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摘要：汽車變速箱的結合面形狀復雜，寬度較小，多涂密封膠會造成浪費，膠線過細涂膠不足會造成密封不好，發(fā)生泄漏。本文利用機器人控制方便，執(zhí)行動作靈活，可以實現(xiàn)復雜空間軌跡控制等特點實現(xiàn)了對汽車變速箱密封蓋自動涂膠系統(tǒng)的設計，保證了涂膠的均勻性、一致性及準確的涂敷位置，有效的提高了產品質量及生產效率。
北京深隆科技有限公司的主要產品及服務為機器人智能涂裝線、工業(yè)機器人應用及成套裝備、涂裝自動化生產線集成三大系列，以解放低端勞動力、改善有害工作環(huán)境為導向，以工業(yè)機器人集成應用為基礎，以行業(yè)應用的個性化方案定制為核心，業(yè)務領域包括3C產品、汽車零部件等表面處理、重工、航空、新能源等行業(yè)。產品包括：工業(yè)機器人噴涂生產線，自動涂裝生產線，全自動點涂膠機器人, 自動上下料機器人 自動玻璃點涂膠機器人，自動鎖鏍絲機器人，自動上下料機器人、 CCD視覺定位鎖鏍絲機,工業(yè)機器人配件、機器人工裝，夾具，氣動夾具，氣動工裝，氣動模具，裝配夾具，裝配卡具等。技術咨詢：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)不斷改進的問題之一，亦是提高產品質量贏得消費者的關鍵。以往采取各種密封墊來解決該問題，但隨著涂膠技術在國內的廣泛應用，在內燃機油底殼的結合面、汽車發(fā)動機缸體的油底殼和齒輪蓋結合處，用密封膠代替了以往常用的密封件墊圈，實現(xiàn)了“以膠代墊”。但現(xiàn)今存在的涂膠技術多數(shù)是采用手工涂膠，手工涂膠雖然操作簡單，卻存在涂膠不均勻及效率低的現(xiàn)象，影響了密封效果。若采用自動涂膠，不但涂膠均勻，保證了質量，而且大大提高了生產效率。
汽車變速箱的結合面形狀復雜，結合面寬度較小，生產節(jié)奏快，多涂密封膠會造成浪費，膠線過細涂膠不足會造成密封不好，發(fā)生泄漏。且不同材質、不同氣候環(huán)境也會影響施膠工藝。因此，設計精確的工藝方案以及自動化的涂膠設備，可以有效杜絕泄漏，降低生產成本，提高產品質量。
機器人系統(tǒng)在當今汽車制造和復雜的機械系統(tǒng)中有著廣泛的應用。本文實現(xiàn)了機器人在汽車變速箱密封蓋自動涂膠應用系統(tǒng)的設計。系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)、涂膠系統(tǒng)、操作系統(tǒng)以及安全保護系統(tǒng)。
1 涂膠系統(tǒng)原理設計
本系統(tǒng)主要實現(xiàn)汽車變速箱的自動涂膠工作流程，其原理如圖1 所示，主要包括機械系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、供膠系統(tǒng)及安全設置。機械系統(tǒng)主要實現(xiàn)機器人底座和變速箱蓋的定位設計，電氣系統(tǒng)主要實現(xiàn)機器人控制系統(tǒng)及主控制系統(tǒng)的控制，供膠系統(tǒng)主要由氣壓系統(tǒng)控制供膠泵實現(xiàn)自動供膠，最后考慮到系統(tǒng)的安全性設置了安全光柵等保護環(huán)節(jié)。
2 機器人涂膠工作站
依據該系統(tǒng)的設計原理實現(xiàn)了機器人涂膠系統(tǒng)工作站的設計。本工作站包括機器人系統(tǒng)、工作流程線、供膠系統(tǒng)以及安全光柵。此外，機器人控制柜用于實現(xiàn)對機器人的實時控制，主控制柜實現(xiàn)整個涂膠工作站的控制。工作站設計如圖2 所示。在設計過程中主要考慮以下幾個問題。
① 由于汽車變速箱密封蓋結合面比較復雜，因此涂膠軌跡執(zhí)行機構必須具有6 個自由度。本系統(tǒng)采用瑞士ABB 公司生產的IRB2400/16 型機器人, 機器人持重10kg, 涂膠嘴固定于機器人執(zhí)行末端對密封蓋進行自動涂膠。根據機器人的實際數(shù)據設計機器人底座以滿足涂膠系統(tǒng)運轉方便自如。連接機器人的機械部分是底板、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)設計了自動定位系統(tǒng)。工件定位裝置采用兩個定位銷和兩個支撐銷來給涂膠工件定位。定位工件的下方裝有接近開關，若工件安裝沒有達到安裝要求，接近開關不會給系統(tǒng)信號，整個機器人系統(tǒng)則不能夠運行。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)的安全性設置安全護欄。根據機器人的工作范圍，安全光柵要求與機器人運行時不發(fā)生干涉，護欄的設計高度為1.5 米，安全護欄周圍加一個門，方便操作。
3 系統(tǒng)的工作過程
3.1 設備開機
在設備檢查正常，膠桶內有足夠的膠料后，打開電源開關使各電氣設備通電工作。在確認各設備都正常通電，氣壓也正常，各參數(shù)設置正確后，在主控柜面板上選擇操作方式，該系統(tǒng)設置了自動方式和手動方式兩種操作。按下循環(huán)啟動按鈕，設備可進入自動運行狀態(tài)。
3.2 工作流程
3.3 生產節(jié)拍估算
根據涂膠工件及工作條件估算系統(tǒng)的生產節(jié)拍，如表1 所示，總生產節(jié)拍小于57 秒，滿足生產要求。
3.4 手動運行方式
若在操作箱上將工作方式設置為“手動”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，機器人不會自動啟動涂膠工作循環(huán)，當操作人員按操作箱上“循環(huán)啟動”按鈕后，機器人自動檢測工件型號，并選擇相應的機器人程序做不涂膠的空運行并回到原位。之后，操作人員再按下操作箱上的按鈕將工件放回到生產線上。以上工作主要用于調試和檢修。
4 故障處理
為保證涂膠系統(tǒng)的正常工作，應全面考慮系統(tǒng)可能產生的各種故障。在考慮各種可能故障后，在主控制面板上設置急停、暫停、蜂鳴器停止等故障處理按鈕。
急停：為保證涂膠質量、確保人員設備安全，設置急停功能。此功能將使涂膠進程停止，必須由手動排除故障再重新投入伺服后方可繼續(xù)操作。在涂膠過程，若工件確認信號消失、供膠系統(tǒng)故障、裝夾信號異常或急停按鈕按下等，都作為急停故障。
暫停：當自動涂膠時若有人員進入工作區(qū)而觸發(fā)安全光柵報警或安全插銷被打開都屬于暫停故障。出現(xiàn)此類故障時，系統(tǒng)將發(fā)出暫停警告，并使得機器人停止運行。故障排除以后，在主控制柜上按“循環(huán)啟動”將繼續(xù)未完工作。
系統(tǒng)在運行過程中出現(xiàn)故障，系統(tǒng)將自動關閉膠槍，并通過控制柜上的指示燈進行故障顯示，以便維護人員快速查找故障原因，及時排除;并通過三色燈上的蜂鳴器和紅燈報警。故障發(fā)生后，可以按“蜂鳴器停止”按鈕，以消除報警聲響;在消除故障源后，按“故障復位”按鈕，再按下“循環(huán)啟動”按鈕，機器人從故障處繼續(xù)運行。在故障復位之前，自動運行操作將被禁止。
5 結束語
本文進行了汽車變速箱自動涂膠系統(tǒng)的應用設計，主要分析了系統(tǒng)的原理設計、涂膠工作站的設計以及系統(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置了限位開關及定位裝置將工件快速，提高了系統(tǒng)的生產效率。在系統(tǒng)的工作流程中設置了自動方式和手動方式，滿足工作現(xiàn)場的需要，從工作節(jié)拍可以看到該流程工作效率較高。此外考慮到實際情況，系統(tǒng)還設置了故障處理，應對各種突發(fā)情況。本文實現(xiàn)了涂膠系統(tǒng)的整體設計，但整個系統(tǒng)要投入生產還需要利用PLC 來實現(xiàn)系統(tǒng)的控制[5]，此外供膠系統(tǒng)的控制也是需要進一步研究的方向。
本文創(chuàng)新點：
本文實現(xiàn)了汽車變速箱自動涂膠系統(tǒng)的原理設計、涂膠工作站設計以及系統(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置了限位開關及定位裝置將工件快速，提高了系統(tǒng)的生產效率。在系統(tǒng)的工作流程中設置了自動方式和手動方式，滿足工作現(xiàn)場的需要，從工作節(jié)拍可以看到該流程工作效率較高。此外考慮到實際情況，系統(tǒng)還設置了故障處理，應對各種突發(fā)情況。從實際應用來看，該系統(tǒng)具有較高的生產效率且安全性可靠。
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