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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，發生泄漏。本文利用機器人控制方便，執行動作靈活，可以實現復雜空間軌跡控制等特點實現了對汽車變速箱密封蓋自動涂膠系統的設計，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、改善有害工作環境為導向，以工業機器人集成應用為基礎，以行業應用的個性化方案定制為核心，業務領域包括3C產品、汽車零部件等表面處理、重工、航空、新能源等行業。產品包括：工業機器人噴涂生產線，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
隨著汽車制造業的飛速發展，汽車各部件的密封問題已成為汽車制造業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，實現了“以膠代墊”。但現今存在的涂膠技術多數是采用手工涂膠，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，發生泄漏。且不同材質、不同氣候環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。
機器人系統在當今汽車制造和復雜的機械系統中有著廣泛的應用。本文實現了機器人在汽車變速箱密封蓋自動涂膠應用系統的設計。系統包括控制系統、涂膠系統、操作系統以及安全保護系統。
1 涂膠系統原理設計
本系統主要實現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、電氣系統、供膠系統及安全設置。機械系統主要實現機器人底座和變速箱蓋的定位設計，電氣系統主要實現機器人控制系統及主控制系統的控制，供膠系統主要由氣壓系統控制供膠泵實現自動供膠，最后考慮到系統的安全性設置了安全光柵等保護環節。
2 機器人涂膠工作站
依據該系統的設計原理實現了機器人涂膠系統工作站的設計。本工作站包括機器人系統、工作流程線、供膠系統以及安全光柵。此外，機器人控制柜用于實現對機器人的實時控制，主控制柜實現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，因此涂膠軌跡執行機構必須具有6 個自由度。本系統采用瑞士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行末端對密封蓋進行自動涂膠。根據機器人的實際數據設計機器人底座以滿足涂膠系統運轉方便自如。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 精確的定位系統提高了工作站的工作效率。本系統設計了自動定位系統。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信號，整個機器人系統則不能夠運行。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，各參數設置正確后，在主控柜面板上選擇操作方式，該系統設置了自動方式和手動方式兩種操作。按下循環啟動按鈕，設備可進入自動運行狀態。
3.2 工作流程
3.3 生產節拍估算
根據涂膠工件及工作條件估算系統的生產節拍，如表1 所示，總生產節拍小于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，當操作人員按操作箱上“循環啟動”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
為保證涂膠系統的正常工作，應全面考慮系統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操作。在涂膠過程，若工件確認信號消失、供膠系統故障、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而觸發安全光柵報警或安全插銷被打開都屬于暫停故障。出現此類故障時，系統將發出暫停警告，并使得機器人停止運行。故障排除以后，在主控制柜上按“循環啟動”將繼續未完工作。
系統在運行過程中出現故障，系統將自動關閉膠槍，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“循環啟動”按鈕，機器人從故障處繼續運行。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的應用設計，主要分析了系統的原理設計、涂膠工作站的設計以及系統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，提高了系統的生產效率。在系統的工作流程中設置了自動方式和手動方式，滿足工作現場的需要，從工作節拍可以看到該流程工作效率較高。此外考慮到實際情況，系統還設置了故障處理，應對各種突發情況。本文實現了涂膠系統的整體設計，但整個系統要投入生產還需要利用PLC 來實現系統的控制[5]，此外供膠系統的控制也是需要進一步研究的方向。
本文創新點：
本文實現了汽車變速箱自動涂膠系統的原理設計、涂膠工作站設計以及系統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，提高了系統的生產效率。在系統的工作流程中設置了自動方式和手動方式，滿足工作現場的需要，從工作節拍可以看到該流程工作效率較高。此外考慮到實際情況，系統還設置了故障處理，應對各種突發情況。從實際應用來看，該系統具有較高的生產效率且安全性可靠。
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