淺談一種車身發(fā)蓋自動涂膠裝置開發(fā)

霍炳武　陸鋒　鄒鳳祥　田海維　計劍祥

摘要：文章介紹一種車身發(fā)蓋自動涂膠裝置開發(fā)，該裝置采用電氣控制實現(xiàn)自動涂膠，操作人員只要按下開始命令按鈕即可實現(xiàn)完整的涂膠程序，無需人工干預(yù)，通過控制系統(tǒng)的核心部件系統(tǒng)控制器識別傳感器采集信號，經(jīng)過內(nèi)部存儲的控制邏輯識別后，輸出電信號驅(qū)動氣缸、安全鎖等機械機構(gòu)運動，根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，調(diào)節(jié)程序控制輸出時間，可以達到最理想的自動化多點涂膠。有效避免人員技能差異帶來的產(chǎn)品質(zhì)量影響，保證了設(shè)計與制造的一致性，改善人機工程，節(jié)約勞動力成本。

關(guān)鍵詞：發(fā)蓋;涂膠;自動;電氣控制

1 汽車車門涂膠工藝及方法

目前，在國內(nèi)及國際的車身生產(chǎn)工藝中，都會使用到各種涂膠工藝，根據(jù)應(yīng)用區(qū)域和作用性的不同，常使用結(jié)構(gòu)膠、密封膠、減震膠等來提升車身機構(gòu)強度、氣密性及降低共振噪音。

使用膠的類別不同，很對的涂膠方法也不一樣，一般有人工手工涂膠，機器人全自動涂膠，機器人涂膠成本高，適用于流水線上使用，在單一零部件、分總成的生產(chǎn)過程中，使用最多的還是人工手動涂膠。

為適應(yīng)市場需求，實現(xiàn)產(chǎn)品的快速生產(chǎn)，國內(nèi)很多焊裝車間在車門及發(fā)蓋的涂膠工藝普遍采用一體式涂膠工具。它由人工單點涂膠提升至多點涂膠的形式，但是這種工具還是需要全程人工操作，首先將涂膠工具拉近拼臺上的車門門蓋內(nèi)板或外板，通過定位銷準(zhǔn)確定位后，手動按下出膠開關(guān)，出膠量根據(jù)目測結(jié)果與工藝標(biāo)準(zhǔn)進行對比判斷。涂膠完成后同樣需要人工將涂膠工具推回固定位置。

一體式涂膠工具連接著管路，方向與力度難以控制，缺乏經(jīng)驗的操作人員很難一次準(zhǔn)確定位，影響生產(chǎn)效率;在拉動與推動過程中可能由于用力過猛出現(xiàn)溢膠導(dǎo)致出現(xiàn)殘膠的工藝質(zhì)量問題;同時，長期同樣姿勢操作笨重的涂膠工具，存在人工工程傷害。因此，需要開發(fā)一種低成本的自動涂膠機構(gòu)。提高企業(yè)生產(chǎn)效率，降低人員成本。

2 自動涂膠裝置開發(fā)

根據(jù)現(xiàn)在生產(chǎn)工藝生產(chǎn)存在的難點，我們設(shè)定了自動涂膠的設(shè)計需求。首先，需要滿足全自動化涂膠過程，消除車門生產(chǎn)線上工件轉(zhuǎn)移、涂膠工具定位、涂膠、復(fù)位、轉(zhuǎn)移工件到下工序等重復(fù)的操作;及次，在生產(chǎn)過程中，消除涂膠工具定位過程中出現(xiàn)撞擊產(chǎn)生凹陷的問題，拼臺或零件表面不能附著有殘膠影響外觀質(zhì)量;最后是能夠精準(zhǔn)出膠量，保障產(chǎn)品質(zhì)量不一致;

3 車身發(fā)蓋自動涂膠裝置設(shè)計及應(yīng)用

自動裝置分為硬件與軟件部分。軟件程序利用RSLogx5000軟件編寫，下載到控制器中，控制器識別傳感器采集信號，經(jīng)過內(nèi)部存儲的控制邏輯識別后，輸出電信號、驅(qū)動氣缸、安全鎖等機械機構(gòu)運動。

系統(tǒng)控制邏輯嚴(yán)格按照時序進行，當(dāng)發(fā)蓋傳送到工位經(jīng)過定位夾緊后，自動涂膠裝置完成“拼臺下降→接膠板打開→安全鎖釋放→多點涂膠工具下降→多點同時涂膠→多點涂膠工具上升→安全鎖鎖定→接膠板關(guān)閉→拼臺上升”。

在硬件方面，機構(gòu)中的多點涂膠工具由兩級氣缸推動實現(xiàn)升降，一級氣缸活塞運動同時，二級氣缸在一級氣缸推動下運動，一級氣缸運行達到指定位置后二級氣缸開始打開。當(dāng)電磁感應(yīng)傳感器采集到信號后，通過控制器切斷氣缸運動。多點涂膠工具上升到達指定位置，安全鎖扣氣缸關(guān)閉進行能量鎖定。在氣路完全失效情況下，也不會發(fā)生涂膠工具墜落。

為避免多點涂膠工具推進行程過大，運行不平穩(wěn)，裝置在氣缸兩側(cè)對稱布置雙導(dǎo)軌導(dǎo)向。導(dǎo)軌頂端分別布置兩段彈簧，能夠有效緩解下降過程的剛性沖擊，避免溢膠與噪音。

涂膠較量的控制是又出膠氣缸開啟時間決定。根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，調(diào)節(jié)程序控制輸出時間，可以達到最理想的膠量。在多點涂膠工具位置通過兩級氣缸之間的調(diào)整螺母調(diào)整，可以滿足不同現(xiàn)場之間的安裝誤差。

在涂膠裝置的左、右接膠板分別采用氣缸驅(qū)動，當(dāng)涂膠機構(gòu)完成涂膠后上升到位，左、右接膠板關(guān)閉，可以完成平置在涂膠機構(gòu)下方，避免涂膠機構(gòu)殘膠掉落置下方的拼臺上。當(dāng)涂膠機構(gòu)下降進行涂膠時，自動打開。

涂膠裝置可以在自動和手動模式之間切換，有效減少因設(shè)備故障導(dǎo)致停線。

在某汽車發(fā)蓋生產(chǎn)線上應(yīng)用自動涂膠裝置，生產(chǎn)周期時間減少了12秒，優(yōu)化了一個操作崗位，3班次既能優(yōu)化3個人。涂膠量均勻一致，生產(chǎn)質(zhì)量與設(shè)計要求保持一致性，消除殘膠、碰凹等人工操作出現(xiàn)的質(zhì)量問題的發(fā)生。

發(fā)蓋自動涂膠裝置的工作原理，

將發(fā)動機蓋罩外板安放在拼臺上完成第一道工序操作后，通過傳送帶自動轉(zhuǎn)移到涂膠拼臺。發(fā)蓋在工裝夾具定位夾緊后，涂膠裝置的接膠板打開，安全鎖解除能量鎖定，接膠板沿U型導(dǎo)軌軌跡行進，到達指定位置后停止。多點涂膠工具在一級、二級氣缸推動下，按導(dǎo)軌導(dǎo)向沿涂膠指定位置靠近。接近下止點位置時，導(dǎo)軌頂端壓縮緩沖彈簧。在彈簧的反作用下，涂膠工具下降速度減小，平穩(wěn)到達下止點?？刂破黩?qū)動注膠氣缸打開，推動注膠管道閥門開啟，56路涂膠通道同時注膠開始涂膠（發(fā)蓋上為點狀膠，不需要橫向移動涂膠工具），預(yù)設(shè)定時器時間到，閥門在氣缸的帶動下關(guān)閉。

涂膠完成后，多點涂膠工具在雙級氣缸的牽引下上升，二級氣缸運動停止后，一級氣缸上升。多點涂膠工具上升的同時，發(fā)蓋工裝夾具打開。輸送帶將涂好膠的發(fā)蓋向下一工位轉(zhuǎn)移。多點涂膠工具上升至上止點，控制器輸出信號驅(qū)動切斷氣缸輸出。多點涂膠工具完全停止后，安全鎖關(guān)閉，對多點涂膠工具進行能量鎖定。接膠板在兩側(cè)氣缸的推動下關(guān)閉，避免出膠口殘膠滴落影響發(fā)蓋內(nèi)板表面質(zhì)量。

一個循環(huán)的工作周期后，裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)，等待下一個命令輸入。在裝置運行過程中，遇到緊急情況按下急停開關(guān)時，切斷所有電、氣路輸出，裝置位置保持不動，直至故障修復(fù)重啟。自動涂膠裝置在自動模式下失效時，可以切換到手動模式，通過相應(yīng)的命令時序進行手動控制。按照拼臺下降→接膠板打開→安全鎖打開→多點涂膠工具下降→涂膠→多點涂膠工具上升→安全鎖關(guān)閉→接膠板關(guān)閉→拼臺上升命令輸入完成涂膠過程。

4 總結(jié)

車身發(fā)蓋自動涂膠裝置采用高空懸掛安裝，無需占用地面空間，沿導(dǎo)軌能夠自由移動。自動涂膠裝置并入發(fā)蓋包邊機伺服系統(tǒng)，穩(wěn)定性更強，進一步提高機械化生產(chǎn)率，節(jié)約人力成本。

工件在拼臺之間自動轉(zhuǎn)移，無需人工搬運，有效避免人機工程傷害。多點涂膠工具可以柔性調(diào)整，與發(fā)蓋之間的涂膠距離可以調(diào)整為最理想值。出膠定量調(diào)整，與工藝要求保持一致，保證產(chǎn)品質(zhì)量一致性。機構(gòu)具備自鎖與互鎖功能，使用安全等級高。裝置動力源為電、氣，能源來源廣泛、綠色，部件通用，維修簡單，完全具備自主生產(chǎn)、維修能力。升降機構(gòu)采用三位五通閥控制雙作用氣缸的動作，安全性能較高。

根據(jù)設(shè)備動作流程設(shè)計控制程序，控制程序設(shè)定故障報警程序，每個環(huán)節(jié)產(chǎn)生故障均能起到有效報警，提高故障點排查效率。自動涂膠機增設(shè)自動滑移接膠裝置，有效接檔殘膠掉落，避免殘膠掉落污染環(huán)境。自動涂膠機操作面板設(shè)計動作到位指示燈，每個自動動作運行到位后指示燈會亮起，便于操作工觀察設(shè)備運行狀態(tài)。

根據(jù)自動涂膠裝置在車身發(fā)蓋生產(chǎn)現(xiàn)場的應(yīng)用與數(shù)據(jù)分析，該機構(gòu)正在拓展應(yīng)用于其他車門、側(cè)圍等其他多點涂膠工藝上，以低成本實現(xiàn)高價值的改善。

參照文獻

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[4]林直義 汽車材料技術(shù) ? 北京：機械工業(yè)出版社， 2019.

[5]龐劍著 汽車車身噪聲與振動控制 ? 北京：機械工業(yè)出版社， 2015.

作者簡介：霍炳武（1981.11），男，漢族，廣西藤縣，上汽通用五菱汽車股份有限公司 ?車身焊接專家技師/焊接高級技師，研究方向：機械化、智能焊接。