北京深隆科技對自動涂膠機器人工藝解析及技術解析 自動涂膠機器人 非標訂制

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：18011197956  18001036676 18001130803

新型汽車結構中引入大量的輕質金屬、復合材料和塑料，使得汽車用膠粘劑和密封膠持續快速增長。汽車內飾件也是膠粘劑用量增長的一個領域。目前我國轎車每輛用膠約20 kg，中型車16 kg，重型車約22 kg。至2010年，我國汽車工業對各種類型的膠粘劑和密封膠的總需求量超過了10萬 t。膠粘劑和密封膠在汽車領域一般應用在焊裝工序、涂裝工序及總裝工序等

圖1和圖2是搖臂室罩零件總成，需要在鉚接防濺板之前，在鉚接結合面進行涂膠，搖臂室罩零件總成裝配工藝流程為清洗→壓管→涂膠→鉚接防濺板→安裝密封圈→總成試漏→包裝入庫。

1. 零件涂膠工藝分析

臂室罩零件是典型的薄殼壓鑄件，材料牌號為YL112，設計年需求量為38萬件，零件總成質量為3.6 kg。零件的形狀為淺U形薄殼體，外形和內腔比較復雜，根據裝配工藝要求，零件需要鉚接裝配的防濺板有兩塊，不在同一個平面，零件鉚接防濺板前需要在裝配平面涂膠，工件涂膠軌跡形狀為由多段的曲線所組成，因此要求涂膠機能夠完成各種復雜幾何形狀的三維涂膠、點膠工作。

涂膠機器人的選擇具有X軸、Y軸和Z軸三軸聯動功能的全封閉直角坐標機器人，機器人控制系統的選擇，要求具有三軸聯動功能，國產具有三軸聯動功能的加工中心NC控制系統。國產機器人產品和機器人NC控制系統在技術性和經濟性方，有比較優勢，是設計涂膠機的理想的選擇。涂膠的技術要求：涂膠必須按圖樣規定的涂膠軌跡線1和2運行，涂膠形狀為半圓形，涂膠直徑為φ 2～φ 3mm，涂膠膠線必須均勻，不允許涂膠膠線直徑忽大忽小，更加不允許斷膠。涂膠必須貼近產品涂膠位置，不得離開產品。不論是裝配過程，還是運輸、存儲，都必須確保密封膠條處在圖示的正確位置，涂膠后產品可見表面不允許留膠，任何部位不允許殘留異物。本設備適合一般所見的UV膠、AB膠及導電膠等種類的密封膠，本產品所用密封膠為樂泰999。

圖3為搖臂室罩全自動數控涂膠機（局部）。由于零件批量較大，整個零件總成涂膠工作節拍為2min，按照計算需要投入2臺涂膠機才可以滿足38萬件的年產能需求，經過技術和質量評估，采用雙工位設計，可滿足產能設計要求，具有比較好的質量穩定性和經濟性。

2. 涂膠機設計方案

（1）涂膠機結構設計：根據搖臂室罩零件涂膠工藝分析，涂膠機的構成由底座、機架、雙工位涂膠夾具及氣動控制系統和電器控制系統部分組成。設備結構采用典型的全鋁型材框架結構。且涂膠工裝夾具為快換結構，方便產品轉型后的調試。采用站姿操作，工件手動上下料雙手起動設備自動進行涂膠工作。設備安全防護裝置采用安全防護門及安全光柵，以保證操作者的安全。供膠系統采用美國固瑞克（GRACO）的標準產品，其最大增壓比為 63∶1，通過氣動轉換控制，可以提供穩定的供膠壓力，并可根據密封膠的粘度不同，調節增壓比，適應不同種類密封膠。

涂膠機器人采用全封閉電動機內置系列的直角坐標機器人，全封閉電動機內置結構可以適應車間比較復雜的含有一定粉塵和油污的工作環境，保證機器人工作可靠性。涂膠機器人的X軸、Y軸和Z軸采用龍門布局，運轉過程中，具有更好的剛性，涂膠機器人NC控制系統采用廣州數控GSK980MDa，可以方便地實現三維涂膠、點膠的運行速度等各項工藝參數的調節。

控制系統設計了自動模式和手動模式，選擇自動涂膠模式后，將工件預裝于工作臺板的夾具定位銷上后按雙手啟動按鈕，設備自動進行涂膠工作。

涂膠機器人帶動GRACO的膠嘴按預設編程好的軌跡進行自動涂膠工作。當工件自動涂膠完成，機器人自動回歸到初始原點后，方可進行下料工作。

（2）涂膠機夾具設計：雙工位涂膠夾具采用分體式結構，即兩個相同的涂膠夾具，按要求分別安裝固定在機架平板上，方便兩個零件分別調試。

零件在夾具上的定位采用典型的一面二銷方式，依靠零件的重量和夾具四周布置的粗限位，同時在夾具的不同的定位點上布置了傳感器，實現零件在夾具中的快速上下料和可靠地定位，當出現員工零件裝夾不符合工藝要求時，設備將無法啟動，避免了意外情況的發生。

為防止出現夾具上無零件涂膠的異常的情況發生，在夾具上布置了紅外線檢測裝置。即當程序自動模式啟動時，夾具上的紅外線接收和發射裝置只有檢測到存在零件時，程序才可啟動。同樣為防止出現零件重復涂膠的異常的情況發生，當零件自動涂膠完成后，涂膠機器人自動回歸到初始原點后，必須進行下料工作，員工如果忘記了，重新啟動自動模式運行，設備將會報警，無法啟動，必須將設備運行模式轉到手動模式下，消除報警后，設備才可重新工作。

（3）涂膠機氣壓控制系統設計：圖4為搖臂室罩全自動數控涂膠機氣動控制工作原理圖，本設備所用氣源為車間統一氣源，氣源壓力約0.6MPa，為保證設備壓力的穩定性，在氣源引入端，加裝了一個40L的儲氣罐總成1，壓縮空氣經過氣源三聯件2的過濾潤滑，再經過調壓閥調節到一個需要的穩定的壓力（0.5MPa）。設備設計了低壓報警功能，當設備進氣源低于報警設定值時會進行報警提示操作者。

供膠系統采用美國 GRACO的標準產品，其增壓比為 63∶1，以壓縮空氣為動力源， 在供膠系統的接入端安裝了可調流量手動開關閥4-1和氣動帶表減壓閥3-2，可調節和控制進入供膠系統的壓縮空氣。

供膠系統的出膠壓力和流量，可通過位于出膠口的膠泵流量壓力調節閥總成10進行調節，壓力的大小可觀察調壓閥上的壓力表。涂膠槍7和流量可調節涂膠槍開關閥總成9設計為一體，通過涂膠槍固定板8，將兩個涂膠槍7固定聯接起來，實現雙工位涂膠功能。流量可調節涂膠槍開關閥總成9的膠線連、斷實時控制，通過與NC系統相連的電磁開關閥11的DT1實現。為防止涂膠機停止工作時，涂膠機噴嘴的密封膠凝固，需將涂膠機噴嘴浸入油杯6中，油杯6的升降控制氣缸5和可調流量手動開關閥4-2實現。

（4）涂膠槍膠線直徑的調整：涂膠機設備的膠線直徑有三種調節方法，分別是改變供膠壓力、涂膠速度和膠嘴直徑。一般情況下，膠線直徑調好后，禁止非技術人員再進行調節，因為調節其中任何一項，均會改變原有的涂膠線徑。改變供膠壓力的調節方法，膠泵流量壓力調節閥總成10為固瑞克供膠系統自帶的，膠泵加壓后用內六角板手順時針方向擰壓力會加大，逆時針方向擰壓力會減小，壓力大小可觀察調壓閥上的壓力表。調節完成后取下擰緊扳手即可。

微調供膠系統壓力可改變線徑大小，為使膠線直徑調節到最佳狀態，也可通過改變膠嘴直徑的方式，調節線徑大小（注：膠嘴直徑的改變必須相應調整膠嘴距離涂膠表面的高度，不然涂出的膠線可能不直）。改變膠嘴直徑方法，GRACO供膠系統標準配置的膠嘴直徑為0.15mm，可按零件的具體形狀和要求設計加工外形，并根據實際需要打出膠孔。改變涂膠速度也可以改變線徑大小，涂膠速度的控制方式是通過涂膠機器人NC控制系統參數大小設置，控制涂膠機器人的X軸、Y軸和Z軸的走刀（膠槍）運行速度，達到控制涂膠線徑大小的目的。

（5）涂膠系統的清洗工藝：隨著現場涂膠密封工藝在汽車裝配工藝等領域的不斷應用，現場自動化涂膠機的使用已經越來越普及。而保證設備穩定可靠運行的涂膠機系統的自動清洗工藝，也越來越受到使用者的重視，成為設備設計和管理中，非常重要的一個環節。

目前主要清洗方法：①傳統的涂膠機的清洗工藝，多數是采用化學溶劑如二氯、三氯等揮發性溶劑進行涂膠槍的噴嘴和管路的清洗。該清洗方法具有清洗徹底、費用偏低的特點。但是由于化學品的揮發性、毒性、不可回收型及污染環境等因素的限制，溶劑清洗的使用已經越來越受限。②采用可循環環保溶劑清洗。采用與設備配套使用的單獨的自動清洗循環系統。該方法具有溶劑可回收多次使用、清洗效果好的特點，已逐漸發展為涂膠機清洗工藝的主流方式。

3. 結語

發動機搖臂室罩全自動數控涂膠機投入生產后，經過現場幾年的使用和驗證，產品質量和生產效率比較圓滿地達到了年供貨需求量為38萬件的初始設計要求，此涂膠機的成功設計，對公司后續相關機型的設計，具有一定的參考價值。