淺談玻璃涂膠工作站的設(shè)計應(yīng)用

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，特引入機器人涂膠工作站。機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。

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

中圖分類號：U465.9 ?文獻標(biāo)識碼：A ?文章編號：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線通過空中進行轉(zhuǎn)接，為了減少外界因素對粘接膠的性能影響，將涂膠工作站布置在B線的起始位置。機器人涂膠工作站的平面布局圖，本工作站分為2個部分，擋風(fēng)玻璃輸送線和側(cè)、后窗滑臺，前擋風(fēng)玻璃輸送線由玻璃上線底涂、底涂烘干、自動對中、自動翻轉(zhuǎn)，玻璃采用豎向輸送方式雙皮帶輸送。側(cè)、后窗玻璃滑臺由底座、直線滑軌、氣動滑動平臺組成，滑動平臺的移動由氣缸驅(qū)動。

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)格型號有4種，最大尺寸625X447mm;后窗玻璃規(guī)格型號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)玻璃的自動對中，機器人按照預(yù)定的路徑對玻璃進行涂膠作業(yè)，四工位為下件工位，自動翻轉(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械臂抓取玻璃并進行裝配。在完成三工位的玻璃涂膠作業(yè)后，側(cè)、后窗滑臺的玻璃已在工位等待，機器人通過玻璃放置位置的傳感器進行自動識別玻璃型號，按照預(yù)定的路徑對玻璃進行涂膠作業(yè)，作業(yè)完成后的玻璃通過滑臺送出涂膠區(qū)域，人工通過手工吸盤進行玻璃的抓取并完成裝配作業(yè)。

3 機器人

機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。因此涂膠機器人需具有6個自由度， 如圖2。ABB IRB6700-205機器人采用的新型交流伺服電機，具有結(jié)構(gòu)緊湊、高輸出、響應(yīng)快、高可靠性等特點，具有了良好的運動空間和高的穩(wěn)定性，以及可以適應(yīng)各種涂膠工藝姿態(tài)的性能。同時，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0.05mm，以及較高的軌跡重復(fù)精度達0.08mm，這樣可以有效保證涂膠的精度及膠型精度。此機器人工作半徑3200mm，最大承載150KG。通過在線示教，可對不同類型、不同規(guī)格尺寸的工件進行程序的編輯作業(yè)，由于使用傳感器判別工件的規(guī)格型號，特別適用于多種型號工件的混線生產(chǎn)。

4 機械結(jié)構(gòu)

機械結(jié)構(gòu)主要包含自動皮帶傳送系統(tǒng)、上料旋轉(zhuǎn)升降臺、底涂烘干風(fēng)幕、玻璃對中識別裝置、升降臺、翻轉(zhuǎn)裝置、側(cè)窗滑臺、清膠裝置、底膠振動臺、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）玻璃自動輸送系統(tǒng)采用同步帶輸送步進式線形式，由驅(qū)動裝置、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)速電機驅(qū)動，一次送四個工位，輸送時運行平穩(wěn)、無抖動、無爬行現(xiàn)象。速度范圍15m/min～25m/min（可調(diào)），工位間輸送時間約為8秒。

（2）上料旋轉(zhuǎn)升降裝置與對中裝置配合使用。主要由轉(zhuǎn)臺、真空吸盤組件、升降裝置、轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)到位識別裝置、定位裝置和底架構(gòu)成。當(dāng)轉(zhuǎn)臺上有玻璃時，真空吸盤自動把玻璃固定在旋轉(zhuǎn)臺上，可實現(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)臺旋轉(zhuǎn)到位識別裝置檢測轉(zhuǎn)臺是否旋轉(zhuǎn)到位。

（3）底涂烘干風(fēng)幕主要由工業(yè)熱風(fēng)幕負責(zé)對玻璃底涂進行快速烘干，烘干時間設(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）玻璃對中識別裝置主要由對中定位裝置、升降架、到位開關(guān)、位移傳感器、玻璃測量平臺和真空吸盤組件構(gòu)成。玻璃對中定位裝置由工件對中機構(gòu)、定位支柱及工件到位開關(guān)等構(gòu)成，負責(zé)對工件進行精確定位，以彌補由于工件的尺寸誤差對涂膠軌跡的影響，以利于機器人對工件的正確涂膠。對中裝置采用的是小齒隙雙齒條相對作用的玻璃對中裝置。玻璃對中裝置帶有品種識別裝置，通過位移傳感器自動識別玻璃的品種。協(xié)調(diào)機器人執(zhí)行不同的涂膠程序。玻璃對中裝置的長度方向測量范圍：700mm～2300mm，寬度測量范：400mm～1200mm，重復(fù)對中精≤0.2mm，膠型精度≤0.5mm，滿足不同產(chǎn)品型號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，升降臺就會自動升起，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，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)臺旋轉(zhuǎn)到位識別裝置，檢測轉(zhuǎn)臺是否旋轉(zhuǎn)到位。

（6）翻轉(zhuǎn)裝置由變頻電機驅(qū)動，電機帶有制動器，在發(fā)生異常情況時，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)實際使用情況進行調(diào)節(jié)。翻轉(zhuǎn)裝置有自動翻轉(zhuǎn)和手動翻轉(zhuǎn)兩種狀態(tài)供切換。翻轉(zhuǎn)裝置采用四個真空吸盤吸附玻璃，實現(xiàn)順利可靠的真空吸著并進行翻轉(zhuǎn)。翻轉(zhuǎn)裝置設(shè)置玻璃占位檢測，檢測有玻璃時，系統(tǒng)限制裝置不會反轉(zhuǎn)。

（7）后、側(cè)窗玻璃滑臺由底座、直線滑軌、氣動滑動平臺組成，滑動平臺的移動由氣缸驅(qū)動;玻璃定位夾具置于滑動平臺之上，主要由定位機構(gòu)、工件檢測裝置構(gòu)成。側(cè)窗玻璃被放入定位夾具后，工件檢測裝置自動判別玻璃有無，確認玻璃已經(jīng)到位后，滑動平臺自動移至涂膠工位，機器人按相應(yīng)軌跡進行自動涂膠。涂膠完畢后，滑動平臺自動返回原位，工人利用手動吸盤取走玻璃。側(cè)窗玻璃定位夾具根據(jù)玻璃尺寸，采用層級設(shè)計，通過傳感器進行玻璃類型識別。

（8）清膠裝置是機器人每次涂完膠后在這里完成對膠槍嘴的清理和設(shè)備自動排膠時的槍嘴清理;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，清理頻次及間隔時間可以根據(jù)膠的性能進行設(shè)定。

（9）底膠振動臺由電機、減速機、擺桿機構(gòu)、相關(guān)電氣控制元件等構(gòu)成，底涂液存放置于搖擺機的搖擺臺上，通過電機轉(zhuǎn)動驅(qū)動擺桿，達到搖動底涂液的作用。

（10）玻璃上料助力裝置 采用氣動平衡葫蘆下掛氣動吸盤夾具抓取玻璃。為了玻璃的移動和安裝，方便操作，采用平衡器和滑軌吊架。氣動平衡器選用英格索蘭氣動平衡器，型號為ZABW020120，持重90kg，吸盤夾具采用四個真空吸盤吸附玻璃，每個吸盤都由一個真空發(fā)生器組件獨立控制，并附有真空檢測傳感器，可確保玻璃不至于因為某一氣路發(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。針對聚氨酯膠的特點，A膠系統(tǒng)采（圖1）用兩臺大截面的雙柱塞式壓膠泵，電控方式進行雙泵間切換，能夠避免膠體內(nèi)產(chǎn)生氣泡的質(zhì)量缺陷，雙立柱55加侖雙桶泵機上下運行時均可以抽膠，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行頻率，延長密封圈的壽命，再有系統(tǒng)為雙泵配置，一臺工作時，另一臺預(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行充分的吸膠和泵膠。

6 結(jié)論

本文對擋風(fēng)玻璃和側(cè)窗玻璃涂膠工作站的應(yīng)用和原理進行了簡述。隨著現(xiàn)代化的發(fā)展，對汽車產(chǎn)業(yè)的質(zhì)量提出更高的要求，因此自動化、現(xiàn)代化的機械裝備會應(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。

參考文獻

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