汽车玻璃机器人涂胶工作站回转台设计 - 图文(3)

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五”、“八五”科技攻关，目前已基本掌握了汽车操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术，生产了部分汽车关键元器件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运、涂胶等汽车，现在这些类型的汽车已应用在汽车制造厂的焊装线上。\九五\期间工业汽车的需求量以每年30% 以上的速度成长。2000年全国工业汽车的拥有量约为3,500台。其中以点焊、弧焊、喷漆、装配、搬运、冲压等各类汽车为主，销售额为6.7亿人民币。据专家对全国542家用户进行的统计分析，就全国而言，电弧焊、点焊、装配、喷涂汽车应用得最多，其次是搬运、上下料，再次是包装、码垛、拆垛汽车和密封涂胶汽车，其他汽车用量很少[3]。

经过20多年的发展，我国已在多项汽车关键技术中取得了突破性发展。以中科院沈阳自动化研究所及清华大学、东北大学、哈尔滨工业大学为代表的汽车研究基地，已经取得了令人瞩目的成果。但总的来看，我国工业汽车的技术及其工程应用水平和国外先进水平相比还有一定的差距，如：可靠性低于国外产品；汽车应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距；以上原因主要是没有形成汽车产业，当前我国的汽车生产都是应用户的要求，“一次客户，一次重新设计”，品种规格多、批量小、零部件通用化程度低、供货周期长、成本也不低，而且质量、可靠性不稳定。因此迫切需要解决产业化前期的关键技术，对产品进行全面规划，搞好系列化、通用化、模块化设计，积极推进产业化进程。

1.3 国内外研究现状

1.工业汽车性能不断提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修），而单机价格不断下降，平均单机价格从91年的10．3万美元降至97年的6．5万美元，到最近汽车的单机采购价格已经降到3万欧元左右。

2.机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化；由关节模块、连杆模块用重组方式构造汽车整机；国外已有模块化装配汽车产品问市。

3.工业汽车控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化；器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构；大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。

4.汽车中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，装配、焊接汽车还应用了视觉、力等传感器，而遥控汽车则采用视觉、声觉、力觉、触

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觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制；多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。

5.虚拟现实技术在汽车中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制，如使遥控汽车操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵汽车。

6.当代遥控汽车系统的发展特点不是追求全自治系统，而是致力于操作者与汽车的人机交互控制，即遥控加局部自主系统构成完整的监控遥控操作系统，使智能汽车走出实验室进入实用化阶段。美国发射到火星上的“索杰纳”汽车就是这种系统成功应用的最着名实例。

7.汽车化机械开始兴起。从94年美国开发出“虚拟轴机床”以来，这种新型装置已成为国际研究的热点之一，纷纷探索开拓其实际应用的领域。

1.4 研究内容

通过对国内外研究现状的分析，不论是国外最新科技的工业汽车，还是国内研制的简单应用汽车，与客户最终见面的都是汽车的集成产品。由于工业汽车高精度、长寿命、低维护成本的特性，加大了汽车的应用范围。现在通过加大对汽车集成技术的研究和应用，来弥补我们在汽车本体是的不足，进一步拓宽汽车的应用场合。这是我们目前遇到的实际情况，也是我们提高自主创新能力的一种手段，尽快达到现代化运行的低成本一个目的。此次研究的就是汽车在汽车风挡玻璃涂胶工作站中的应用[5]。

本次采用的是一种基于PROFIBUS总线技术基础上的汽车柔性涂胶工作站的设计方法,运用多智能体系统理论思想,从系统构架和系统控制两方面分析了其系统原理,并着重研究了汽车系统集成技术及其工程实现。

工作站设计过程中采用了模块化的设计方法,不仅缩短了设计周期,同时也使所设计的系统更加稳定可靠。风挡玻璃自动涂胶时需要用工装夹具定位，常用的风挡玻璃工装夹具具有平面回转式、水平回转式，但是以上两种方式存在的致命弱点就是工装夹具只是根据特定规格型号的玻璃设计的。因此只能用于特定规格型号玻璃的生产，系统的柔性很低，不能满足汽车生产厂家多品种混线生产的需要。而本套系统的设计需要一套涂胶工作站同时完成多种不同规格型号玻璃的涂胶，如果采用传统方式，不但设备的制造复杂，而且很难满足工艺的要求。所以根据以上情况设计了一种新型的回转台，上面有一套玻璃自动对中识别装置，可以对不同规格型号的玻璃进行自动对中识别[6]。

通过新型回转台的设计，不仅保证了涂胶的均匀性、一致性、准确的涂敷位置以及

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优良的生产质量，而且大大提高了系统的柔性。 该涂胶工作站具有以下特点：

1.该设备采用德国KUKA六轴关节工业汽车进行涂胶作业，可以通过示教和编程两种方式实现预设轨迹的运行。运行轨迹设定采用成熟的汽车控制软件，以示教的方式进行编程。在实物的涂胶轨迹上，先描出数个特征点，再采用手编器操作涂胶枪，寻找这些点迹，并确认、记忆这些点的坐标，特征点寻迹工作完成后，再启动自动运行，设备将以样条曲线插补的方式，自动把这些点连接成光滑过渡的曲线，该曲线就是工件需要涂胶的运动轨迹。示教编程方式克服了数控编程以涂胶轨迹数据输入，必须借助准确的零件图纸及事先计算出轨迹曲线节点的坐.标，逐步输入的烦琐方式。采用示教编程方式后，仅需工件实物即可快捷方便地完成编程。适用于三维空间内任意曲线轨迹的涂胶和材料均匀涂布。汽车示教编程方式，使设备的操作更趋柔性化与智能化，可以随意调用和修改涂胶程序。

2.该设备由机体机架、汽车、定位夹具、安全防护装置、供胶系统及涂胶枪、断胶检测、涂胶的防固化装置、防错涂装置、电气控制系统等组成。

3.供胶系统采用美国 GRACO 的产品，输胶泵的泵比为65:1，以稳定的压力，将胶压送到自动涂胶枪的枪头。胶泵的驱动气源压力可调，经加压后胶的压力也可作适应性调整，胶线的粗细可通过压力补偿阀来稳定供胶压力实现，通过选择适当孔径的涂胶咀达到最佳的控制效果，保证胶型的一致性。通过对涂胶出胶量和运行速度的最佳配合，保证所涂胶形均匀一致，达到理想的涂胶效果。

4.涂胶枪为密封胶专用涂胶枪，采用膜片密封阀杆，无渗胶及固化，具有倒吸功能。采用硅油杯对涂胶枪嘴进行浸入式防护，每次涂胶后涂胶嘴浸入硅油杯中。涂胶枪结构设计保证涂胶嘴不拉胶，从而起到既能节省胶又能提高涂胶质量、操作环境干净的效果。涂胶枪嘴密封及排废装置（排废胶杯）是用来排除废胶用的。

5.电气控制系统由 PLC 、触摸屏、防错检测装置、安全光栅等组成。该系统可预置多种工件的涂胶程序，更换品种时可在触摸屏上调用相应程序。

6.该机具有故障提示及报警功能，并且每次出现故障时都能准确的反映出现故障具体位置，便于迅速排除故障，主要包括：工件的错装；汽车碰撞保护功能；工件安装不到位或没有装工件的检测与报警；重复涂胶的检测，进行重复涂胶时系统拒绝执行；涂胶的断胶检测与报警；胶桶的缺胶报警。

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7.涂胶头重复定位精度为：≤ 0.1mm 。涂胶速度可作调整，以适应不同工件的节拍要求。

8.根据不同的工件设计制造可实现快速切换的定位夹具。

9.机器装有安全防护光栅，防止汽车在运行时，操作人员进入操作区域造成人身损伤[1]

1.5 本章小结

本章先通过查阅与该技术相关的国内外资料，并对资料进行分析与研究学习，初步确定设计方案、设计步骤和方法。

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第2章 设计原理及组成

2.1 系统设计原理

2.1.1 设计思路

本系统设计思路以安全第一、以人为本为原则，配有安全系统：安全护栏及安全光栅、安全插销。

1.任何人应在汽车工作时不得打开安全插销进入汽车工作范围内。 2.在转台转动过程中和将要转动时人员不得进入转台旋转区域内。 3.在汽车示教过程中，应位于其正前方并保持适当的距离。 4.还有其他活动机构及没有说到注意事项，请您注意安全。 2.1.2 系统原理

本系统采用双桶切换供胶方式，由两台K65:1 55加仑双立柱胶泵供胶。平时只有一台胶泵工作，当工作胶泵无胶时，胶泵压盘升降横梁降至低位，压开低位换向气动限位，气动限位接通，信号反馈到两胶泵中间的双桶自动切换系统，切换系统工作，关闭此台胶泵马达供气接通另一台胶泵马达供气，以保证连续生产。两泵胶管汇集到一起经高压调压器（高压调压器控制出口压力，以保证胶型），一路供给手动胶枪，一路供给定量齿轮泵系统，为保证胶型，以及对汽车速度变化的响应，要对胶体流量进行精确的和速度同步配合的控制。定量齿轮泵系统由伺服电机加减速机驱动，带动定量齿轮泵，通过调整伺服电机的速度来控制吐胶量的多少。速度控制分为手动/汽车控制两档，手动速度调节通过调节机柜内POT1电位器来调节伺服电机的速度。汽车速度调节通过改变打胶程序中的模拟量电压值来调节伺服电机的速度。吐胶控制也分为手动/自动控制两档，开关处于手动档。按下吐胶按扭胶枪打开，开始吐胶，松开按扭停止吐胶。自动挡时控制权交汽车。为防止胶体温度随温度变化而变化，本系统设有温控装置，温控装置由TEFLON加热胶管、温度传感器、OMRON(E5CST-Q1P)温度控制器组成。分为六段加热：左泵胶管加热、右泵胶管加热、总胶管加热、手动枪胶管加热、手动枪硬管加热、自动枪胶管加热。胶体的温度由传感器检测出并送至温度传感器，与设定温度相比较，利用PID原理完成对胶体温度的控制。

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