自动涂胶机在焊装生产线上的应用

作者:雷文慧 李建收 文章来源:奇瑞汽车股份有限公司 发布时间:2014-11-06
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自动涂胶不仅可以节省人力成本,还能显著改善产品质量,本文描述了一种自动涂胶机的应用方法和特点,举例介绍了自动涂胶机在焊装自动化生产线上应用时的一些实用功能。

利用机器人完成涂胶过程,具有效率高、质量稳定和工人劳动强度低等诸多优点。为了适应自动化生产线的需求,车身焊接过程中需要的点焊胶和隔振胶的涂胶过程,需要从以往的人工涂胶更换成由机器人配合完成的自动涂胶。本文描述了一种自动涂胶机的应用方法和特点,举例介绍了自动涂胶机在焊装自动化生产线上应用时的一些实用功能。

内部代号M16车型即市场上热销的奇瑞艾瑞泽7,是奇瑞公司第一款采用正向开发系统进行研发的车型,该车型的质量较奇瑞公司以往的产品有了飞跃式的提高,其中白车身工艺水平也达到了很高的高度。M16焊装主线采用自动化生产方式,有5个工位采用了自动涂胶方式,涂胶机选用SCA产品,具体情况如表所示。

本文以M16车型MB10工位涂胶为例,在此介绍一种典型的SCA涂胶机配置组成。该工位生产工艺过程为:由两台机器人各抓取左右侧围总成,控制涂胶机(固定胶枪)完成涂胶过程后,将侧围总成拼装在地板总成上。

图1 一种SCA涂胶机配置

一种典型SCA涂胶机配置结构

如图1所示,MB10工位的涂胶机基本配置包括:胶桶容量为18.9L,压盘大小依此选型;泵机选用气动泵,采用两个泵机供胶,能够实现在线自动切换功能;全程电加热(压盘、泵机、管道和定量机);伺服定量机,容量均为80ml;泵机与加热控制柜;流量控制系统为SYS 6000(微处理器)。

涂胶机配置的选择由以下几个方面决定:涂胶总量和生产线节拍决定了胶桶的容量(包括压盘大小)、定量机容量和是否选择双泵切换;胶体的粘度和环境温度的变化决定了选择加热的形式;涂胶工艺精度的要求决定了选择定量机的驱动形式。

图2 流量控制器信号交换示意

涂胶系统电气控制

涂胶系统的电气控制系统由流量控制器、泵机控制器、温度调节器和伺服放大器等组成;控制涂胶机的机器人为安徽埃夫特智能装备有限公司的产品。下面针对通信、流量控制原理和机器人如何输出模拟量信号几个方面进行逐一介绍。

1.通信

整套控制系统中,SYS6000可视为主控制器,其不仅负责涂胶系统中泵机、温度和伺服定量机的控制,也负责与外围控制单元(此处为机器人控制器)的信号交换,以实现机器人对涂胶机的控制。M16生产线使用的均为Profibus总线,所以此处机器人与涂胶机的通信也采用了Profibus总线通信方式。

流量控制器信号交换示意如图2所示,在涂胶系统内部全部采用CAN总线通信方式。泵机与温度控制柜中有型号为PCU 6000的泵机单元控制器和型号为TCU3001的温度调节器两种控制器,流量控制柜内有SYS 6000控制器,伺服定量机上有型号为Multibox6000的多功能盒(主要功能为连接加热模块和连接伺服放大器)。

2.流量控制原理

在按照工艺要求设定流量参数后,流量控制器接收到机器人发出的实时的模拟量信号(当前机器人运行线速度转换而来),进而对伺服放大器进行控制,达到合格的涂胶质量;同时通过编码器将反馈电动机输出行程折算成实时的流量反馈实现闭环控制,达到较高的精度要求。例如:机器人的最大线速度为500mm/s,对应的模拟信号为10V;胶条直径为3mm,则流量设定为3.5cm3/s;当机器人全速运行时,发出10V的模拟信号,实际流量为3.5cm3/s;机器人减速为100mm/s,实际流量自动调整为0.7cm3/s。流量控制原理示意如图3所示。

3.机器人的模拟量信号输出

(1)建立坐标系 现场使用的涂胶机系统中的胶枪大部分为固定胶枪,涂胶方式大多为机器人抓件涂胶,所以建立坐标系时需要选用用户坐标系。如果不采用用户坐标系,在涂胶过程中机器人输出的TCP值极不准确、稳定,涂胶状态会极差。需要特别说明的是,建立用户坐标系之前必须先完成工具坐标系的设定,用户坐标系是基于工具坐标系而建立的。

(2)TCP速度设定 设定机器人TCP速度范围为0~200mm/s,对应的数字输出为0~255;将0~255的值转换成通过总线通信对应的机器人的8个输出位(对应涂胶机的8个输入位)上(见图4),涂胶机将此值认为对应的就是0~10V的模拟量输入。

用户参数设置

1.泵加热器/供料加热器和系统加热器设定温度

每个加热通道的温度均可设定,一般设定范围为30~40℃即可(具体温度设定由胶料决定)。如果实际温度未达到设定温度范围内,系统不会给机器人发准备好的信号。

2.程序号及涂胶参数

选择手动模式下进行编程,M16现场目前仅使用了1组程序,程序号为1。子程序1中的预压力和胶料百分比均是100%,这两个比例可根据轨迹及涂胶需求进行更复杂的优化,目前现场还未用到,简单的编程即已实现涂胶的理想状态。

预压力默认为5MPa,其作用为在打开枪的瞬间将胶料迅速地喷出,并可通过调整预压力实现胶条起始端和末端均匀。

胶料流量(图5中为1.5cm3/s)为机器人给出的速度最大值对应的胶料流量(即给定电压为10V,机器人输出数字量为255,对应机器人TCP速度100%时的200mm/s)。如果机器人速度为50%,流量即为0.75cm3/s。

3.程序极限值

(1)胶料监控 设定值是调试基本完成后,固定下来的一次的涂胶总量,从现场使用来看实际的涂胶总量偏差一般不会超过5%,上下限可再结合实际涂胶情况来设置。

(2)压力监控 初始值为0~25MPa,可根据实际生产中的正常压力范围来设定。此功能主要是来判断涂胶系统是否有堵塞和泄漏。如果压力不在设定范围内,涂胶机会发出报警;当涂胶系统中出现大的气泡,涂胶过程压力会有较大波动,系统也能报警提示。

一些实用的功能

1.加热定时开启

加热定时开启用于设定以周为循环周期的材料涂敷系统的接通时间。在输入接通时间后,控制器SYS 6000在输入的接通时间内自动接通材料涂敷系统的加热器,省去为将加热型组件(如胶桶、泵、软管、定量装置和喷胶枪)加热到所需温度的漫长等待时间。如图6所示,系统每天最多可输入两个接通时间(接通时间1和接通时间2)。

2.涂胶数据记录

在正常生产中,涂胶历史数据可以通过面板查看,通过历史数据可以分析涂胶的状态。涂敷存储器最多可以存储40000个数据条目,最早的数据条目将被覆盖。控制器SYS 6000在记录存储器中存储涂敷循环的数据如图7所示。

3.加热通道温度控制

通过设定温度额定值,不仅可以控制胶料的温度,当设定值为0时,还可以将某个加热通道断开,这样在某个加热通道出现问题时(比如保险丝断了等),系统仍能正常工作,不影响生产。

结语

自动涂胶不仅节省了人力成本,还显著改善了产品质量。在奇瑞公司,自动涂胶机得到广泛应用,在自动化主焊线和四门两盖生产时越来越被重视。在实际应用中,自动涂胶机一般操作简单,但在涂胶轨迹调试、日常维护和故障处理上需要一定的专业技术人员。整个胶料输送系统可以被形象地视为人体的血液系统,不重视日常维护使用,也容易得“脑血栓”,认真做好有预见性和预防性的日常维护,才能保证设备“少生病”,提高设备的使用寿命。

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