趙賀宇 宋凱旋

摘 要：某公司為了保證產(chǎn)品的一致性和工藝參數(shù)的穩(wěn)定性，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提升生產(chǎn)效率，特引入機(jī)器人涂膠工作站。機(jī)器人涂膠工作站具有生產(chǎn)節(jié)拍快、工藝參數(shù)穩(wěn)定、產(chǎn)品一致性好、生產(chǎn)柔性大等特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：汽車玻璃;涂膠工作站;機(jī)器人;機(jī)械結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào)：U465.9 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：1671-7988（2020）14-178-03

Abstract： In order to ensure the consistency of products and the stability of process parameters， improve the quality of products and improve the production efficiency， a company specially introduced a robot gluing workstation. The robot gluing workstation has the characteristics of fast production rhythm， stable process parameters， good product consistency and large production flexibility.

Keywords： Automotive glass; Gluing workstation; Robot; Mechanical structure

CLC NO.： U465.9 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）14-178-03

1 機(jī)器人涂膠工作站的總體布局

某公司的駕駛室裝配線為U型滑板線，駕駛室從A線到B線通過空中進(jìn)行轉(zhuǎn)接，為了減少外界因素對(duì)粘接膠的性能影響，將涂膠工作站布置在B線的起始位置。機(jī)器人涂膠工作站的平面布局圖，本工作站分為2個(gè)部分，擋風(fēng)玻璃輸送線和側(cè)、后窗滑臺(tái)，前擋風(fēng)玻璃輸送線由玻璃上線底涂、底涂烘干、自動(dòng)對(duì)中、自動(dòng)翻轉(zhuǎn)，玻璃采用豎向輸送方式雙皮帶輸送。側(cè)、后窗玻璃滑臺(tái)由底座、直線滑軌、氣動(dòng)滑動(dòng)平臺(tái)組成，滑動(dòng)平臺(tái)的移動(dòng)由氣缸驅(qū)動(dòng)。

2 工藝參數(shù)及工藝流程

根據(jù)擋風(fēng)玻璃技術(shù)要求，玻璃膠的截面形狀為等腰三角形，寬度8-10mm，高度14-16mm;擋風(fēng)玻璃規(guī)格型號(hào)有2種，最大尺寸2030X820mm;側(cè)、后窗玻璃技術(shù)要求。玻璃膠的截面形狀也為等腰三角形，寬度6-8mm，高度8-10mm，側(cè)裝玻璃規(guī)格型號(hào)有4種，最大尺寸625X447mm;后窗玻璃規(guī)格型號(hào)1種，尺寸755X435mm。

涂膠工作站工藝流程：人工在物料存放區(qū)利用玻璃上線輔助裝置抓取玻璃并放置在一工位，在此人工完成玻璃清洗和底涂，二工位為底涂烘干，三工位用于擋風(fēng)玻璃的自動(dòng)對(duì)中，機(jī)器人按照預(yù)定的路徑對(duì)玻璃進(jìn)行涂膠作業(yè)，四工位為下件工位，自動(dòng)翻轉(zhuǎn)裝置將玻璃從工位四翻轉(zhuǎn)180°至玻璃取料位，由操作人員利用輔助機(jī)械臂抓取玻璃并進(jìn)行裝配。在完成三工位的玻璃涂膠作業(yè)后，側(cè)、后窗滑臺(tái)的玻璃已在工位等待，機(jī)器人通過玻璃放置位置的傳感器進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別玻璃型號(hào)，按照預(yù)定的路徑對(duì)玻璃進(jìn)行涂膠作業(yè)，作業(yè)完成后的玻璃通過滑臺(tái)送出涂膠區(qū)域，人工通過手工吸盤進(jìn)行玻璃的抓取并完成裝配作業(yè)。

3 機(jī)器人

機(jī)器人是工作站的核心。由于前擋風(fēng)玻璃都是空間曲面，而涂膠的膠型截面均為三角形。因此涂膠機(jī)器人需具有6個(gè)自由度， 如圖2。ABB IRB6700-205機(jī)器人采用的新型交流伺服電機(jī)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、高輸出、響應(yīng)快、高可靠性等特點(diǎn)，具有了良好的運(yùn)動(dòng)空間和高的穩(wěn)定性，以及可以適應(yīng)各種涂膠工藝姿態(tài)的性能。同時(shí)，具有簡潔的示教及編程特性。尤其具有較高的位置重復(fù)定位精度最高可達(dá)0.05mm，以及較高的軌跡重復(fù)精度達(dá)0.08mm，這樣可以有效保證涂膠的精度及膠型精度。此機(jī)器人工作半徑3200mm，最大承載150KG。通過在線示教，可對(duì)不同類型、不同規(guī)格尺寸的工件進(jìn)行程序的編輯作業(yè)，由于使用傳感器判別工件的規(guī)格型號(hào)，特別適用于多種型號(hào)工件的混線生產(chǎn)。

4 機(jī)械結(jié)構(gòu)

機(jī)械結(jié)構(gòu)主要包含自動(dòng)皮帶傳送系統(tǒng)、上料旋轉(zhuǎn)升降臺(tái)、底涂烘干風(fēng)幕、玻璃對(duì)中識(shí)別裝置、升降臺(tái)、翻轉(zhuǎn)裝置、側(cè)窗滑臺(tái)、清膠裝置、底膠振動(dòng)臺(tái)、玻璃上料助力裝置。其中特別增加底涂烘干風(fēng)幕以保證技術(shù)要求和提高產(chǎn)品質(zhì)量。

（1）玻璃自動(dòng)輸送系統(tǒng)采用同步帶輸送步進(jìn)式線形式，由驅(qū)動(dòng)裝置、張緊裝置、中間段等構(gòu)成，輸送速度由變頻調(diào)速器控制，每個(gè)工位設(shè)有玻璃到位傳感器，工位之間的等距輸送由變頻器控制，皮帶輸送系統(tǒng)工位間距2600mm，由SEW的變頻調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，一次送四個(gè)工位，輸送時(shí)運(yùn)行平穩(wěn)、無抖動(dòng)、無爬行現(xiàn)象。速度范圍15m/min～25m/min（可調(diào)），工位間輸送時(shí)間約為8秒。

（2）上料旋轉(zhuǎn)升降裝置與對(duì)中裝置配合使用。主要由轉(zhuǎn)臺(tái)、真空吸盤組件、升降裝置、轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)到位識(shí)別裝置、定位裝置和底架構(gòu)成。當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)上有玻璃時(shí)，真空吸盤自動(dòng)把玻璃固定在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，可實(shí)現(xiàn)360度自由旋轉(zhuǎn)，便于人工完成清理、涂底膠等工作。旋轉(zhuǎn)升降裝置通過轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)到位識(shí)別裝置檢測轉(zhuǎn)臺(tái)是否旋轉(zhuǎn)到位。

（3）底涂烘干風(fēng)幕主要由工業(yè)熱風(fēng)幕負(fù)責(zé)對(duì)玻璃底涂進(jìn)行快速烘干，烘干時(shí)間設(shè)定為30s（可調(diào)）。由于北方天氣冬季天氣寒冷，底涂通過自干需要時(shí)間較長，影響生產(chǎn)節(jié)拍和膠體的粘接質(zhì)量，因此特增加底涂烘干風(fēng)幕從而保證了技術(shù)要求、提高生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量。

（4）玻璃對(duì)中識(shí)別裝置主要由對(duì)中定位裝置、升降架、到位開關(guān)、位移傳感器、玻璃測量平臺(tái)和真空吸盤組件構(gòu)成。玻璃對(duì)中定位裝置由工件對(duì)中機(jī)構(gòu)、定位支柱及工件到位開關(guān)等構(gòu)成，負(fù)責(zé)對(duì)工件進(jìn)行精確定位，以彌補(bǔ)由于工件的尺寸誤差對(duì)涂膠軌跡的影響，以利于機(jī)器人對(duì)工件的正確涂膠。對(duì)中裝置采用的是小齒隙雙齒條相對(duì)作用的玻璃對(duì)中裝置。玻璃對(duì)中裝置帶有品種識(shí)別裝置，通過位移傳感器自動(dòng)識(shí)別玻璃的品種。協(xié)調(diào)機(jī)器人執(zhí)行不同的涂膠程序。玻璃對(duì)中裝置的長度方向測量范圍：700mm～2300mm，寬度測量范：400mm～1200mm，重復(fù)對(duì)中精≤0.2mm，膠型精度≤0.5mm，滿足不同產(chǎn)品型號(hào)的尺寸需求和定位精度。

（5）升降裝置主要由升降裝置、定位裝置和底架構(gòu)成，只要此工位有玻璃，升降臺(tái)就會(huì)自動(dòng)升起，將玻璃舉升脫離輸送線，其目的是當(dāng)涂膠工位沒有玻璃時(shí)，輸送線可以將一工位、二工位、三工位的玻璃直接送入涂膠工位，避免了由于四工位有玻璃而輸送線不能運(yùn)轉(zhuǎn)的問題，從而減少停線提生產(chǎn)效率。旋轉(zhuǎn)升降裝置可以通過轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)到位識(shí)別裝置，檢測轉(zhuǎn)臺(tái)是否旋轉(zhuǎn)到位。

（6）翻轉(zhuǎn)裝置由變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)帶有制動(dòng)器，在發(fā)生異常情況時(shí)，翻轉(zhuǎn)臂能在任意位置緊急停止，翻轉(zhuǎn)位置和速度可以根據(jù)實(shí)際使用情況進(jìn)行調(diào)節(jié)。翻轉(zhuǎn)裝置有自動(dòng)翻轉(zhuǎn)和手動(dòng)翻轉(zhuǎn)兩種狀態(tài)供切換。翻轉(zhuǎn)裝置采用四個(gè)真空吸盤吸附玻璃，實(shí)現(xiàn)順利可靠的真空吸著并進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。翻轉(zhuǎn)裝置設(shè)置玻璃占位檢測，檢測有玻璃時(shí)，系統(tǒng)限制裝置不會(huì)反轉(zhuǎn)。

（7）后、側(cè)窗玻璃滑臺(tái)由底座、直線滑軌、氣動(dòng)滑動(dòng)平臺(tái)組成，滑動(dòng)平臺(tái)的移動(dòng)由氣缸驅(qū)動(dòng);玻璃定位夾具置于滑動(dòng)平臺(tái)之上，主要由定位機(jī)構(gòu)、工件檢測裝置構(gòu)成。側(cè)窗玻璃被放入定位夾具后，工件檢測裝置自動(dòng)判別玻璃有無，確認(rèn)玻璃已經(jīng)到位后，滑動(dòng)平臺(tái)自動(dòng)移至涂膠工位，機(jī)器人按相應(yīng)軌跡進(jìn)行自動(dòng)涂膠。涂膠完畢后，滑動(dòng)平臺(tái)自動(dòng)返回原位，工人利用手動(dòng)吸盤取走玻璃。側(cè)窗玻璃定位夾具根據(jù)玻璃尺寸，采用層級(jí)設(shè)計(jì)，通過傳感器進(jìn)行玻璃類型識(shí)別。

（8）清膠裝置是機(jī)器人每次涂完膠后在這里完成對(duì)膠槍嘴的清理和設(shè)備自動(dòng)排膠時(shí)的槍嘴清理;清膠裝置設(shè)有專用油杯，每日工作完畢，槍嘴自動(dòng)浸入專用油杯中隔絕空氣，避免槍嘴的膠體凝固，清理頻次及間隔時(shí)間可以根據(jù)膠的性能進(jìn)行設(shè)定。

（9）底膠振動(dòng)臺(tái)由電機(jī)、減速機(jī)、擺桿機(jī)構(gòu)、相關(guān)電氣控制元件等構(gòu)成，底涂液存放置于搖擺機(jī)的搖擺臺(tái)上，通過電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)擺桿，達(dá)到搖動(dòng)底涂液的作用。

（10）玻璃上料助力裝置 采用氣動(dòng)平衡葫蘆下掛氣動(dòng)吸盤夾具抓取玻璃。為了玻璃的移動(dòng)和安裝，方便操作，采用平衡器和滑軌吊架。氣動(dòng)平衡器選用英格索蘭氣動(dòng)平衡器，型號(hào)為ZABW020120，持重90kg，吸盤夾具采用四個(gè)真空吸盤吸附玻璃，每個(gè)吸盤都由一個(gè)真空發(fā)生器組件獨(dú)立控制，并附有真空檢測傳感器，可確保玻璃不至于因?yàn)槟骋粴饴钒l(fā)生故障而失去真空突然掉下。

5 供膠系統(tǒng)

膠態(tài)采用目前性能優(yōu)良的雙組分整體固化聚氨酯膠（A/ B膠），兼容單組分濕氣固化聚氨酯膠。針對(duì)聚氨酯膠的特點(diǎn)，A膠系統(tǒng)采（圖1）用兩臺(tái)大截面的雙柱塞式壓膠泵，電控方式進(jìn)行雙泵間切換，能夠避免膠體內(nèi)產(chǎn)生氣泡的質(zhì)量缺陷，雙立柱55加侖雙桶泵機(jī)上下運(yùn)行時(shí)均可以抽膠，壓膠盤和膠管帶有加熱功能，更好地輔助柱塞泵進(jìn)行充分地吸膠和泵膠，保證膠料壓力穩(wěn)定，并且減少了活塞的運(yùn)行頻率，延長密封圈的壽命，再有系統(tǒng)為雙泵配置，一臺(tái)工作時(shí)，另一臺(tái)預(yù)熱，雙泵間可自行切換，以保證涂膠系統(tǒng)的正常工作。根據(jù)雙組分聚氨酯膠的特性及膠的配比為10：1，因此B膠系統(tǒng)采用一臺(tái)小截面的單柱塞式壓膠泵（5加侖），壓膠盤和膠管帶均有加熱功能，更好地輔助柱塞泵進(jìn)行充分的吸膠和泵膠。

6 結(jié)論

本文對(duì)擋風(fēng)玻璃和側(cè)窗玻璃涂膠工作站的應(yīng)用和原理進(jìn)行了簡述。隨著現(xiàn)代化的發(fā)展，對(duì)汽車產(chǎn)業(yè)的質(zhì)量提出更高的要求，因此自動(dòng)化、現(xiàn)代化的機(jī)械裝備會(huì)應(yīng)用得越來越多。涂膠工作站在擋風(fēng)玻璃涂膠中的應(yīng)用，可以更加有效地控制汽車玻璃安裝質(zhì)量的穩(wěn)定性、一致性，從而提供了汽車的可靠性、安全性及密封性。

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