汽車風(fēng)窗自動(dòng)化涂膠裝配系統(tǒng)的應(yīng)用

王登峰，趙 輩，姬大鵬，趙斌斌（.河南廣播電視大學(xué)，河南 鄭州 450000；.奇瑞汽車河南有限公司，河南 開(kāi)封 475000）

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汽車風(fēng)窗自動(dòng)化涂膠裝配系統(tǒng)的應(yīng)用

王登峰1，趙 輩2，姬大鵬2，趙斌斌2
（1.河南廣播電視大學(xué)，河南 鄭州 450000；2.奇瑞汽車河南有限公司，河南 開(kāi)封 475000）

摘 要：本文主要針對(duì)總裝車間前后風(fēng)擋涂膠系統(tǒng)的方案規(guī)劃、效率提升、質(zhì)量改進(jìn)、應(yīng)用調(diào)試、故障排查等方面進(jìn)行比較全面的總結(jié).

關(guān)鍵詞：涂膠；效率；安裝

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，各種新技術(shù)、新工藝得到了廣泛的應(yīng)用和推廣，汽車工業(yè)的生產(chǎn)模式已經(jīng)發(fā)生了很大的變化，先進(jìn)的汽車生產(chǎn)企業(yè)，包括乘用車、微車、輕卡、商用車各系列都采用不同形式的自動(dòng)化作業(yè)設(shè)備和生產(chǎn)實(shí)施，在過(guò)去的生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程中，汽車風(fēng)窗玻璃一直采用人工涂膠及人工吸盤(pán)搬運(yùn)上件的方式，人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，同時(shí)涂膠工藝不規(guī)范，風(fēng)擋玻璃裝配一致性差，本文主要結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，對(duì)風(fēng)擋玻璃自動(dòng)化涂膠及機(jī)械手上件系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行總結(jié).

1 風(fēng)擋自動(dòng)化涂膠裝配系統(tǒng)

總裝是整車四大工藝最后一道關(guān)鍵工序，主要實(shí)施線束、儀表、內(nèi)飾、動(dòng)力總成、外飾等裝配，以及進(jìn)行整車各項(xiàng)性能測(cè)試驗(yàn)證確保整車交付質(zhì)量，按照車身上線實(shí)施內(nèi)飾工段裝配，主要作業(yè)內(nèi)容是室內(nèi)線束、頂蓬、車門(mén)附件及護(hù)板、儀表臺(tái)相關(guān)件、燈具、整車玻璃、座椅等，底盤(pán)工段主要實(shí)施發(fā)動(dòng)機(jī)合裝、副車架、燃油管路等，同時(shí)總裝檢測(cè)線實(shí)施車輪定位、側(cè)滑、燈光、速度、制動(dòng)、排放等檢測(cè)以及通過(guò)路試動(dòng)態(tài)檢驗(yàn)，對(duì)汽車的各項(xiàng)行駛性能、動(dòng)力性、制動(dòng)性、穩(wěn)定性、操縱性進(jìn)行檢驗(yàn)，最終保證整車合格下線，在總裝生產(chǎn)過(guò)程中，前后風(fēng)擋玻璃涂膠裝配是非常重要的環(huán)節(jié)，風(fēng)擋玻璃約重12KG，并且尺寸偏大，如何快捷、高效、低負(fù)荷裝配是總裝工程設(shè)計(jì)必須考慮要點(diǎn)，風(fēng)擋自動(dòng)化涂膠裝配系統(tǒng)被工程師作為總裝工藝規(guī)劃的首先.

1.1 風(fēng)擋玻璃涂膠定位

風(fēng)擋玻璃自動(dòng)涂膠時(shí)需要用工裝夾具定位,然后用真空吸盤(pán)固定,即將玻璃在空間X、Y、Z方向精確定位.根據(jù)設(shè)計(jì)方式的不同,常用的風(fēng)擋玻璃工裝夾具有平面回轉(zhuǎn)式、水平回轉(zhuǎn)式,但是以上兩種方式存在的致命弱點(diǎn)就是工裝夾具只是根據(jù)特定規(guī)格型號(hào)的玻璃設(shè)計(jì)的,不能滿足汽車生產(chǎn)廠家多品種混線生產(chǎn)的需要.而本套系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要一套涂膠工作站同時(shí)完成10種不同規(guī)格型號(hào)玻璃的涂膠，所以根據(jù)以上情況設(shè)計(jì)制造出一套玻璃自動(dòng)對(duì)中識(shí)別裝置（圖1）,可以對(duì)不同規(guī)格型號(hào)的玻璃進(jìn)行自動(dòng)對(duì)中識(shí)別,提高生產(chǎn)的柔性.這種方式風(fēng)擋玻璃水平放置,由前一道工序傳送過(guò)來(lái)的玻璃,自動(dòng)落入精密自動(dòng)對(duì)中臺(tái)中；超聲波檢測(cè)器（6）檢測(cè)出玻璃的存在后,氣動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)X軸對(duì)中識(shí)別夾緊桿（3）和Y軸對(duì)中識(shí)別夾緊桿.

圖1 風(fēng)擋玻璃對(duì)中臺(tái)

1.2 風(fēng)擋玻璃機(jī)器人涂膠

機(jī)器人涂膠工作站平面布局如圖2所示.本工作站共分5個(gè)工位,包括安全圍欄、預(yù)對(duì)中裝置、1/4托盤(pán)回送滑軌、精密自動(dòng)對(duì)中臺(tái)、自動(dòng)翻轉(zhuǎn)臺(tái)、托架回轉(zhuǎn)臺(tái)、轉(zhuǎn)運(yùn)托架、清槍裝置、機(jī)器人、自動(dòng)輸送帶.風(fēng)擋玻璃涂膠技術(shù)要求，玻璃膠截面形狀為等邊三角形,寬（8±1）mm,高（13±1）mm；前風(fēng)擋玻璃規(guī)格型號(hào)共有5種,最大尺寸為1500mm×1150mm；后風(fēng)擋玻璃規(guī)格型號(hào)共有5種,最大尺寸為1500mm× 800mm；左右三角窗規(guī)格型號(hào)共有兩種,最大尺寸為300mm×200mm×150mm，最小尺寸為 650× 450mm

機(jī)器人涂膠工作站的工作方式采用自動(dòng)輸送帶往復(fù)步進(jìn)式工作方式,從玻璃放入工位1到玻璃涂膠后在工位5取出共分為5個(gè)工位,工位1用于人工上件及人工刷涂底膠；工位2用于完成底膠的晾干工作；工位3為夾具對(duì)中定位工位,工位4對(duì)不同規(guī)格型號(hào)的玻璃進(jìn)行識(shí)別；工位5為涂膠后玻璃下件工位,設(shè)置自動(dòng)翻轉(zhuǎn)臺(tái),將涂膠后的玻璃自動(dòng)翻轉(zhuǎn)90°,同步帶驅(qū)動(dòng)滑塊上的轉(zhuǎn)運(yùn)托架在線性滑軌上運(yùn)動(dòng),完成玻璃在5個(gè)工位間的轉(zhuǎn)運(yùn)和定位工作.

圖2 機(jī)器人涂膠工作站

1.3 正確的涂膠結(jié)構(gòu)及方式

膠形是三角形或梯形，高13—15mm，底寬8—10mm，要求膠形均勻一致，表面光潔，無(wú)氣泡.要保證正確的膠形，主要控制以下幾個(gè)要素：1.膠嘴的形狀；膠嘴是塑料材質(zhì)，能夠?qū)㈤_(kāi)口剪成三角形或梯形.2.槍頭運(yùn)行速度要合適；運(yùn)行過(guò)慢過(guò)快都會(huì)影響膠高和膠寬.3.穩(wěn)定的出膠速度；在一定的溫度和壓力下能夠使出膠速度保持穩(wěn)定，同時(shí)溫度及壓力對(duì)膠的粘稠度有影響，出膠管能夠進(jìn)行加熱，保持一定的溫度，用伺服電機(jī)帶動(dòng)齒輪泵實(shí)現(xiàn)膠的定量供給.4.快速的控制響應(yīng)；選用機(jī)械式控制閥，需要在起始涂膠處和斷膠處迅速的開(kāi)關(guān)閥門(mén)進(jìn)行出膠的控制，這樣才能保證膠的交界處不會(huì)由于膠量過(guò)多造成溢膠.5.槍頭的清潔；在槍頭不使用的情況下，要將槍頭放進(jìn)凡士林中，保證槍頭內(nèi)的膠不會(huì)遇水汽固化造成出膠的變形.

圖3 涂膠結(jié)構(gòu)示意

1.4 正確的涂膠軌跡

需要結(jié)合底漆的涂抹位置，風(fēng)擋膠條的位置進(jìn)行涂膠，使裝配后與鈑金接觸良好，密封性良好，沒(méi)有溢膠現(xiàn)象.要有正確的軌跡需要以下幾個(gè)要素：1.膠槍的自由度；膠槍要有移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度，在順著風(fēng)擋形狀進(jìn)行涂膠時(shí)，有直線的涂膠需要左右移動(dòng)的自由度，在弧面涂膠時(shí)需要上下移動(dòng)的自由度，在轉(zhuǎn)角處需要轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度.膠槍具有三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)，同時(shí)采用平衡吊吊掛膠管，繞圈吊掛膠管的方式實(shí)現(xiàn)膠槍的自由度.2.涂膠軌跡一致；在涂膠前會(huì)使用玻璃清潔劑進(jìn)行清潔和活化，之后涂底漆，最后要按照底漆的痕跡，沿著風(fēng)擋膠條進(jìn)行涂膠.

1.5 翻轉(zhuǎn)輸送機(jī)構(gòu)

在涂膠系統(tǒng)下件工位的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)處增加一臺(tái)升降機(jī)，翻轉(zhuǎn)機(jī)將風(fēng)擋玻璃旋轉(zhuǎn)180℃，放置到升降機(jī)上，升降機(jī)（氣缸驅(qū)動(dòng)）接受到風(fēng)擋到位信號(hào)后，吸盤(pán)開(kāi)始吸附玻璃.升降機(jī)吸附玻璃時(shí)，有真空監(jiān)測(cè)裝置，當(dāng)真空值達(dá)到設(shè)定的安全真空值時(shí)，設(shè)備給翻轉(zhuǎn)機(jī)一個(gè)信號(hào)，翻轉(zhuǎn)機(jī)的吸盤(pán)開(kāi)始釋放.翻轉(zhuǎn)機(jī)完全釋放后，升降機(jī)開(kāi)始將玻璃頂升，當(dāng)檢測(cè)到位置開(kāi)關(guān)時(shí)，給翻轉(zhuǎn)機(jī)信號(hào)，翻轉(zhuǎn)機(jī)可以翻轉(zhuǎn)回去，頂升到位后，移栽機(jī)開(kāi)始吸附風(fēng)擋，移栽機(jī)具有真空檢測(cè)裝置，有數(shù)顯表顯示真空值，真空值達(dá)到設(shè)定值后，升降機(jī)吸盤(pán)開(kāi)始釋放，釋放后開(kāi)始下降，升降機(jī)下降到位置開(kāi)關(guān)時(shí)給移栽機(jī)信號(hào)，移栽機(jī)開(kāi)始向線體中心移動(dòng)（電機(jī)驅(qū)動(dòng)）到線體中心先減速后停止，同時(shí)有鎖止氣缸鎖住.此時(shí)操作人員按隨行按鈕使其與車身同時(shí)向同一個(gè)方向運(yùn)行，當(dāng)?shù)竭_(dá)合適工位后按前進(jìn)、后退按鈕調(diào)整與車身的X方向位置（設(shè)備處于平衡，同時(shí)Z向鎖止氣缸打開(kāi)），然后按平衡按鈕，兩人同時(shí)將風(fēng)擋拉下來(lái)（氣缸作動(dòng)力升降），進(jìn)行安裝.安裝完成后按釋放按鈕，設(shè)備通過(guò)導(dǎo)向升到小車時(shí)，同時(shí)Z向鎖止氣缸伸出鎖住，設(shè)備開(kāi)始返回（返回時(shí)，同時(shí)沿X、Y方向返回原點(diǎn)）

風(fēng)擋玻璃裝配機(jī)械手與機(jī)器人涂膠系統(tǒng)結(jié)合在一起，具備將涂膠后的風(fēng)擋玻璃自動(dòng)翻轉(zhuǎn)、舉升、對(duì)接、輸送到生產(chǎn)線玻璃安裝工位（到位后人工手扶機(jī)械手安裝玻璃）、安裝后自動(dòng)返回的全自動(dòng)玻璃裝運(yùn)裝配線.

圖4 風(fēng)擋裝配機(jī)械手系統(tǒng)

1.6 風(fēng)擋機(jī)械手設(shè)備運(yùn)行

風(fēng)擋機(jī)械手采用吸盤(pán)方式吸附風(fēng)擋玻璃，操作人員按隨行按鈕使其與車身同時(shí)向同一個(gè)方向運(yùn)行，當(dāng)?shù)竭_(dá)合適工位后按前進(jìn)、后退按鈕調(diào)整與車身的X方向位置（設(shè)備處于平衡，同時(shí)Z向鎖止氣缸打開(kāi)），然后按平衡按鈕，兩人同時(shí)將風(fēng)擋拉下來(lái)（氣缸作動(dòng)力升降），進(jìn)行安裝.安裝完成后按釋放按鈕，設(shè)備通過(guò)導(dǎo)向升到小車時(shí)，同時(shí)Z向鎖止氣缸伸出鎖住，設(shè)備開(kāi)始返回（返回時(shí)，同時(shí)沿X、Y方向返回原點(diǎn)），通過(guò)自動(dòng)運(yùn)行方式，與風(fēng)擋舉升機(jī)構(gòu)對(duì)接，對(duì)接后通過(guò)空中導(dǎo)軌運(yùn)送風(fēng)擋至生產(chǎn)線上指定裝配位置后停止，跟車隨行，人工控制按鈕，將玻璃下降到一定高度，進(jìn)行手工裝配，裝配完成，人工確認(rèn)后，吸盤(pán)自動(dòng)提升，輔助裝置沿著軌道自動(dòng)運(yùn)行至下件工位，整個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)裝配前后風(fēng)擋過(guò)程120秒的節(jié)拍.

1.7 風(fēng)擋機(jī)械手設(shè)備聯(lián)鎖

風(fēng)擋機(jī)械手隨線滑移過(guò)程中，必須在導(dǎo)軌運(yùn)行末端設(shè)三級(jí)安全保護(hù)開(kāi)關(guān)，第一級(jí)用作到位預(yù)警檢測(cè)，設(shè)備報(bào)警但生產(chǎn)線不停線；第二級(jí)用作限位檢測(cè)，在機(jī)械手將要到達(dá)極限位置時(shí)（1000mm-800mm-500mm），設(shè)備報(bào)警且線體停止運(yùn)行；第三級(jí)功能與第二級(jí)功能相同，但當(dāng)機(jī)械手已達(dá)到極限位置時(shí)（導(dǎo)軌末端），設(shè)備進(jìn)行報(bào)警、機(jī)械手停止動(dòng)作且線體停止運(yùn)行，待裝配完成后，方可解鎖停線裝置.在無(wú)車輛裝配或無(wú)風(fēng)擋進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)，機(jī)械手停止在舉升機(jī)上方的，待涂膠機(jī)工作后，機(jī)械手方可進(jìn)行正常工作；生產(chǎn)線因意外狀況停線時(shí)，會(huì)發(fā)出相關(guān)信號(hào)，行走機(jī)構(gòu)可截取或接受此信號(hào)，做出及時(shí)停止（人工可進(jìn)行裝配操作），相反則正常工作.

1.8 風(fēng)擋玻璃裝配

風(fēng)擋玻璃裝配通過(guò)人工將風(fēng)窗玻璃搬動(dòng)到移動(dòng)滾床上，設(shè)備自動(dòng)識(shí)別風(fēng)擋曲面，設(shè)置自動(dòng)涂膠軌跡進(jìn)行涂膠.并快速移動(dòng)下道工序，設(shè)備自動(dòng)吸附翻轉(zhuǎn).自動(dòng)風(fēng)擋機(jī)械手進(jìn)行將風(fēng)擋快速空中移動(dòng)到裝配車輛上方.通過(guò)兩人配合調(diào)整自動(dòng)風(fēng)擋機(jī)械手，對(duì)準(zhǔn)車身定位孔進(jìn)行裝配風(fēng)擋，裝配后釋放機(jī)械手放行按鈕，設(shè)備自行下道工序吸附操作，人員對(duì)風(fēng)擋粘貼固定輔具.結(jié)合車身內(nèi)飾一次裝配順序，分布車身左右兩側(cè)空間區(qū)域，為考慮車身支架高度加上車身高度以及物流SPS排序小車?yán)瓌?dòng)器具，所設(shè)置踏臺(tái)高度必須保證前風(fēng)擋玻璃上部位方向定位與生產(chǎn)線車身X負(fù)向一致，后風(fēng)擋玻璃上部位方向與生產(chǎn)線車身X正向一致等因素，車身左右塌臺(tái)設(shè)計(jì)尺寸為10米（長(zhǎng)）*0.9米（寬）*0.3米（高），靠近物流通道的踏臺(tái)尺寸為6米（長(zhǎng)）*0.9米（寬）*0.4米（高），踏臺(tái)間距尺寸為1.6米.物流通道區(qū)域踏臺(tái)設(shè)計(jì)結(jié)合物流SPS排序小車生產(chǎn)，需將踏臺(tái)懸空規(guī)避工藝支架拉動(dòng)簡(jiǎn)易排序車輛同該車身同步操作，踏臺(tái)下方懸空0.25米.

圖5 風(fēng)擋玻璃安裝作業(yè)

通過(guò)人員裝配和自動(dòng)機(jī)械手裝配效率對(duì)比：1.使用機(jī)械臂進(jìn)行裝配可有效降低單車作業(yè)工時(shí)25s，使生產(chǎn)線開(kāi)展具有更大的柔和性，可承受更高的生產(chǎn)節(jié)拍要求.2.單車可減少員工上下塌臺(tái)次數(shù)，路程4m（風(fēng)擋重量17KG），可有效降低員工勞動(dòng)強(qiáng)度.裝配后能有效的自檢，通過(guò)車型各個(gè)工序檢驗(yàn)，能有效保證整車密封測(cè)試試驗(yàn)，保證市場(chǎng)客戶的可靠性、耐久性.

2 總結(jié)

本文對(duì)汽車涂膠系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行闡述，針對(duì)涂膠系統(tǒng)機(jī)械化建設(shè)、涂膠精準(zhǔn)性、多車型混線生產(chǎn)各種玻璃差異識(shí)別等徹底解決因風(fēng)擋裝配困難盲區(qū)大造成左右裝配不良影響外觀.杜絕人工手動(dòng)涂膠裝配整車一致性差，降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)提高生產(chǎn)效率2倍以上，對(duì)整車密封得到有效控制，最大限度保證了產(chǎn)品質(zhì)量.

參考文獻(xiàn)：

〔1〕竺從勝.汽車風(fēng)窗玻璃的粘接安裝.汽車與配件，2000（3）.

〔2〕賈海龍.淺談分步式汽車風(fēng)窗玻璃上線系統(tǒng).汽車制造業(yè)，2011（20）.

〔3〕田兵.汽車擋風(fēng)玻璃涂膠機(jī)器人設(shè)備可靠性改進(jìn)［J］.汽車工藝與材料，2004（10）.

〔4〕馬可，張波.機(jī)器人在汽車擋風(fēng)玻璃自動(dòng)涂膠系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.華北科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2007（01）.

〔5〕王健強(qiáng)，劉寶柱，任玉峰，王長(zhǎng)潤(rùn).基于雙目視覺(jué)的汽車風(fēng)擋玻璃智能涂膠系統(tǒng)研究.組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2010（01）.

中圖分類號(hào)：TP241

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-260X（2016）05-0060-03

收稿日期：2016-01-14