編程式自動(dòng)化車(chē)門(mén)多點(diǎn)涂膠裝置及技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用

摘 要：在汽車(chē)車(chē)身制造行業(yè)，為降低車(chē)門(mén)鈑金之間在行駛過(guò)程中產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，往往需要在內(nèi)外板間進(jìn)行多位置涂上減震膠，提高行駛舒適性。本文主要提出一種編程式自動(dòng)多點(diǎn)涂膠裝置，即能滿足快速對(duì)多點(diǎn)位置精確涂膠，又能滿足涂膠量、涂膠一致性穩(wěn)定的研發(fā)方案。分別詳細(xì)闡述了裝置設(shè)計(jì)方案、技術(shù)方案、工作原理及應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：多級(jí)多點(diǎn)涂膠 低成本 高效率 研發(fā) 應(yīng)用

1 緒論

在汽車(chē)車(chē)身制造過(guò)程中，車(chē)門(mén)涂減震膠是必要工藝。車(chē)門(mén)外板與內(nèi)加強(qiáng)板間存在一定的間隙，行車(chē)中會(huì)因振動(dòng)產(chǎn)生嚴(yán)重噪音，因此需要在車(chē)門(mén)外板與內(nèi)加強(qiáng)板之間增加減震膠。減震膠經(jīng)過(guò)涂裝車(chē)間烘干設(shè)備加熱后固化，可以減弱行車(chē)中的振動(dòng)和噪聲，提高舒適性。

車(chē)門(mén)減震膠根據(jù)車(chē)門(mén)形狀、大小分布，一般單個(gè)車(chē)門(mén)或車(chē)蓋減震膠點(diǎn)數(shù)在25-50點(diǎn)。生產(chǎn)涂膠工藝要求涂膠量均勻、涂膠位置一致性高，才能保證減震膠發(fā)揮良好的減震性能。

我公司車(chē)身車(chē)間結(jié)合近幾年在涂膠工藝的實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，已成功地將單人單點(diǎn)涂膠，改進(jìn)為單人多點(diǎn)涂膠，后又改進(jìn)為整體可調(diào)節(jié)式涂膠工藝，逐步提升了涂膠效率和涂膠質(zhì)量。每次涂膠工藝的改進(jìn)效果顯著，如圖1。其良好的推廣性也快速推廣到其他車(chē)型，和其他基地車(chē)身車(chē)間。（圖1）

目前車(chē)身車(chē)間使用的多點(diǎn)涂膠工具多為整體可調(diào)節(jié)式涂膠裝置。它可以實(shí)現(xiàn)一次完成車(chē)門(mén)外板所有減震膠的涂膠。這種涂膠裝置目前使用平衡器來(lái)吊裝，通過(guò)鋼絲繩連接在平衡器上。

在操作過(guò)程中，需要兩名員工同時(shí)拉動(dòng)涂膠裝置到合適的涂膠位置后，按著涂膠工具不晃動(dòng)的同時(shí)再去按涂膠按鈕。首先，平衡器的鋼絲繩在下降過(guò)程中晃動(dòng)幅度比較大，涂膠裝置可能會(huì)碰傷員工，存在著較大的安全隱患；另外，每次涂膠都是員工手動(dòng)拉下來(lái)，無(wú)法保證每次的涂膠位置的一致性，造成涂膠不均勻；此外，現(xiàn)場(chǎng)需要兩名員工操作，效率比較低。為了消除涂膠過(guò)程中的安全隱患和少人化工藝的優(yōu)化，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種編程式自動(dòng)化車(chē)門(mén)多點(diǎn)涂膠裝置和系統(tǒng)，該技術(shù)通過(guò)邏輯編程和感應(yīng)信號(hào)將涂膠動(dòng)作全流程編制到PLC程序，通過(guò)一鍵啟動(dòng)涂膠按鈕，實(shí)現(xiàn)裝置的涂膠。

2 涂膠裝置研發(fā)

2.1 設(shè)計(jì)方案

根據(jù)車(chē)間生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的多點(diǎn)涂膠現(xiàn)狀及生產(chǎn)問(wèn)題，車(chē)身團(tuán)隊(duì)自主設(shè)計(jì)制作一種編程式自動(dòng)化車(chē)門(mén)多點(diǎn)涂膠裝置。該裝置依靠氣缸驅(qū)動(dòng)和輔助導(dǎo)向?qū)崿F(xiàn)上升和下降，依靠激光雷達(dá)和安全鎖緊機(jī)構(gòu)關(guān)聯(lián)PLC程序?qū)崿F(xiàn)涂膠過(guò)程對(duì)員工的安全保護(hù)；員工通過(guò)一鍵涂膠啟動(dòng)按鈕實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)涂膠工具的自動(dòng)升降。

本裝置主要由程序控制系統(tǒng)、升降機(jī)構(gòu)、安全機(jī)構(gòu)、涂膠槍盤(pán)、涂膠泵5大部分組成，如圖2。

五大機(jī)構(gòu)組成部分的功能：

（1）程序控制系統(tǒng)：負(fù)責(zé)接收各種感應(yīng)信號(hào)并給出動(dòng)作指令，是實(shí)現(xiàn)該裝置自動(dòng)涂膠的控制系統(tǒng)。

（2）升降機(jī)構(gòu)：負(fù)責(zé)涂膠膠盤(pán)做上升和下降運(yùn)動(dòng)，是動(dòng)力源。

（3）安全機(jī)構(gòu)：負(fù)責(zé)涂膠裝置在涂膠過(guò)程對(duì)員工的保護(hù)，主要有激光雷達(dá)和鎖緊機(jī)構(gòu)；鎖緊機(jī)構(gòu)：負(fù)責(zé)涂膠機(jī)構(gòu)上升到位后的自鎖，防止因自身重力導(dǎo)致機(jī)構(gòu)墜落。

（4）涂膠槍盤(pán)：負(fù)責(zé)完成在零件上的涂膠，根據(jù)零件涂膠點(diǎn)數(shù)設(shè)計(jì)槍盤(pán)。

（5）涂膠泵：減震膠存儲(chǔ)器。

該自動(dòng)多點(diǎn)涂膠裝置的完整動(dòng)作流程圖如下圖3：

固定式的升降機(jī)構(gòu)，在節(jié)約了場(chǎng)地的同時(shí)使得多點(diǎn)涂膠工具下降時(shí)不再晃動(dòng)，提高涂膠質(zhì)量和精度，提高了生產(chǎn)效率，縮減了生產(chǎn)成本，還對(duì)應(yīng)地降低工作強(qiáng)度和減少工作人員。

2.2 技術(shù)方案

本自動(dòng)涂膠裝置和技術(shù)經(jīng)過(guò)生產(chǎn)驗(yàn)證，能夠?qū)⒛壳巴磕z中遇到的難題一一解決。

（1）該裝置利用固定式氣缸連接，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)涂膠裝置高精度定位，涂膠質(zhì)量穩(wěn)定。

（2）設(shè)計(jì)PLC聯(lián)鎖和安全聯(lián)鎖，員工可以一鍵實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)涂膠裝置的升降，既保護(hù)了員工免受傷害又提高了生產(chǎn)效率。

（3）通過(guò)PLC編程實(shí)現(xiàn)一鍵啟動(dòng)完成涂膠操作，涂膠實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，減少一個(gè)操作工人。

（4）自制成本低，壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于日常維護(hù)、維修，制造成本低。

（5）多級(jí)多點(diǎn)涂膠、效率高，比單點(diǎn)涂膠工具提高數(shù)十多倍，適合大批量生產(chǎn)。

下面分別介紹該自動(dòng)涂膠裝置的幾大組成部分。

（1）程序控制系統(tǒng)：負(fù)責(zé)接收各種感應(yīng)信號(hào)并給出動(dòng)作指令，是實(shí)現(xiàn)該裝置自動(dòng)涂膠的控制系統(tǒng)。電控系統(tǒng)主要由控制系統(tǒng)臺(tái)、PLC遠(yuǎn)程控制柜、控制按鈕、電氣控制、檢測(cè)開(kāi)關(guān)等組成。

（2）升降機(jī)構(gòu)：負(fù)責(zé)涂膠膠盤(pán)做上升和下降運(yùn)動(dòng)，氣缸是動(dòng)力源；舉升機(jī)構(gòu)的輔助導(dǎo)向有導(dǎo)向軸和導(dǎo)軌兩種形式。

（3）安全機(jī)構(gòu)：負(fù)責(zé)涂膠裝置在涂膠過(guò)程對(duì)員工的保護(hù)，主要有激光雷達(dá)和鎖緊機(jī)構(gòu)；雷達(dá)對(duì)涂膠區(qū)域進(jìn)行安全掃描，達(dá)到全方位安全保護(hù)功能；鎖緊機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)涂膠槍盤(pán)上升到位后的自鎖，防止因自身重力導(dǎo)致機(jī)構(gòu)墜落；二者聯(lián)合使用消除人工操作涂膠機(jī)所存在的安全隱患。

自鎖機(jī)構(gòu)主要由擺臂、自鎖氣缸等組成。其中，氣缸是自鎖機(jī)構(gòu)的動(dòng)力源；氣缸伸出，擺臂關(guān)閉，鎖死上升到位時(shí)的涂膠機(jī)構(gòu)；氣缸縮回，擺臂打開(kāi)，才允許涂膠機(jī)構(gòu)做下降運(yùn)動(dòng)；它防止涂膠機(jī)構(gòu)在高位時(shí)的突然墜落，對(duì)其正下方的操作工人具有重要的保護(hù)作用。

（4）涂膠槍盤(pán)：負(fù)責(zé)完成在零件上的涂膠，根據(jù)零件涂膠點(diǎn)數(shù)設(shè)計(jì)槍盤(pán)。涂膠機(jī)構(gòu)主要由涂膠框架、涂膠多級(jí)管路、定位銷(xiāo)、檢測(cè)開(kāi)關(guān)、蓄膠盒等組成。

①涂膠框架安裝在舉升機(jī)構(gòu)下方，隨其做升降運(yùn)動(dòng)；

②涂膠多級(jí)管路是減震膠的通道，根據(jù)零件上的涂膠點(diǎn)數(shù)和位置進(jìn)行分級(jí)合理布置；確保管路不干涉；涂膠多級(jí)管路安裝在涂膠框架上；涂膠管路為多級(jí)管路：Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)。

③3個(gè)定位銷(xiāo)，與涂膠拼臺(tái)的定位銷(xiāo)孔相配合使用，確保涂膠點(diǎn)位置的一致性；

④蓄膠盒為多級(jí)蓄膠盒：Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)。Ⅰ級(jí)蓄膠盒內(nèi)的膠通過(guò)Ⅰ級(jí)涂膠管路到達(dá)Ⅱ級(jí)蓄膠盒，之后，Ⅱ級(jí)蓄膠盒內(nèi)的膠通過(guò)Ⅱ級(jí)涂膠管路到達(dá)最終涂膠位置。涂膠管路和蓄膠盒數(shù)量根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)和調(diào)配。

（5）涂膠泵：減震膠存儲(chǔ)器。

（6）涂膠拼臺(tái)：零件在這個(gè)拼臺(tái)完成涂膠。拼臺(tái)上的定位銷(xiāo)孔與涂膠機(jī)構(gòu)中的定位銷(xiāo)配合使用，確保該裝置落位的精度和一致性；

涂膠拼臺(tái)主要由底板、支基單元、定位銷(xiāo)孔、折邊膠槍、檢測(cè)開(kāi)關(guān)、皮帶、電機(jī)、舉升機(jī)構(gòu)、舉升氣缸等組成。

①此拼臺(tái)是實(shí)現(xiàn)零件涂膠的工位。

②定位銷(xiāo)孔與涂膠機(jī)構(gòu)上的定位銷(xiāo)配合使用，確保涂膠機(jī)構(gòu)落位一致性；

③折邊膠槍裝有其到位的檢測(cè)開(kāi)關(guān)，當(dāng)工人拿起折邊膠槍完成涂折邊膠的工作后，放回折邊膠，檢測(cè)開(kāi)關(guān)檢測(cè)到膠槍，此時(shí)工人按下拼臺(tái)的控制按鈕，自動(dòng)涂膠機(jī)構(gòu)才開(kāi)始下降；確保操作員工的安全；

④底板上安裝有數(shù)套支基單元。支基單元對(duì)零件起支撐定位和限位的作用；對(duì)零件進(jìn)行涂膠；

⑤涂膠完成后，員工進(jìn)行多點(diǎn)涂膠的質(zhì)量自檢；

⑥自檢完成后，員工將內(nèi)板焊接總成放到外板上，舉升氣缸帶動(dòng)舉升機(jī)構(gòu)和皮帶將零件托起，然后電機(jī)啟動(dòng)，帶動(dòng)皮帶進(jìn)行傳動(dòng)，將零件傳到下一工位；舉升機(jī)構(gòu)下降到位。此為一個(gè)工作循環(huán)。

2.3 工作原理

2.3.1 多點(diǎn)涂膠量定時(shí)自動(dòng)控制

本機(jī)構(gòu)采用可編程控制器自動(dòng)控制電路，實(shí)現(xiàn)涂膠定時(shí)控制功能，同時(shí)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度的變化由觸摸屏授權(quán)寫(xiě)入符合出膠量的自動(dòng)控制時(shí)間值，取代了操作工人靠經(jīng)驗(yàn)值調(diào)節(jié)出膠量的弊端，使多點(diǎn)涂膠機(jī)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化工作，從而使每個(gè)操作循環(huán)只需按一次涂膠啟動(dòng)按鈕，同時(shí)保障每個(gè)工件涂膠量一致。當(dāng)有人為觸發(fā)安全系統(tǒng)時(shí)，為有效控制涂膠質(zhì)量，特別增加了涂膠過(guò)程中一鍵返回功能，提高了安全系數(shù)及故障響應(yīng)時(shí)間。

2.3.2 多點(diǎn)涂膠機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)升降

本機(jī)構(gòu)采用可編程控制器自動(dòng)控制電路，實(shí)現(xiàn)涂膠機(jī)自動(dòng)升降功能，取代了操作工人靠人力拉動(dòng)平衡器來(lái)拖動(dòng)涂膠機(jī)升降的弊端，同時(shí)使多臺(tái)涂膠機(jī)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化工作，而每個(gè)操作循環(huán)只需按一次涂膠啟動(dòng)按鈕便可自動(dòng)完成一個(gè)循環(huán)工作，提高了設(shè)備穩(wěn)定性和安全系數(shù)及故障響應(yīng)時(shí)間。

2.3.3 多點(diǎn)涂膠機(jī)安全防落控制

本機(jī)構(gòu)采用可編程控制器自動(dòng)控制電路，實(shí)現(xiàn)防落夾具自動(dòng)控制，使多點(diǎn)涂膠機(jī)實(shí)現(xiàn)高位重力勢(shì)能被有效鎖定功能，消除了員工在涂膠機(jī)下方操作所存在的高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)，提高了多點(diǎn)涂膠機(jī)安全系數(shù)。

3 橫向?qū)Ρ?、?yīng)用案例

SGMW車(chē)身用過(guò)的涂膠方式有三種：

（1）單向涂膠工具，一次只完成一點(diǎn)涂膠，每涂一點(diǎn)耗時(shí)6秒，且沒(méi)有膠量調(diào)節(jié)閥；單向涂膠工具結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖1。使用時(shí)，將涂膠槍出口安裝到M36螺母一端，控制涂膠槍使膠液順著Φ6不銹鋼管出來(lái)，進(jìn)行涂膠。

缺點(diǎn)：由于一次只能涂一點(diǎn)，所以可能造成涂膠點(diǎn)間距不均勻、涂膠量不均勻；缺少單管出膠量調(diào)節(jié)閥無(wú)法對(duì)涂膠出膠量進(jìn)行調(diào)整，工作效率低等問(wèn)題。

（2）單閥多點(diǎn)涂膠工具。使用時(shí)該涂膠工具M(jìn)36螺母扭接到膠槍上，控制涂膠槍使膠液順著設(shè)計(jì)管路出來(lái)，實(shí)現(xiàn)一次完成多點(diǎn)的涂膠；增加了調(diào)節(jié)閥，可以對(duì)涂膠出膠量的大小進(jìn)行調(diào)整，涂膠量均勻；不同管組間距通過(guò)Φ6加強(qiáng)管進(jìn)行固定限位，保證每次涂膠點(diǎn)間距均勻。

缺點(diǎn)：此設(shè)備只能實(shí)現(xiàn)局部范圍內(nèi)一定數(shù)量的涂膠點(diǎn)，同時(shí)涂膠位置通過(guò)人工方式，目測(cè)實(shí)現(xiàn)，重復(fù)一致性較差。

（3）多閥多點(diǎn)涂膠工具，設(shè)有多個(gè)閥，根據(jù)需要可設(shè)數(shù)十個(gè)涂膠點(diǎn)，并且涂膠量可調(diào)節(jié)。缺點(diǎn)：多閥多點(diǎn)涂膠工具，能滿足大批量高節(jié)拍的生產(chǎn)要求，但涂膠位置一致性較差；此類(lèi)工具隨著車(chē)門(mén)外板尺寸增大而相應(yīng)增大，工人在操縱體積龐大重量較重的涂膠工具進(jìn)行涂膠時(shí)，不符合高節(jié)拍下的人機(jī)工程，進(jìn)而影響到多點(diǎn)涂膠工具的應(yīng)用。

4 應(yīng)用效果

該自動(dòng)化多點(diǎn)涂膠裝置已成熟應(yīng)用在公司350P/PS、E10門(mén)蓋焊裝生產(chǎn)線上。

（1）該裝置的應(yīng)用減少了人工拖動(dòng)平衡器的動(dòng)作，提高了生產(chǎn)效率。共計(jì)節(jié)約操作時(shí)間：5秒/臺(tái)。

（2）確保涂膠一致性和穩(wěn)定性，達(dá)到涂膠工藝要求，涂膠精度及質(zhì)量合格率由85%提升95%以上。

（3）涂膠工具通過(guò)多級(jí)調(diào)節(jié)閥，可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況隨時(shí)調(diào)節(jié)出膠量，避免或減少施膠量過(guò)多和過(guò)少，減少了零件的故障率和返修率，降低了生產(chǎn)用膠成本。

經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)單臺(tái)節(jié)約膠量：20g/臺(tái)。

（4）整套機(jī)構(gòu)所使用材料為普通鋼管和內(nèi)六角螺栓，采購(gòu)方便，制造成本低廉，便于廣泛使用，同時(shí)由車(chē)間員工主導(dǎo)設(shè)計(jì)制造，省去了外包設(shè)計(jì)與加工制造費(fèi)用，相對(duì)于購(gòu)買(mǎi)自動(dòng)涂膠設(shè)備節(jié)約大量資金。

（5）本裝置可以根據(jù)不同車(chē)型的車(chē)門(mén)零件的形狀和涂膠點(diǎn)數(shù)進(jìn)行裝置的設(shè)計(jì)和涂膠管路的分級(jí)分點(diǎn)布置，在后續(xù)新項(xiàng)目的設(shè)計(jì)中，該結(jié)構(gòu)得到很好的應(yīng)用與推廣。

5 結(jié)語(yǔ)

本文主要介紹了，一種車(chē)門(mén)自動(dòng)多點(diǎn)多位置精確定位同步涂膠機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案、技術(shù)方案、工作原理及應(yīng)用對(duì)比，主要解決單人多位置車(chē)門(mén)涂膠、涂膠不均、涂膠效率低、涂膠質(zhì)量一致性差問(wèn)題。

該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易，制造成本低廉，便于廣泛使用，實(shí)現(xiàn)了單人多點(diǎn)多位置同步涂膠，涂膠質(zhì)量一致性精度穩(wěn)定，生產(chǎn)運(yùn)行效率高，設(shè)備問(wèn)題少，維護(hù)簡(jiǎn)單。

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