(jī)器人抓握膠槍，沿零件待涂部位運(yùn)動(dòng)完成涂膠。此系統(tǒng)將膠槍固定在懸臂上，讓機(jī)器人抓握零件在膠槍下走軌跡完成涂膠。這種方式的好處有三點(diǎn)，首先，對(duì)于形狀復(fù)雜的零件，能更好的保證涂膠的精確性和重復(fù)涂膠的一致性；其次，機(jī)器人除了能完成涂膠任務(wù)外，還擔(dān)起了搬運(yùn)及滾邊的任務(wù)。充分利用了機(jī)器人的大載重、工作靈活的特點(diǎn)；第三是采用膠槍固定的方式，使得膠槍和膠槍軟管均不動(dòng),能有效的避免膠槍軟管被拉伸的狀況，保證了出膠的均勻性和穩(wěn)定性，從而保證了涂膠的質(zhì)量。另外，考慮到應(yīng)急情況和作為工件緩沖的需要，還配置了一個(gè)手動(dòng)涂敷裝置。

2  機(jī)器人

    機(jī)器人是工作站的核心，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要，選用ABB公司的6600/2.8-175 M2000A 工業(yè)機(jī)器人。它具有高可靠性，廣泛應(yīng)用于搬運(yùn)、涂敷、焊接和切割等作業(yè)場(chǎng)合。機(jī)器人的工作半徑為2.8米，有效載荷為175公斤，控制系統(tǒng)為M2000A 。通過離線仿真軟件RobotStudio可以編制適合不同類型、不同尺寸的工件作業(yè)程序，然后下載到機(jī)器人控制器，最后在線示教調(diào)整軌跡，通過這種方法可以很方便的完成機(jī)器人軌跡程序的編制工作。

3  機(jī)械結(jié)構(gòu)

    主要機(jī)械結(jié)構(gòu)有兩部分：一是抓手、二是滾邊頭。

 
                                              圖2   抓手

         

                                             圖3   滾邊頭 
                              

抓手主要用于機(jī)器人抓握車門零件進(jìn)行搬運(yùn)和涂膠等作業(yè)，固定在機(jī)器人第六軸的法蘭盤上。抓手上有夾頭及零件檢測(cè)開關(guān)，機(jī)器人根據(jù)零件型號(hào)調(diào)用相應(yīng)的作業(yè)程序，可以完成抓取零件、涂膠、放零件等工作。零件涂膠并完成合裝后，機(jī)器人放下抓手，更換滾邊頭，對(duì)合裝好的零件進(jìn)行滾壓包邊。滾壓包邊主要是機(jī)器人對(duì)零件進(jìn)行多次的滾壓，達(dá)到車門內(nèi)外板扣合的目的。

4  膠液供給系統(tǒng)

膠液采用目前性能優(yōu)良的雙組分濕氣固化聚氨脂膠，它的粘度很高，特別是低于5℃時(shí)膠的粘度增加很快，因此選用雙桶熱涂膠機(jī)組，帶一把膠槍時(shí)涂膠機(jī)組的尺寸為 1000 x 670 (最大高度 ：2620mm)，控制盒尺寸為800 x 1800 x 400。該涂膠機(jī)組由壓膠泵，控制盒，帶內(nèi)置式定量裝置的涂膠槍、清槍器、保溫室等構(gòu)成。在保溫室內(nèi)裝有兩臺(tái)柱塞式壓膠泵，一臺(tái)工作時(shí)，另一臺(tái)進(jìn)行預(yù)熱，交替使用，打開密封的開啟門，可以更換膠桶；定量泵按設(shè)定值可控制膠液的噴吐量；膠槍裝在固定不動(dòng)的懸臂上，采用膠條涂膠，直線最大速度為450mm/s；清槍器定期對(duì)膠槍噴嘴予以清理，以免超時(shí)待機(jī)后噴嘴處膠液風(fēng)干而堵塞噴嘴。

         
                                     圖4   雙桶熱涂膠機(jī)組

5  控制系統(tǒng)         

電氣控制系統(tǒng)由三個(gè)部分組成，即機(jī)器人控制，工作站控制和供膠系統(tǒng)控制。機(jī)器人控制柜除控制機(jī)器人的六個(gè)電機(jī)外, 還控制固定在第六軸上的執(zhí)行器（抓手或滾邊頭）；膠液供給控制系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立、自成體系，完成壓膠泵、定量泵、膠槍、溫度調(diào)節(jié)等的控制和協(xié)調(diào)；工作站控制柜是主控柜，除負(fù)責(zé)機(jī)器人外圍設(shè)備的信號(hào)處理和動(dòng)作控制外，還要完成三個(gè)系統(tǒng)之間的信號(hào)協(xié)調(diào)和控制。工作站控制應(yīng)用西門子的WinAC Slot 416 插槽式PLC，采用分布式I/O控制，通過profibus總線將各個(gè)從站連接起來(lái)，機(jī)器人和膠液供給系統(tǒng)分別是總線上的一個(gè)從站。這種方式將一個(gè)大系統(tǒng)分成了幾個(gè)相對(duì)獨(dú)立的小系統(tǒng)，既可以同時(shí)設(shè)計(jì)調(diào)試這些小系統(tǒng)，又可以在出現(xiàn)故障時(shí)將各個(gè)系統(tǒng)隔離，便于故障的查找。

6  結(jié)語(yǔ)

目前，此機(jī)器人涂膠滾邊系統(tǒng)已投入運(yùn)行，運(yùn)行后能達(dá)到預(yù)先的設(shè)計(jì)效果：出膠定量、流速均勻、軌跡行程精確、滾邊質(zhì)量高且快速。該工作站還可用于汽車行李箱蓋，發(fā)動(dòng)機(jī)罩蓋的涂膠及滾邊生產(chǎn)。

    其他作者：
    
    葉玉杰（1980-），女，長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)在讀碩士研究生，研究方向?yàn)殡娏﹄娮优c電力傳動(dòng)；

    高振元，男，長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)在讀碩士研究生；

    祁曉鈺，女，長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)在讀碩士研究生。

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