高建森，黃尚倫

（杭州吉利汽車有限公司，浙江 杭州 311228）

涂膠是汽車制造過程中必不可少的環(huán)節(jié)，承擔(dān)著強(qiáng)度連接、密封、減震降噪等功能。目前，在汽車生產(chǎn)線上，主要通過人工涂膠方式進(jìn)行涂膠，但是，人工涂膠的質(zhì)量全靠人工熟練度來保證，因此，涂膠工位的員工都需要進(jìn)行長時間的操作培訓(xùn)，才能保證涂膠質(zhì)量合格，因此，影響了線邊的生產(chǎn)效率。機(jī)器人自動涂膠是采用機(jī)器人替代人工進(jìn)行涂膠工作，膠槍也由手動膠槍替換為自動膠槍，由于是自動化作業(yè)，按照工藝要求提前設(shè)置好單位出膠量，匹配好機(jī)器人速度，固定機(jī)器人運(yùn)行軌跡，涂膠軌跡平穩(wěn)快速。在這個過程中，并不是簡單的機(jī)器運(yùn)作，而是說，基于需要涂膠的具體對象，機(jī)器人執(zhí)行相應(yīng)的涂膠指令，接下來一系列的相關(guān)操作將展開。在實(shí)際的運(yùn)作過程中，涂膠質(zhì)量是否符合預(yù)期，還需要人工后臺檢測，一旦出現(xiàn)問題，則需要進(jìn)行及時檢修與逐步完善。

隨著汽車工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快和自動化程度的不斷提高，車身涂膠工序中，機(jī)器人自動涂膠方式正在逐步取代傳統(tǒng)的手工涂膠方式，采用機(jī)器人自動涂膠，并且對涂膠的要求也越來越高。手工涂膠受許多外在因素影響很大，例如，員工的熟練度與手法等，難以滿足更高的質(zhì)量要求。采用機(jī)器人自動涂膠能夠保證膠徑的一致性，避免因人為涂膠造成的漏膠、斷膠、膠徑變細(xì)等情況，提高涂膠效率和質(zhì)量，降低成本。本文主要對ABB 機(jī)器人與SCA 涂膠機(jī)之間互相配合應(yīng)用進(jìn)行說明。

1 機(jī)器人涂膠工位及設(shè)備組成

1.1 現(xiàn)場工位布局（圖1）

現(xiàn)場工位采用有機(jī)圍欄進(jìn)行安全防護(hù)，工位設(shè)置有安全門，用于維護(hù)、工藝等人員安全進(jìn)出。工位之間設(shè)置有安全光柵，防止人員誤闖工位。涉及涂膠工藝，因此，利用夾具將白車身進(jìn)行定位，提高涂膠精度及密封性，防止漏水等。涂膠工位主要設(shè)備有：定量機(jī)、涂膠泵、機(jī)器人、線體傳送滾床、定位夾具等。

圖1 自動涂膠工位布置圖

1.2 設(shè)備組成及主要參數(shù)

（1）ABB 機(jī)器人（圖2）。本文主要介紹ABB IRB7600-150/3.5 型號機(jī)器人，該機(jī)器人共有6 個自由度關(guān)節(jié)臂，六軸安裝有涂膠槍體。機(jī)器人負(fù)載150kg，為了達(dá)到涂膠范圍，選用臂展3500mm 長度的機(jī)器人。機(jī)器人系統(tǒng)同時集成涂膠包RobotWare-Dispens 軟件，面向?qū)ο蟮挠脩敉磕z方式編程模式。系統(tǒng)應(yīng)用編程語言類似于VB 語言的RAPID 編程語言，編程方式簡單、通俗、易懂，為各種應(yīng)用編程提供了極大便利。如圖2。同時，這項(xiàng)運(yùn)用的實(shí)際開展，會生成一系列的運(yùn)行參數(shù)，運(yùn)行參數(shù)的合理性基本上處于一個給定的范圍，如果運(yùn)行超出原先的范圍，那么，機(jī)器就會發(fā)生警報，需要后臺人員對此進(jìn)行修正與完善。

（2）涂膠設(shè)備。本文主要采用SCA 品牌涂膠設(shè)備作為案例，整個涂膠系統(tǒng)主要由泵機(jī)、泵機(jī)控制系統(tǒng)、系統(tǒng)控制器、定量機(jī)等組成。膠料由泵機(jī)從膠桶內(nèi)吸入膠管，通過膠管到達(dá)定量機(jī)。泵機(jī)控制系統(tǒng)主要控制泵機(jī)的氣壓、溫度等，系統(tǒng)控制器主要用于設(shè)置工藝參數(shù)（如溫度，出膠速度、槍閥等），同時，控制定量機(jī)的伺服系統(tǒng)。本系統(tǒng)功能完善，控制精度高，為各種涂膠應(yīng)用提供了很大便利性。詳細(xì)結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

圖2 IRB7600-150/3.5 機(jī)器人

圖3 涂膠機(jī)系統(tǒng)圖

以上兩種設(shè)備是確保涂膠機(jī)器人順利運(yùn)作的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是決定整個涂膠質(zhì)量獲得用戶滿意度的關(guān)鍵。但是，對于涂膠設(shè)備的具體運(yùn)用，還需要經(jīng)過一系列的數(shù)據(jù)的監(jiān)測、反饋、問題修復(fù)與完善來進(jìn)行考慮。等過了一段時間，涂膠設(shè)備的一些機(jī)械零件或者是執(zhí)行軟件出現(xiàn)問題，則需要考慮到它的更換或者是修復(fù)，這就意味著執(zhí)行硬件與執(zhí)行軟件之間保持高度的匹配性，是確保高效涂膠取得成功的關(guān)鍵。

2 涂膠控制原理

本文以汽車行業(yè)常用控制方式，采用西門子PLC 系統(tǒng)，控制層網(wǎng)絡(luò)為西門子Profinet，SCA 涂膠系統(tǒng)SYS6000 為ABB 機(jī)器人的從站，SCA 內(nèi)部控制網(wǎng)絡(luò)為CANBus 總線。首先，PLC 給機(jī)器人發(fā)車型程序號，機(jī)器人在獲得程序號后調(diào)用膠機(jī)涂膠軌跡程序及涂膠參數(shù)號，涂膠機(jī)根據(jù)機(jī)器人運(yùn)行速度，數(shù)模轉(zhuǎn)換后輸出模擬信號給定量驅(qū)動，控制定量機(jī)輸出的膠量。對于輸出的膠量，還需要看整個涂膠后的效果，這是一個邊監(jiān)測、邊問題反饋、邊執(zhí)行的過程。整個控制原理如圖4 所示。

3 ABB 機(jī)器人涂膠系統(tǒng)介紹

RobotWare-Dispense 是ABB 定制封裝的涂膠程序。該軟件包提供各種不同類型的應(yīng)用，如黏合和密封等。涂膠包的應(yīng)用提供了快速和準(zhǔn)確的定位，結(jié)合靈活的控制，通過數(shù)模轉(zhuǎn)換進(jìn)行通訊。該軟件包為客戶應(yīng)用提供廣泛定制。

圖4 涂膠機(jī)系統(tǒng)圖

3.1 涂膠量的反饋原理

涂膠量的控制主要依靠定量機(jī)伺服電機(jī)來實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)涂膠。定量機(jī)通過伺服電機(jī)控制活塞桿吐出膠料。膠機(jī)控制器讀取機(jī)器人線速度模擬量信號，將機(jī)器人線速度轉(zhuǎn)換為0 ～10V 模擬量信號，根據(jù)工藝設(shè)定的流量進(jìn)行涂膠。原理圖如圖5。

圖5 涂膠閉環(huán)控制原理圖

例如，涂膠包設(shè)定機(jī)器人參考速度為500mm/s，對應(yīng)的模擬量信號為10V；工藝要求膠徑直徑為3mm，則流量設(shè)定為3.5cm3/s；當(dāng)機(jī)器人全速運(yùn)行時發(fā)出10V 的模擬量信號，實(shí)際流量為3.5cm3/s；機(jī)器人在轉(zhuǎn)彎處，速度降為100mm/s，則實(shí)際流量自動調(diào)整為0.7cm3/s。

3.2 涂膠機(jī)器人參數(shù)配置

ABB 針對不同的應(yīng)用主要開發(fā)出兩種流量控制應(yīng)用，一種為模擬量常量為固定值，以固定流量及固定機(jī)器人速度進(jìn)行涂膠，另一種為模擬量流量按照機(jī)器人速度進(jìn)行匹配的方式，當(dāng)模擬量常量為固定值時，手動低速調(diào)試設(shè)備涂膠出膠量過大，進(jìn)而產(chǎn)生溢膠，影響調(diào)試效果，而采取模擬量流量與機(jī)器人速度匹配模式可杜絕此問題發(fā)生。因此，在實(shí)際應(yīng)用過程中，大都選取第二種類型的應(yīng)用。以下例子主要介紹第二種應(yīng)用方式下，ABB 機(jī)器人主要參數(shù)設(shè)置參考。

需要將flow1_type 設(shè)置為TCP speed proportional模式后，涂膠匹配才會生效。

根據(jù)給定的測試數(shù)據(jù)，在實(shí)際的操作過程中會有一個上行區(qū)間，也有一個下行區(qū)間，那么，在這個上下行區(qū)間的范圍內(nèi)運(yùn)行，則表明涂膠機(jī)器人的運(yùn)作是合理的；如果運(yùn)行數(shù)據(jù)超出了這個給定的范圍，那么，就需要工作人員及時進(jìn)行修正。修正的問題參數(shù)需要導(dǎo)入問題數(shù)據(jù)庫，以便于問題數(shù)據(jù)庫與修正數(shù)據(jù)庫之間進(jìn)行問題的對應(yīng)處理，通過一鍵系統(tǒng)操作，確保執(zhí)行正確率的最大化。這是對原有涂膠機(jī)器人問題數(shù)據(jù)修復(fù)以及后續(xù)的工作執(zhí)行效率完善的一項(xiàng)重要性基礎(chǔ)。

4 涂膠現(xiàn)場應(yīng)用

在涂膠應(yīng)用中，影響整車密封性、噪音、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的主要是涂膠的質(zhì)量。焊接車間為了提高涂膠質(zhì)量，要求機(jī)器人速度低于300mm/s，因此，涂膠參考速度設(shè)置300mm/s。在應(yīng)用涂膠量與機(jī)器人速度匹配過程中我們進(jìn)行了相關(guān)測試，從以下的數(shù)據(jù)我們可以看到，機(jī)器人內(nèi)部對應(yīng)100%模擬量輸出的實(shí)際速度為100×100÷35=285mm/s，當(dāng)機(jī)器人速度超過285mm/s 后，模擬量均按照100%的上限制輸出。測試數(shù)據(jù)如圖6。

序號 機(jī)器人速度/（mm/s） 輸出模擬量百分比1 100 35 2 200 70 3 300 100 4 400 100 5 500 100

圖6 涂膠速度與機(jī)器人速度測試數(shù)據(jù)

5 結(jié)語

涂膠工藝在白車身廣泛應(yīng)用，涂膠的均勻性直接影響整車的質(zhì)量，每段膠能夠采取有效控制。目前，公司在制車型所采用的SCA 自動涂膠系統(tǒng)不僅擁有傳統(tǒng)人工涂膠難以比擬的均勻性和良好的涂膠質(zhì)量，采用最新技術(shù)涂膠軌跡監(jiān)測功能，識別涂膠過程中的漏膠、不均勻等缺陷，達(dá)到預(yù)期效果，提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)全過程高度自動化。本文從涂膠工藝、涂膠精度、ABB 機(jī)器人應(yīng)用等多方面入手，深入研究機(jī)器人速度與涂膠速度匹配應(yīng)用，為今后更加深入地利用好自動涂膠技術(shù)提供了參考依據(jù)，為汽車行業(yè)涂膠質(zhì)量控制打下了堅實(shí)的基礎(chǔ)。