摘要：汽車變速箱的結(jié)合面形狀復(fù)雜，寬度較小，多涂密封膠會(huì)造成浪費(fèi)，膠線過細(xì)涂膠不足會(huì)造成密封不好，發(fā)生泄漏。本文利用機(jī)器人控制方便，執(zhí)行動(dòng)作靈活，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜空間軌跡控制等特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了對(duì)汽車變速箱密封蓋自動(dòng)涂膠系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，保證了涂膠的均勻性、一致性及準(zhǔn)確的涂敷位置，有效的提高了產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率。
北京深隆科技有限公司的主要產(chǎn)品及服務(wù)為機(jī)器人智能涂裝線、工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用及成套裝備、涂裝自動(dòng)化生產(chǎn)線集成三大系列，以解放低端勞動(dòng)力、改善有害工作環(huán)境為導(dǎo)向，以工業(yè)機(jī)器人集成應(yīng)用為基礎(chǔ)，以行業(yè)應(yīng)用的個(gè)性化方案定制為核心，業(yè)務(wù)領(lǐng)域包括3C產(chǎn)品、汽車零部件等表面處理、重工、航空、新能源等行業(yè)。產(chǎn)品包括：工業(yè)機(jī)器人噴涂生產(chǎn)線，自動(dòng)涂裝生產(chǎn)線，全自動(dòng)點(diǎn)涂膠機(jī)器人, 自動(dòng)上下料機(jī)器人 自動(dòng)玻璃點(diǎn)涂膠機(jī)器人，自動(dòng)鎖鏍絲機(jī)器人，自動(dòng)上下料機(jī)器人、 CCD視覺定位鎖鏍絲機(jī),工業(yè)機(jī)器人配件、機(jī)器人工裝，夾具，氣動(dòng)夾具，氣動(dòng)工裝，氣動(dòng)模具，裝配夾具，裝配卡具等。技術(shù)咨詢：18001130868 18001197956
0 前言
隨著汽車制造業(yè)的飛速發(fā)展，汽車各部件的密封問題已成為汽車制造業(yè)不斷改進(jìn)的問題之一，亦是提高產(chǎn)品質(zhì)量贏得消費(fèi)者的關(guān)鍵。以往采取各種密封墊來解決該問題，但隨著涂膠技術(shù)在國(guó)內(nèi)的廣泛應(yīng)用，在內(nèi)燃機(jī)油底殼的結(jié)合面、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的油底殼和齒輪蓋結(jié)合處，用密封膠代替了以往常用的密封件墊圈，實(shí)現(xiàn)了“以膠代墊”。但現(xiàn)今存在的涂膠技術(shù)多數(shù)是采用手工涂膠，手工涂膠雖然操作簡(jiǎn)單，卻存在涂膠不均勻及效率低的現(xiàn)象，影響了密封效果。若采用自動(dòng)涂膠，不但涂膠均勻，保證了質(zhì)量，而且大大提高了生產(chǎn)效率。
汽車變速箱的結(jié)合面形狀復(fù)雜，結(jié)合面寬度較小，生產(chǎn)節(jié)奏快，多涂密封膠會(huì)造成浪費(fèi)，膠線過細(xì)涂膠不足會(huì)造成密封不好，發(fā)生泄漏。且不同材質(zhì)、不同氣候環(huán)境也會(huì)影響施膠工藝。因此，設(shè)計(jì)精確的工藝方案以及自動(dòng)化的涂膠設(shè)備，可以有效杜絕泄漏，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。
機(jī)器人系統(tǒng)在當(dāng)今汽車制造和復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。本文實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人在汽車變速箱密封蓋自動(dòng)涂膠應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)、涂膠系統(tǒng)、操作系統(tǒng)以及安全保護(hù)系統(tǒng)。
1 涂膠系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)汽車變速箱的自動(dòng)涂膠工作流程，其原理如圖1 所示，主要包括機(jī)械系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、供膠系統(tǒng)及安全設(shè)置。機(jī)械系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人底座和變速箱蓋的定位設(shè)計(jì)，電氣系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人控制系統(tǒng)及主控制系統(tǒng)的控制，供膠系統(tǒng)主要由氣壓系統(tǒng)控制供膠泵實(shí)現(xiàn)自動(dòng)供膠，最后考慮到系統(tǒng)的安全性設(shè)置了安全光柵等保護(hù)環(huán)節(jié)。
2 機(jī)器人涂膠工作站
依據(jù)該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人涂膠系統(tǒng)工作站的設(shè)計(jì)。本工作站包括機(jī)器人系統(tǒng)、工作流程線、供膠系統(tǒng)以及安全光柵。此外，機(jī)器人控制柜用于實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的實(shí)時(shí)控制，主控制柜實(shí)現(xiàn)整個(gè)涂膠工作站的控制。工作站設(shè)計(jì)如圖2 所示。在設(shè)計(jì)過程中主要考慮以下幾個(gè)問題。
① 由于汽車變速箱密封蓋結(jié)合面比較復(fù)雜，因此涂膠軌跡執(zhí)行機(jī)構(gòu)必須具有6 個(gè)自由度。本系統(tǒng)采用瑞士ABB 公司生產(chǎn)的IRB2400/16 型機(jī)器人, 機(jī)器人持重10kg, 涂膠嘴固定于機(jī)器人執(zhí)行末端對(duì)密封蓋進(jìn)行自動(dòng)涂膠。根據(jù)機(jī)器人的實(shí)際數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)機(jī)器人底座以滿足涂膠系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)方便自如。連接機(jī)器人的機(jī)械部分是底板、焊接連接鋼、底座焊接鋼等。
② 精確的定位系統(tǒng)提高了工作站的工作效率。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了自動(dòng)定位系統(tǒng)。工件定位裝置采用兩個(gè)定位銷和兩個(gè)支撐銷來給涂膠工件定位。定位工件的下方裝有接近開關(guān)，若工件安裝沒有達(dá)到安裝要求，接近開關(guān)不會(huì)給系統(tǒng)信號(hào)，整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)則不能夠運(yùn)行。定位裝置主要由定位銷、支撐銷、定位支撐板、支撐板焊接鋼幾部分組成。定位裝置要滿足工件的工藝所要求的精確度，上下取方便。
③ 為提高系統(tǒng)的安全性設(shè)置安全護(hù)欄。根據(jù)機(jī)器人的工作范圍，安全光柵要求與機(jī)器人運(yùn)行時(shí)不發(fā)生干涉，護(hù)欄的設(shè)計(jì)高度為1.5 米，安全護(hù)欄周圍加一個(gè)門，方便操作。
3 系統(tǒng)的工作過程
3.1 設(shè)備開機(jī)
在設(shè)備檢查正常，膠桶內(nèi)有足夠的膠料后，打開電源開關(guān)使各電氣設(shè)備通電工作。在確認(rèn)各設(shè)備都正常通電，氣壓也正常，各參數(shù)設(shè)置正確后，在主控柜面板上選擇操作方式，該系統(tǒng)設(shè)置了自動(dòng)方式和手動(dòng)方式兩種操作。按下循環(huán)啟動(dòng)按鈕，設(shè)備可進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。
3.2 工作流程
3.3 生產(chǎn)節(jié)拍估算
根據(jù)涂膠工件及工作條件估算系統(tǒng)的生產(chǎn)節(jié)拍，如表1 所示，總生產(chǎn)節(jié)拍小于57 秒，滿足生產(chǎn)要求。
3.4 手動(dòng)運(yùn)行方式
若在操作箱上將工作方式設(shè)置為“手動(dòng)”方式，在這種操作模式下，可由操作人員逐步按系統(tǒng)操作柜上的按鈕將工件送到涂膠工位，并將工件。工件到位后，機(jī)器人不會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)涂膠工作循環(huán)，當(dāng)操作人員按操作箱上“循環(huán)啟動(dòng)”按鈕后，機(jī)器人自動(dòng)檢測(cè)工件型號(hào)，并選擇相應(yīng)的機(jī)器人程序做不涂膠的空運(yùn)行并回到原位。之后，操作人員再按下操作箱上的按鈕將工件放回到生產(chǎn)線上。以上工作主要用于調(diào)試和檢修。
4 故障處理
為保證涂膠系統(tǒng)的正常工作，應(yīng)全面考慮系統(tǒng)可能產(chǎn)生的各種故障。在考慮各種可能故障后，在主控制面板上設(shè)置急停、暫停、蜂鳴器停止等故障處理按鈕。
急停：為保證涂膠質(zhì)量、確保人員設(shè)備安全，設(shè)置急停功能。此功能將使涂膠進(jìn)程停止，必須由手動(dòng)排除故障再重新投入伺服后方可繼續(xù)操作。在涂膠過程，若工件確認(rèn)信號(hào)消失、供膠系統(tǒng)故障、裝夾信號(hào)異常或急停按鈕按下等，都作為急停故障。
暫停：當(dāng)自動(dòng)涂膠時(shí)若有人員進(jìn)入工作區(qū)而觸發(fā)安全光柵報(bào)警或安全插銷被打開都屬于暫停故障。出現(xiàn)此類故障時(shí)，系統(tǒng)將發(fā)出暫停警告，并使得機(jī)器人停止運(yùn)行。故障排除以后，在主控制柜上按“循環(huán)啟動(dòng)”將繼續(xù)未完工作。
系統(tǒng)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障，系統(tǒng)將自動(dòng)關(guān)閉膠槍，并通過控制柜上的指示燈進(jìn)行故障顯示，以便維護(hù)人員快速查找故障原因，及時(shí)排除;并通過三色燈上的蜂鳴器和紅燈報(bào)警。故障發(fā)生后，可以按“蜂鳴器停止”按鈕，以消除報(bào)警聲響;在消除故障源后，按“故障復(fù)位”按鈕，再按下“循環(huán)啟動(dòng)”按鈕，機(jī)器人從故障處繼續(xù)運(yùn)行。在故障復(fù)位之前，自動(dòng)運(yùn)行操作將被禁止。
5 結(jié)束語
本文進(jìn)行了汽車變速箱自動(dòng)涂膠系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)，主要分析了系統(tǒng)的原理設(shè)計(jì)、涂膠工作站的設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)的工作流程和故障處理。其中，在工作站的工作流程線上設(shè)置了限位開關(guān)及定位裝置將工件快速，提高了系統(tǒng)的生產(chǎn)效率。在系統(tǒng)的工作流程中設(shè)置了自動(dòng)方式和手動(dòng)方式，滿足工作現(xiàn)場(chǎng)的需要，從工作節(jié)拍可以看到該流程工作效率較高。此外考慮到實(shí)際情況，系統(tǒng)還設(shè)置了故障處理，應(yīng)對(duì)各種突發(fā)情況。本文實(shí)現(xiàn)了涂膠系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)，但整個(gè)系統(tǒng)要投入生產(chǎn)還需要利用PLC 來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制[5]，此外供膠系統(tǒng)的控制也是需要進(jìn)一步研究的方向。
本文創(chuàng)新點(diǎn)：
本文實(shí)現(xiàn)了汽車變速箱自動(dòng)涂膠系統(tǒng)的原理設(shè)計(jì)、涂膠工作站設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)的工作流程和故障處理。其中，在工作站的工作流程線上設(shè)置了限位開關(guān)及定位裝置將工件快速，提高了系統(tǒng)的生產(chǎn)效率。在系統(tǒng)的工作流程中設(shè)置了自動(dòng)方式和手動(dòng)方式，滿足工作現(xiàn)場(chǎng)的需要，從工作節(jié)拍可以看到該流程工作效率較高。此外考慮到實(shí)際情況，系統(tǒng)還設(shè)置了故障處理，應(yīng)對(duì)各種突發(fā)情況。從實(shí)際應(yīng)用來看，該系統(tǒng)具有較高的生產(chǎn)效率且安全性可靠。
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