控制网

孙颖（1959－）
女，教授，吉林长春人，现就职于长春工业大学电气与电子工程学院，研究方向为电气传动及控制技术在工业控制领域中的应用。

摘要：本文介绍一种用于汽车装配生产线的机器人涂胶滚边工作站。其主要内容包括机器人及其控制、车门抓手及滚边头的结构、胶液供给系统等。这种工作站保证了涂胶的均匀性、一致性、准确性，提高了机器人的利用率，具有明显的实际应用价值。

关键词：机器人；车门；抓手；涂胶

Abstract: This paper presents a robot station of spray glue and rim applied in the car assembly line. It is made up of the robot, the control system, the grab hand of car door and piped head, and glue supply system. The station makes spray coating well-distributedquality, and therefore improves efficiency of the robot and has high performance in the practical applications.

Key words: robot；car door；grab hand；spray coating

    传统的车门生产工艺，大多采用人工涂胶，在这种涂胶作业方式下，涂胶需要导向，造成生产效率极为低下。而且，对于复杂形状的零件，用人工涂胶几乎是不可想象的。因此简化涂胶作业的结果是造成轿车的隔音减震效果不佳。而对于车门的折边，大多是采用液压折边或是电动折边，用这种工艺生产造成设备一次性投资成本大，而且一旦车型停产，设备也就随之报废，极为浪费。

    本文介绍一种目前正推广应用的机器人涂胶滚边控制系统，它不但能保证车门的生产质量，而且生产效率高，设备的一次性投资成本低。

1  工作站的组成

                         图1   汽车车门涂胶滚边机器人工作站平面布局图

    工作站的总体布局如图1所示，属于水平回转方式的工作站。主要由机器人及其控制系统、胶液供给系统、滚边摸板、下件翻转机构成。传统的机器人涂胶方式是机器人抓握胶枪，沿零件待涂部位运动完成涂胶。此系统将胶枪固定在悬臂上，让机器人抓握零件在胶枪下走轨迹完成涂胶。这种方式的好处有三点，首先，对于形状复杂的零件，能更好的保证涂胶的精确性和重复涂胶的一致性；其次，机器人除了能完成涂胶任务外，还担起了搬运及滚边的任务。充分利用了机器人的大载重、工作灵活的特点；第三是采用胶枪固定的方式，使得胶枪和胶枪软管均不动,能有效的避免胶枪软管被拉伸的状况，保证了出胶的均匀性和稳定性，从而保证了涂胶的质量。另外，考虑到应急情况和作为工件缓冲的需要，还配置了一个手动涂敷装置。

2  机器人

    机器人是工作站的核心，根据现场需要，选用ABB公司的6600/2.8-175 M2000A 工业机器人。它具有高可靠性，广泛应用于搬运、涂敷、焊接和切割等作业场合。机器人的工作半径为2.8米，有效载荷为175公斤，控制系统为M2000A 。通过离线仿真软件RobotStudio可以编制适合不同类型、不同尺寸的工件作业程序，然后下载到机器人控制器，最后在线示教调整轨迹，通过这种方法可以很方便的完成机器人轨迹程序的编制工作。

3  机械结构

    主要机械结构有两部分：一是抓手、二是滚边头。

 
                                              图2   抓手

         

                                             图3   滚边头 
                              

抓手主要用于机器人抓握车门零件进行搬运和涂胶等作业，固定在机器人第六轴的法兰盘上。抓手上有夹头及零件检测开关，机器人根据零件型号调用相应的作业程序，可以完成抓取零件、涂胶、放零件等工作。零件涂胶并完成合装后，机器人放下抓手，更换滚边头，对合装好的零件进行滚压包边。滚压包边主要是机器人对零件进行多次的滚压，达到车门内外板扣合的目的。

4  胶液供给系统

胶液采用目前性能优良的双组分湿气固化聚氨脂胶，它的粘度很高，特别是低于5℃时胶的粘度增加很快，因此选用双桶热涂胶机组，带一把胶枪时涂胶机组的尺寸为 1000 x 670 (最大高度 ：2620mm)，控制盒尺寸为800 x 1800 x 400。该涂胶机组由压胶泵，控制盒，带内置式定量装置的涂胶枪、清枪器、保温室等构成。在保温室内装有两台柱塞式压胶泵，一台工作时，另一台进行预热，交替使用，打开密封的开启门，可以更换胶桶；定量泵按设定值可控制胶液的喷吐量；胶枪装在固定不动的悬臂上，采用胶条涂胶，直线最大速度为450mm/s；清枪器定期对胶枪喷嘴予以清理，以免超时待机后喷嘴处胶液风干而堵塞喷嘴。

         
                                     图4   双桶热涂胶机组

5  控制系统         

电气控制系统由三个部分组成，即机器人控制，工作站控制和供胶系统控制。机器人控制柜除控制机器人的六个电机外, 还控制固定在第六轴上的执行器（抓手或滚边头）；胶液供给控制系统相对独立、自成体系，完成压胶泵、定量泵、胶枪、温度调节等的控制和协调；工作站控制柜是主控柜，除负责机器人外围设备的信号处理和动作控制外，还要完成三个系统之间的信号协调和控制。工作站控制应用西门子的WinAC Slot 416 插槽式PLC，采用分布式I/O控制，通过profibus总线将各个从站连接起来，机器人和胶液供给系统分别是总线上的一个从站。这种方式将一个大系统分成了几个相对独立的小系统，既可以同时设计调试这些小系统，又可以在出现故障时将各个系统隔离，便于故障的查找。

6  结语

目前，此机器人涂胶滚边系统已投入运行，运行后能达到预先的设计效果：出胶定量、流速均匀、轨迹行程精确、滚边质量高且快速。该工作站还可用于汽车行李箱盖，发动机罩盖的涂胶及滚边生产。

    其他作者：
    
    叶玉杰（1980-），女，长春工业大学在读硕士研究生，研究方向为电力电子与电力传动；

    高振元，男，长春工业大学在读硕士研究生；

    祁晓钰，女，长春工业大学在读硕士研究生。

参考文献:

[1] 李天伟. 汽车风挡玻璃机器人自动涂胶系统的设计[J].南京工程学院学报.2006, 4(4).　

[2] 刘益军. 聚氨酯密封胶及其进展[J]. 聚氨酯工业. 1997,12 (2):6-10.

[3] 吴鑫. 基于CAN总线的弧焊机器人控制系统的设计[J] . 制造业自动化.2000,22(7):44-46.

[4] 诸静. 机器人与控制技术[M]. 杭州:浙江大学出版社,1991.

[5] 石军. 热溶胶黏剂使用手册[M]. 北京:化学工业出版社,2004.

[6] 郗安民. 汽车玻璃涂胶机器人工作站[J]. 机电产品开发与创新.2004,17(5):39-40.

[7]  ABB Installation and Commissioning IRB6600 M20000.