王登峰，趙 輩，姬大鵬，趙斌斌（.河南廣播電視大學(xué)，河南 鄭州 450000；.奇瑞汽車河南有限公司，河南 開封 475000）

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汽車風(fēng)窗自動化涂膠裝配系統(tǒng)的應(yīng)用

王登峰1，趙 輩2，姬大鵬2，趙斌斌2
（1.河南廣播電視大學(xué)，河南 鄭州 450000；2.奇瑞汽車河南有限公司，河南 開封 475000）

摘 要：本文主要針對總裝車間前后風(fēng)擋涂膠系統(tǒng)的方案規(guī)劃、效率提升、質(zhì)量改進、應(yīng)用調(diào)試、故障排查等方面進行比較全面的總結(jié).

關(guān)鍵詞：涂膠；效率；安裝

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，各種新技術(shù)、新工藝得到了廣泛的應(yīng)用和推廣，汽車工業(yè)的生產(chǎn)模式已經(jīng)發(fā)生了很大的變化，先進的汽車生產(chǎn)企業(yè)，包括乘用車、微車、輕卡、商用車各系列都采用不同形式的自動化作業(yè)設(shè)備和生產(chǎn)實施，在過去的生產(chǎn)作業(yè)過程中，汽車風(fēng)窗玻璃一直采用人工涂膠及人工吸盤搬運上件的方式，人員勞動強度大，同時涂膠工藝不規(guī)范，風(fēng)擋玻璃裝配一致性差，本文主要結(jié)合生產(chǎn)實踐，對風(fēng)擋玻璃自動化涂膠及機械手上件系統(tǒng)的應(yīng)用進行總結(jié).

1 風(fēng)擋自動化涂膠裝配系統(tǒng)

總裝是整車四大工藝最后一道關(guān)鍵工序，主要實施線束、儀表、內(nèi)飾、動力總成、外飾等裝配，以及進行整車各項性能測試驗證確保整車交付質(zhì)量，按照車身上線實施內(nèi)飾工段裝配，主要作業(yè)內(nèi)容是室內(nèi)線束、頂蓬、車門附件及護板、儀表臺相關(guān)件、燈具、整車玻璃、座椅等，底盤工段主要實施發(fā)動機合裝、副車架、燃油管路等，同時總裝檢測線實施車輪定位、側(cè)滑、燈光、速度、制動、排放等檢測以及通過路試動態(tài)檢驗，對汽車的各項行駛性能、動力性、制動性、穩(wěn)定性、操縱性進行檢驗，最終保證整車合格下線，在總裝生產(chǎn)過程中，前后風(fēng)擋玻璃涂膠裝配是非常重要的環(huán)節(jié)，風(fēng)擋玻璃約重12KG，并且尺寸偏大，如何快捷、高效、低負(fù)荷裝配是總裝工程設(shè)計必須考慮要點，風(fēng)擋自動化涂膠裝配系統(tǒng)被工程師作為總裝工藝規(guī)劃的首先.

1.1 風(fēng)擋玻璃涂膠定位

風(fēng)擋玻璃自動涂膠時需要用工裝夾具定位,然后用真空吸盤固定,即將玻璃在空間X、Y、Z方向精確定位.根據(jù)設(shè)計方式的不同,常用的風(fēng)擋玻璃工裝夾具有平面回轉(zhuǎn)式、水平回轉(zhuǎn)式,但是以上兩種方式存在的致命弱點就是工裝夾具只是根據(jù)特定規(guī)格型號的玻璃設(shè)計的,不能滿足汽車生產(chǎn)廠家多品種混線生產(chǎn)的需要.而本套系統(tǒng)的設(shè)計需要一套涂膠工作站同時完成10種不同規(guī)格型號玻璃的涂膠，所以根據(jù)以上情況設(shè)計制造出一套玻璃自動對中識別裝置（圖1）,可以對不同規(guī)格型號的玻璃進行自動對中識別,提高生產(chǎn)的柔性.這種方式風(fēng)擋玻璃水平放置,由前一道工序傳送過來的玻璃,自動落入精密自動對中臺中；超聲波檢測器（6）檢測出玻璃的存在后,氣動裝置驅(qū)動X軸對中識別夾緊桿（3）和Y軸對中識別夾緊桿.

圖1 風(fēng)擋玻璃對中臺

1.2 風(fēng)擋玻璃機器人涂膠

機器人涂膠工作站平面布局如圖2所示.本工作站共分5個工位,包括安全圍欄、預(yù)對中裝置、1/4托盤回送滑軌、精密自動對中臺、自動翻轉(zhuǎn)臺、托架回轉(zhuǎn)臺、轉(zhuǎn)運托架、清槍裝置、機器人、自動輸送帶.風(fēng)擋玻璃涂膠技術(shù)要求，玻璃膠截面形狀為等邊三角形,寬（8±1）mm,高（13±1）mm；前風(fēng)擋玻璃規(guī)格型號共有5種,最大尺寸為1500mm×1150mm；后風(fēng)擋玻璃規(guī)格型號共有5種,最大尺寸為1500mm× 800mm；左右三角窗規(guī)格型號共有兩種,最大尺寸為300mm×200mm×150mm，最小尺寸為 650× 450mm

機器人涂膠工作站的工作方式采用自動輸送帶往復(fù)步進式工作方式,從玻璃放入工位1到玻璃涂膠后在工位5取出共分為5個工位,工位1用于人工上件及人工刷涂底膠；工位2用于完成底膠的晾干工作；工位3為夾具對中定位工位,工位4對不同規(guī)格型號的玻璃進行識別；工位5為涂膠后玻璃下件工位,設(shè)置自動翻轉(zhuǎn)臺,將涂膠后的玻璃自動翻轉(zhuǎn)90°,同步帶驅(qū)動滑塊上的轉(zhuǎn)運托架在線性滑軌上運動,完成玻璃在5個工位間的轉(zhuǎn)運和定位工作.

圖2 機器人涂膠工作站

1.3 正確的涂膠結(jié)構(gòu)及方式

膠形是三角形或梯形，高13—15mm，底寬8—10mm，要求膠形均勻一致，表面光潔，無氣泡.要保證正確的膠形，主要控制以下幾個要素：1.膠嘴的形狀；膠嘴是塑料材質(zhì)，能夠?qū)㈤_口剪成三角形或梯形.2.槍頭運行速度要合適；運行過慢過快都會影響膠高和膠寬.3.穩(wěn)定的出膠速度；在一定的溫度和壓力下能夠使出膠速度保持穩(wěn)定，同時溫度及壓力對膠的粘稠度有影響，出膠管能夠進行加熱，保持一定的溫度，用伺服電機帶動齒輪泵實現(xiàn)膠的定量供給.4.快速的控制響應(yīng)；選用機械式控制閥，需要在起始涂膠處和斷膠處迅速的開關(guān)閥門進行出膠的控制，這樣才能保證膠的交界處不會由于膠量過多造成溢膠.5.槍頭的清潔；在槍頭不使用的情況下，要將槍頭放進凡士林中，保證槍頭內(nèi)的膠不會遇水汽固化造成出膠的變形.

圖3 涂膠結(jié)構(gòu)示意

1.4 正確的涂膠軌跡

需要結(jié)合底漆的涂抹位置，風(fēng)擋膠條的位置進行涂膠，使裝配后與鈑金接觸良好，密封性良好，沒有溢膠現(xiàn)象.要有正確的軌跡需要以下幾個要素：1.膠槍的自由度；膠槍要有移動和轉(zhuǎn)動的自由度，在順著風(fēng)擋形狀進行涂膠時，有直線的涂膠需要左右移動的自由度，在弧面涂膠時需要上下移動的自由度，在轉(zhuǎn)角處需要轉(zhuǎn)動的自由度.膠槍具有三個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)，同時采用平衡吊吊掛膠管，繞圈吊掛膠管的方式實現(xiàn)膠槍的自由度.2.涂膠軌跡一致；在涂膠前會使用玻璃清潔劑進行清潔和活化，之后涂底漆，最后要按照底漆的痕跡，沿著風(fēng)擋膠條進行涂膠.

1.5 翻轉(zhuǎn)輸送機構(gòu)

在涂膠系統(tǒng)下件工位的翻轉(zhuǎn)機構(gòu)處增加一臺升降機，翻轉(zhuǎn)機將風(fēng)擋玻璃旋轉(zhuǎn)180℃，放置到升降機上，升降機（氣缸驅(qū)動）接受到風(fēng)擋到位信號后，吸盤開始吸附玻璃.升降機吸附玻璃時，有真空監(jiān)測裝置，當(dāng)真空值達到設(shè)定的安全真空值時，設(shè)備給翻轉(zhuǎn)機一個信號，翻轉(zhuǎn)機的吸盤開始釋放.翻轉(zhuǎn)機完全釋放后，升降機開始將玻璃頂升，當(dāng)檢測到位置開關(guān)時，給翻轉(zhuǎn)機信號，翻轉(zhuǎn)機可以翻轉(zhuǎn)回去，頂升到位后，移栽機開始吸附風(fēng)擋，移栽機具有真空檢測裝置，有數(shù)顯表顯示真空值，真空值達到設(shè)定值后，升降機吸盤開始釋放，釋放后開始下降，升降機下降到位置開關(guān)時給移栽機信號，移栽機開始向線體中心移動（電機驅(qū)動）到線體中心先減速后停止，同時有鎖止氣缸鎖住.此時操作人員按隨行按鈕使其與車身同時向同一個方向運行，當(dāng)?shù)竭_合適工位后按前進、后退按鈕調(diào)整與車身的X方向位置（設(shè)備處于平衡，同時Z向鎖止氣缸打開），然后按平衡按鈕，兩人同時將風(fēng)擋拉下來（氣缸作動力升降），進行安裝.安裝完成后按釋放按鈕，設(shè)備通過導(dǎo)向升到小車時，同時Z向鎖止氣缸伸出鎖住，設(shè)備開始返回（返回時，同時沿X、Y方向返回原點）

風(fēng)擋玻璃裝配機械手與機器人涂膠系統(tǒng)結(jié)合在一起，具備將涂膠后的風(fēng)擋玻璃自動翻轉(zhuǎn)、舉升、對接、輸送到生產(chǎn)線玻璃安裝工位（到位后人工手扶機械手安裝玻璃）、安裝后自動返回的全自動玻璃裝運裝配線.

圖4 風(fēng)擋裝配機械手系統(tǒng)

1.6 風(fēng)擋機械手設(shè)備運行

風(fēng)擋機械手采用吸盤方式吸附風(fēng)擋玻璃，操作人員按隨行按鈕使其與車身同時向同一個方向運行，當(dāng)?shù)竭_合適工位后按前進、后退按鈕調(diào)整與車身的X方向位置（設(shè)備處于平衡，同時Z向鎖止氣缸打開），然后按平衡按鈕，兩人同時將風(fēng)擋拉下來（氣缸作動力升降），進行安裝.安裝完成后按釋放按鈕，設(shè)備通過導(dǎo)向升到小車時，同時Z向鎖止氣缸伸出鎖住，設(shè)備開始返回（返回時，同時沿X、Y方向返回原點），通過自動運行方式，與風(fēng)擋舉升機構(gòu)對接，對接后通過空中導(dǎo)軌運送風(fēng)擋至生產(chǎn)線上指定裝配位置后停止，跟車隨行，人工控制按鈕，將玻璃下降到一定高度，進行手工裝配，裝配完成，人工確認(rèn)后，吸盤自動提升，輔助裝置沿著軌道自動運行至下件工位，整個轉(zhuǎn)運裝配前后風(fēng)擋過程120秒的節(jié)拍.

1.7 風(fēng)擋機械手設(shè)備聯(lián)鎖

風(fēng)擋機械手隨線滑移過程中，必須在導(dǎo)軌運行末端設(shè)三級安全保護開關(guān)，第一級用作到位預(yù)警檢測，設(shè)備報警但生產(chǎn)線不停線；第二級用作限位檢測，在機械手將要到達極限位置時（1000mm-800mm-500mm），設(shè)備報警且線體停止運行；第三級功能與第二級功能相同，但當(dāng)機械手已達到極限位置時（導(dǎo)軌末端），設(shè)備進行報警、機械手停止動作且線體停止運行，待裝配完成后，方可解鎖停線裝置.在無車輛裝配或無風(fēng)擋進行轉(zhuǎn)運時，機械手停止在舉升機上方的，待涂膠機工作后，機械手方可進行正常工作；生產(chǎn)線因意外狀況停線時，會發(fā)出相關(guān)信號，行走機構(gòu)可截取或接受此信號，做出及時停止（人工可進行裝配操作），相反則正常工作.

1.8 風(fēng)擋玻璃裝配

風(fēng)擋玻璃裝配通過人工將風(fēng)窗玻璃搬動到移動滾床上，設(shè)備自動識別風(fēng)擋曲面，設(shè)置自動涂膠軌跡進行涂膠.并快速移動下道工序，設(shè)備自動吸附翻轉(zhuǎn).自動風(fēng)擋機械手進行將風(fēng)擋快速空中移動到裝配車輛上方.通過兩人配合調(diào)整自動風(fēng)擋機械手，對準(zhǔn)車身定位孔進行裝配風(fēng)擋，裝配后釋放機械手放行按鈕，設(shè)備自行下道工序吸附操作，人員對風(fēng)擋粘貼固定輔具.結(jié)合車身內(nèi)飾一次裝配順序，分布車身左右兩側(cè)空間區(qū)域，為考慮車身支架高度加上車身高度以及物流SPS排序小車?yán)瓌悠骶?，所設(shè)置踏臺高度必須保證前風(fēng)擋玻璃上部位方向定位與生產(chǎn)線車身X負(fù)向一致，后風(fēng)擋玻璃上部位方向與生產(chǎn)線車身X正向一致等因素，車身左右塌臺設(shè)計尺寸為10米（長）*0.9米（寬）*0.3米（高），靠近物流通道的踏臺尺寸為6米（長）*0.9米（寬）*0.4米（高），踏臺間距尺寸為1.6米.物流通道區(qū)域踏臺設(shè)計結(jié)合物流SPS排序小車生產(chǎn)，需將踏臺懸空規(guī)避工藝支架拉動簡易排序車輛同該車身同步操作，踏臺下方懸空0.25米.

圖5 風(fēng)擋玻璃安裝作業(yè)

通過人員裝配和自動機械手裝配效率對比：1.使用機械臂進行裝配可有效降低單車作業(yè)工時25s，使生產(chǎn)線開展具有更大的柔和性，可承受更高的生產(chǎn)節(jié)拍要求.2.單車可減少員工上下塌臺次數(shù)，路程4m（風(fēng)擋重量17KG），可有效降低員工勞動強度.裝配后能有效的自檢，通過車型各個工序檢驗，能有效保證整車密封測試試驗，保證市場客戶的可靠性、耐久性.

2 總結(jié)

本文對汽車涂膠系統(tǒng)設(shè)計進行闡述，針對涂膠系統(tǒng)機械化建設(shè)、涂膠精準(zhǔn)性、多車型混線生產(chǎn)各種玻璃差異識別等徹底解決因風(fēng)擋裝配困難盲區(qū)大造成左右裝配不良影響外觀.杜絕人工手動涂膠裝配整車一致性差，降低人工勞動強度，同時提高生產(chǎn)效率2倍以上，對整車密封得到有效控制，最大限度保證了產(chǎn)品質(zhì)量.

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中圖分類號：TP241

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1673-260X（2016）05-0060-03

收稿日期：2016-01-14