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機器人
機器人總裝玻璃塗膠方案，這個夠專業
導讀
在汽車製造工廠，需要在總裝車間完成前、後風擋玻璃的塗膠及裝配工序，而裝配品質由塗膠質量及安裝質量共同決定，塗膠及裝配質量不僅影響整車的降噪、防漏水品質，還直接影響用戶對整車的感覺，所以越來越多的總裝車間采用機器人完成塗膠及裝配工作。
來源丨優快工服
戳視頻，觀看機器人玻璃塗膠自動化
越來越多的總裝車間用機器人工作
在汽車製造工廠，需要在總裝車間完成前、後風擋玻璃的塗膠及裝配工序，而裝配品質由塗膠質量及安裝質量共同決定，塗膠及裝配質量不僅影響整車的降噪、防漏水品質，還直接影響用戶對整車的感覺，所以越來越多的總裝車間采用機器人完成塗膠及裝配工作。
風擋玻璃的安裝一般在內飾裝配線中完成，傳統的風擋玻璃裝配工藝一般由人工或機器人進行塗膠，人工或助力機械臂輸助安裝， 而高速機器人玻璃塗膠安裝工作站，能提高生產工藝的自動化程度；較傳統的人工玻璃安裝工藝至少可以提高20%的節拍，降低工人的勞動強度；提高塗膠及裝配質量；還可以節約10%的原料，能夠保證膠型控製精度為±0.5mm。安裝精度在±0.8 mm，保證了風擋玻璃裝配質量的穩定性。
工藝流程
風擋玻璃自動塗膠及裝配的工藝流程為：人工上件自動清洗自動底塗晾幹自動塗膠自動安裝。清洗、底塗、塗膠、裝配工藝均可以實現無人化操作。全自動清洗及底塗工藝利用清洗劑自動供液係統及機器人共同實現。
設備主要包含中台、機器人、清洗裝置、底塗裝置、玻璃庫區、輸送線等。考慮成本及生產節拍，清洗與底塗可考慮采用同一台機器人。
底塗液的原料一般是聚異氰酸酯，有一定毒性，所以有條件的車間可以考慮增加一套抽風設備，防止揮發氣體的傷害。底塗完成後，需要進行晾幹，大約需要2-5min，玻璃的塗膠及安裝必須在15min內完成，否則玻璃膠會固化失效，造成與車身無法粘貼。
清洗裝置由清洗劑存儲及供液裝置、輸送係統、檢測係統和控製係統等構成。清洗采用固定式，清洗劑靠供液及輸送係統輸送至清洗嘴，機器人根據玻璃信息按相應的軌跡進行清洗，同時，安裝在清洗嘴處的檢測裝置可實現對清洗軌跡、清洗質量的實時監測，一旦漏洗或偏離軌跡，則進行報警且機器人停止。清洗之後，機器人自動切換到底塗裝置處，按照相應的軌跡進行底塗。
底塗裝置同樣采用固定式，主要是供液裝置、輸送係統、控製係統、檢測和底塗頭等組成。底塗頭處同樣可設置檢測裝置，對底塗效果進行檢測,檢測範同包括但不限於底塗的寬度,均勻性、是否有漏底現象等,由於底塗液具有極強的揮發性能，因此底塗供液及輸送裝置需要有可靠的密封性。 底塗頭需要進行定期更換,以保證底塗效果。
機器人自動塗膠設備主要包含機器人、對中台、固定式旋轉塗膠槍、塗膠泵、輸送係統、控製係統、檢測裝置、清洗裝置等，考慮生產節拍的要求，塗膠機器人與底塗機器人是互相獨立的。塗膠泵、加熱裝置、輸送係統等裝置可以根據采用的玻璃膠特性或工藝特性設定0-65℃的加熱和保溫控製，從而更好地配合底塗提高粘性性能。塗膠泵采用定量給料係統，利用伺服電機及快速響應離合器控製出膠速度，出口流量可以達到30L/min；塗膠泵同樣可以采用齒輪泵形式，也可是滿足塗膠需求。
機器人自動塗膠的原理與底塗原理類似，機器人根據對中台反饋的玻璃信息，匹配相應的塗膠軌跡；機器人與工位PLC同進行聯鎖，得到生產計劃發來的信息，也可設置防錯功能,同樣，膠槍處設置膠型檢測裝置，保證膠型滿足工藝要求尺寸，且使機器人塗膠精度能夠控製在±0.5mm以內，能夠對轉彎及接口的膠軌跡進行更有序的控製。通過對供膠參數的調節，亦可滿足不同車型的混線生產，實現塗膠柔性化。
自動安裝工藝是利用視覺引導係統識別車身的空間位置,控製機器人對玻璃進行裝配。
設備主要包含視覺引導係統、控製係統、機器人、定位裝置等，此工位的特殊要求為車身需進行定位且處於靜止狀態，所以此工位處的車身輸送線為間歇業式運行。
自動安裝的主要工藝流程為車身輸送到位定位裝置進行定位視覺拍照車身視覺引導機器入安裝。
由於每次車身輸送的位置、玻璃抓取的精度都不一樣，所以自動安裝工藝的難點在於如何保證最終的安裝精度，采用一套由多攝像頭組成的視覺係統，分別對車身狀態及破璃狀態進行確認 ，計算出車身的工件坐標係，同時設置不同車型允許的拍攝、安裝誤差，在誤差範田內可引導機器人進行安裝，最終安裝精度能夠維持在設定的偏差範圍之內。
考慮成本問題，結合節拍的計算，塗膠及安裝可以共用一個機器入完成，即玻璃塗膠完成後立即進行拍照安裝，提高設備的綜合利用率， 在正式投產之前，調試需要大量的數據進行驗證,要針對不同車型，選取車身上最佳的視覺拍照特征點.拍照偏差必須保證在設置值範田內。
下麵我們用一個具體的案例來分析整套機器人塗膠裝配方案：
1 客戶需求（以下參數僅作參考）
1.1車型要求
六種車型混流
1.2風窗玻璃技術參數
前、後風擋玻璃及三角窗玻璃
1.3塗膠質量要求
風窗玻璃裝配後膠形尺寸及公差（非膠槍塗膠膠道參數）
膠縫寬度：12 +6/-3
膠縫高度：4mm
1.4風窗玻璃膠規格及性能
1.5 生產綱領和節拍要求：
全年工作251天、雙班製；生產最高節拍68JPH，產能20萬輛/年。
1.6 工藝流程：
人工從工位器具借助助力機械手抓取玻璃人工從抓取器上翻轉正麵向下安裝密封條清潔及塗覆玻璃底膠在抓取器上底塗表幹將抓取器上的玻璃放置到輸送滑軌上輸送滑軌將玻璃輸送到機器人抓取位置處對中裝置對中機器人接收工作站信號機器人抓取玻璃到固定膠槍處塗膠膠形檢測（如不符合要求，輸送到廢料小車）符合膠形要求，安裝玻璃。
1.7 設計布局圖：
1.8節拍分析：
1.9 現場工況：
環境溫度 -5℃-45℃
濕度：年平均相對濕度：～59%，最高月平均相對濕度：95%（+25℃）
電源：三相五線製交流 380V+15%,-10% 50 Hz±2%
壓縮空氣：0.4~0.8Mpa
2 設備清單
2.1機器人的選擇
因風擋玻璃重量約25kg，抓具重量約40kg，加上線纜等負載總需求在80kg；機器人布置在線邊，需要的在塗膠槍處塗膠，也需要安裝玻璃，經過模擬，臂展2.8M機器人可以滿足。機器人需要與PLC通訊，現在一般主流的通訊方式為Profinet，方便現場組態。機器人使用搬運線纜包，裏麵含氣路和信號線。
2.2機器人抓具
機器人抓具含真空吸盤，主要用於吸住玻璃，並安裝仿形的支撐塊，抓具與機器人連接處安裝力傳感器，防止安裝玻璃時過壓而壓碎玻璃。另外有些抓具還帶有整形工裝，在安裝玻璃後進行加壓整形。
2.3助力機械手
助力機械手配備斷氣保護裝置和手動卸載裝置，當總氣源意外斷氣時，主機臂杆不會突然墜落，夾具不會鬆開，當工人將前擋風玻璃移動到安全位置時，可操作卸載按鈕，將前擋風玻璃安全放下。
懸掛係統采用空載平衡 / 負載平衡自動切換控製方式；當工件被有效夾持後，係統由空載平衡狀態自動切換為預先設定的負載平衡狀態，要求設置狀態指示燈；機械手在行程內任何位置均處於浮動狀態，操作者可輕鬆用手拉動機械手上下移動，實現工件的定位。同時要求機械臂配安全閥誤操作保護裝置，隻有當玻璃被放置到位，按鬆開按鈕，工件才可被卸載，保障作業安全。
2.4玻璃輸送對中裝置
因底塗完成後，輸送線通過翻轉機構自動將底膠塗抹完畢的玻璃翻轉輸送至熱風烘幹位置處（玻璃凸麵向上），熱風烘幹範圍能夠滿足玻璃邊緣所有底膠塗抹的位置，自下向上對玻璃進行烘幹處理。因需要晾幹2-5min，對於高節拍生產線，一般玻璃輸送線上設置幾個緩存工位。
玻璃輸送到機器人抓取工位後，對中台對玻璃進行對中定位，整個流程中的對中定位精度要求為±0.15mm。對中裝置由6個聚氨酯滾輪組成，防止碰傷玻璃。
2.5三角窗轉台定位夾具
三角窗采用人工上件，每套夾具可以放置一對三角窗，轉台旋轉切換工作位置。
2.6視覺定位係統
PLC把車型信息傳輸到視覺係統，車身定位於工作位置後，立即喚醒計算測量，所有攝像頭進行圖像采集，特征點識別，利用在圖像中找到的標記點位置和攝像頭的定標結果，以及車身標記點到絕對位置的車身坐標計算當前車身位置，計算當前車身位置與初始位置的偏差，這就是校正矢量（X，Y，Z，RX，RY，RZ），然後視覺係統把校正矢量傳輸給機器人。整個視覺係統占用時間約1s。當然也有部分方案把機器人視覺係統安裝在機器人抓具上。
2.7雙泵切換塗膠係統
玻璃膠塗抹采用雙組份固定式供膠設備，玻璃膠與催化劑的配比為50：1，玻璃膠塗抹後的膠型截麵為底邊10mm，高12mm等腰三角形，要求膠型控製精度為0到＋1mm。同時要求膠形的底邊和高度尺寸可人工設定，用以適應由於產品變更所導致的變化。
供膠設備采用雙桶自動切換的結構形式，即玻璃膠和催化劑的泵機均使用兩桶容器，當第一桶使用完畢後，泵機自動切換使用第二桶。在膠桶容器內設定下限容量，提前報警。同時，當泵機自動切換膠桶使用後，須有信號燈提示操作人員進行膠桶更換。人工進行膠桶更換的作業位置在機器人的動作軌跡之外，且須安全、便利。泵機配備自動和手動排膠口，以便在更換膠桶時排除空氣，避免空氣進入膠管，造成塗膠過程不連續。
膠泵係統具備定量參數設定功能，出膠流量可人工設定，以適應生產節拍的變化；流量控製精度為±1%，以避免塗膠量受膠料溫度、黏度和流動性變化的影響，保證塗膠膠形穩定。當塗膠膠形不滿足設定要求時，必須報警。並將塗膠不合格的玻璃自動放置在廢品輸送小車上，通過人工運走。
膠泵係統具備溫控器參數人工設定功能，設定範圍為45～90°C，采用電加熱，溫度控製精度為±1°C，對短路、斷路、實際溫度、供電電源和保險絲進行自動監控，當出現異常時，必須報警。膠泵係統具備單/雙組分供膠切換功能，可通過開關閥，實現催化劑泵機係統的關閉與開啟，以實現單雙組分膠料的切換，滿足日後產品新增或變更的需求。膠泵係統具備實時顯示塗膠流量、塗膠壓力、加熱溫度以及膠桶剩餘容量等信息。
加熱膠管采用特弗龍(PTFE)內管，內置加熱電阻和溫度傳感器，帶絕緣保護層和絕熱層標準接口，便於拆裝，抗壓350Par以上，如果膠管破裂，泵機應自行停止運行並報警。膠泵係統使用的膠槍、管路以及其相關附件須具備單/雙組分玻璃膠通用的功能。且膠泵係統須具備自動清膠功能，用於膠槍槍口自動清理，在停止工作狀態下，膠槍不得出現膠料固化而造成的堵槍現象。
2.8固定膠槍裝置
膠嘴設計成仿形樣式，固定膠槍采用機器人外軸電機驅動，玻璃塗膠轉彎處，外軸與機器人聯動，能保證塗膠軌跡與膠型。固定膠槍處設置膠型檢測視覺係統，在塗膠時檢測膠型及斷膠，但目前這一功能一直用不好，原因是線激光對銳角輪廓捕捉本身有缺陷，可能目前推出的白光測量係統能完美解決這個難題，但成本略高。
2.9 PLC控製係統
設備電氣控製采用可編程序控製器（PLC）及現場總線控製；工作站電控係統應確保駕駛室輸送線可實現全自動及手動調試方式的控製模式；自動模式為無人工幹預情況下設備由PLC控製自動運行；手動模式要求設備手動運行時加前後交接設備所需要的聯鎖及其它必要的聯鎖；繼電器、接觸器類產品在設備調試運行後，應至少還備用1個常閉（NO）、1個常開（NC）輔助觸點；
控製電路采用隔離變壓器與動力電路相隔離；控製線路采用線槽或橋架安裝方式。控製電纜留有5％的備用線；行線槽內動力電纜和控製電纜（如：光電開關、接近開關等）分開，保證控製的穩定性和安全性；每個可編程序控製器（PLC）控製係統必須提供1個編程口，1個工業以太網通訊口和1個人機界麵接口；
控製程序為結構化程序設計，通過子程序或功能塊間的調用來實現控製係統功能，嚴禁全程線性編程；控製係統需具備狀態監測的功能，能對整個係統的運行狀態進行動態監控；控製櫃采用觸摸屏的人機操作界麵進行實時監測和相關參數修改。能顯示設備運行狀態和各類故障信息（出現故障時可聲光提示，方便維修）。
控製櫃具有以太網絡通訊接口和信息采集功能，遵守OPC協議，能將采集的信息送入OPC接口，並與MES係統及設備組網係統聯合調試。
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最後更新：2017-10-29 21:41:43