機器人技術在轎車車身涂膠工藝中的應用

婁 潔戴龍泉

（1.蕪湖職業技術學院汽車工程學院 安徽蕪湖 241006；2.奇瑞汽車股份有限公司 安徽蕪湖 241008）

機器人技術在轎車車身涂膠工藝中的應用

婁 潔1戴龍泉2

（1.蕪湖職業技術學院汽車工程學院 安徽蕪湖 241006；2.奇瑞汽車股份有限公司 安徽蕪湖 241008）

轎車車身的制造過程中，車身涂膠是提高整車乘坐舒適性和美觀性的重要方法。目前車身涂膠工藝中人工操作比例過大，導致工作效率不高，涂膠質量難以控制，存在安全隱患等問題，而機器人技術的應用很好的解決了上述問題。

機器人；車身；涂膠；工藝

汽車的乘坐舒適性和減震降噪性能成為人們新的關注熱點。在整個轎車車身的制造過程中，門蓋的表面積較大，約占了整車表面的63%，在板材較薄、尺寸較大的門蓋外板和內板、防撞梁、加強筋之間存在有一定的縫隙，[1]在汽車行駛過程中，由于路面沖擊的來自發動機的震動而易產生噪聲。為了解決上述問題并使車輛外觀美觀，通常在這些部位使用減震密封膠和折邊膠來削弱行車過程中的震動、沖擊和噪聲。

一、轎車車身涂膠工藝現狀

在目前轎車車身四門涂膠及包邊壓合工藝中，人工操作的比例較大。以某車型為例，其工藝為：由人工將四門外板件分別放入各自涂膠工裝臺，并由人工手動對外板件涂折邊膠、隔震膠，涂膠完成之后再將內板件與外板件扣合，扣合完成后手動將工件放入包邊壓機壓膜內，按下啟動按鈕壓機開始壓合，壓合完成后再手動將成品工件從壓膜內取出。

（一）涂膠工藝現狀。

1.前門涂膠工藝。折邊膠：型號為E56，涂膠直徑為3mm，涂膠長度為沿車門四周共計3070mm，膠中心離邊距為7mm，涂膠狀態為條狀，涂膠量約22CC，涂膠位置為外板內側。

隔震膠：型號為Z69，高度為8～12mm和18～22mm，直徑為20mm共21點，直徑為30mm共8點，涂膠狀態為點狀，涂膠量最大約125CC，涂膠位置為內板和外板之間（圖1a）。

圖1 前后門隔振膠涂膠位置

2.后門涂膠工藝。折邊膠：型號為E56，涂膠直徑為3mm，涂膠長度沿車門四周共計2930mm，膠中心離邊距為7mm，涂膠狀態為條狀，涂膠量約為21CC，涂膠位置為外板內側。

隔震膠：型號為Z69，高度為8～12mm和18～22mm，直徑為20mm共24點，直徑為30mm共6點，涂膠狀態為點狀，涂膠量最大約為120CC，涂膠位置為內板和外板之間（圖1b）。

3.發蓋涂膠工藝。折邊膠：型號為E56，涂膠直徑為3mm，涂膠長度沿發蓋四周共計3300mm，膠中心離邊距為7mm，涂膠狀態為條狀，涂膠量約為23CC，涂膠位置為外板內側。

隔震膠：型號為Z69，高度為8～12mm，涂膠狀態為條狀，涂膠長度為2700mm，涂膠量約為305CC，涂膠位置為內板和外板之間（見圖2）。

圖2 發動機艙蓋隔振膠涂膠位置

（二）當前涂膠工藝存在的問題。從以上四門及發蓋涂膠的要求和工藝可以看出，當前的涂膠工藝流程存在較為明顯的缺點，具體表現在：

1.人工涂膠操作環節多，不利于工作效率的提高，影響車身件產能輸出。

2.人工涂膠質量控制較為困難，容易導致涂膠不均勻及涂膠質量問題，造成車身返修浪費。

3.涂膠時，彎腰擠膠頻繁，人機工程傷害大，并存在安全隱患。

4.對于復雜形狀的零件，人工涂膠幾乎無法完成。[2]

二、機器人在涂膠工藝中的應用

隨著科技的飛速發展，機器人技術在越來越廣的領域中普及開來，為解決上述涂膠工藝中存在的問題，可使用機器人技術來實現更高自動化程度的工藝流程和更高靈活性的操作，但需對現有操作設備和工裝進行以下改進設計。

（一）上件臺工裝。上件臺工裝采用滑移臺，滿足左右門共用。定位塊、支撐塊采用藍色MC尼龍材料，上件臺上的工件定位采用外板型面仿形定位，加真空吸盤固定，裝有檢測開關，檢測工件的有無及左右門切換，工裝臺高度不大于800mm，充分考慮人機操作原理。人工將工件外板放至上件臺并按下上件完成，滑移臺將工件運送至機器人涂膠位置，機器人開始對工件進行折邊膠、隔震膠涂膠，涂膠完成后滑移臺再將工件運送至上件位置，人工對工件內外板進行扣合，扣合完成將工件搬運至壓機上件臺。前后門各2套滑移臺工裝（左右門共用，見圖3），發蓋為一套工裝。

圖3 上件滑移臺

（二）四門壓機改造、增設自動輸送機構。四門壓機（圖4）由原人工上下件改為自動滑移上下件，人工將扣合完成的工件放入壓機上件滑移臺，并按下上件完成后滑移臺將自動將工件輸送至壓機壓模位置，壓機開始對工件進行壓合（前門壓機增加模具定位槽共4個并同時提供定位鍵，需現場確認位置），壓合完成后壓機自動將工件頂升，再由下件滑移臺將工件滑出，人工下件，按下下件完成結束一次循環。自動輸送機構輸送總成板件平穩，滿足四門人工放件要求，員工放件方便，自動輸送機構滿足左右門通用。

圖4 四門壓機

（三）膠槍、涂膠系統改進。方案采用機器人抓槍進行涂膠，膠管采用平衡吊裝置進行吊裝，涂膠系統采用諾信涂膠系統，左右前門工位折邊膠使用S100伺服定量計膠槍，隔震膠S165伺服定量計膠槍；后門及發蓋工位折邊膠采用S100伺服定量計膠槍，隔震膠采用S300伺服定量計膠槍。S300伺服定量計需要單獨一個安裝支架。膠泵采用雙柱式升降機構，折邊膠采用單泵方式供膠，隔震膠采用雙泵切換方式供膠。膠桶規格為5加侖，桶內直徑為285mm。涂膠系統采用水循環加熱，涂膠速度根據機器人速度變化而變化，四門隔震膠采用定量打點涂膠。涂膠系統與機器人通訊方式采用PROFIBUS現場總線，每個工位采用一套涂膠系統，前門S100伺服定量計折邊膠和S165伺服定量計隔震膠共用，后門及發蓋S100伺服定量計折邊膠和S300伺服定量計隔震膠共用。

（四）機械人主要設備。

1.機器人選型分析。考慮該方案為機器人帶動2把膠槍進行涂膠，分別為折邊膠膠槍和隔震膠膠槍，要求機器人帶載能力不小于130Kg，根據方案布局，要求機器人工作半徑不小于2500mm（見圖5），再考慮膠管充膠后的質量、以及對涂膠質量的要求，要求機器人的出膠量與機器人末端速度實時匹配，因此選用ER210-C40型號機器人進行涂膠。

圖5 涂膠機器人工作半徑

2.涂膠機選型分析。涂膠機膠槍采用伺服定量計膠槍。經發蓋涂膠項目經驗及涂膠初步計算分析，折邊膠采用S100伺服定量計，前門隔震膠采用S165伺服定量計膠槍，后門和發蓋隔震膠采用S300伺服定量計膠槍，涂膠系統為折邊膠和隔震膠共用一套。圖6為涂膠機工作現場。

圖6 涂膠機現場

（五）機器人涂膠風險分析及改進工藝。針對四門發蓋涂膠，機器人抓槍進行涂膠，因發蓋與左右后門為同一個工位存在風險，因此對后門和發蓋涂膠工位風險分析如下。

1.涂膠區域過大，膠管在運動過程中會有彎折扭曲，與機器人手臂會有摩擦。在進行大范圍涂膠時機器人需帶動膠管來回運動，這樣膠管接頭處容易松動導致發生滲膠現象。

2.諾信涂膠膠管采用水循環加熱，加重了膠管重量，膠管吊裝在空中，在機器人高速運動時會發生嚴重的碰撞摩擦，可能導致水循環加熱外包裝及膠管損壞。

針對以上風險分析，在膠管接頭處進行密封改進，并對膠管接頭處進行加固，避免滲膠現象出現；對膠管布局進行改進，使膠管受力最小化，確保機器人在高速運動中不會對膠管拉扯力過大，減小膠管受力。因為膠管重量及吊裝原因，因此膠管使用壽命將會降低，膠管、加熱水管均為易損件。

三、實施效果

（一）涂膠工作效率有效提升。機器人涂膠通過閉環反饋控制系統控制，能夠精確控制涂膠位置、出膠流量和運行速度，能夠保證統一均勻的膠形，達到理想的涂膠效果[3]。機器人的使用可實現某些人工難以觸及的位置涂膠，也可對控制復雜的空間運行軌跡，尤其在涂膠點較多的車型中，能有效提高涂膠質量和效率。

（二）減少人工使用，提升涂膠質量。使用機器人涂膠，大大減少涂膠過程中的人工參與，借助于機器人的精確控制，使得出膠均勻，可有效改善產品的外表美觀度。

（三）消除隱患，有效降低安全風險。機器人涂膠減少了人工使用，降低了人機工程傷害，同時通過生產線工藝優化，消除與焊接干涉引起的割傷、碰傷等安全隱患。[1]

四、結語

機器人在涂膠工藝中的應用和改進使得涂膠效率和涂膠質量均大幅提升，其自動控制還大幅降低了人力使用成本；機器人涂膠均勻穩定，返修率低，將對了用膠成本。在實際應用中，機器人涂膠雖操作簡單，但需注意各工藝參數的設定應合理正確，操作人員也應具備極高的安全意識和質量意識，時刻監控涂膠質量。由于機器人涂膠的各種優勢明顯，在各主機廠的涂膠工藝中將廣泛應用。

[1]翟尚榮，劉立華.一種門蓋整體式多點涂膠裝置的設計及應用[J].中國高新技術企業，2015(12):11-12.

[2]孫穎，葉玉杰，高振元，等.機器人涂膠滾邊工作站[J].自動化博覽，2008(9):74-75.

[3]成華，滑德富.涂膠機器人在艾瑞澤7白車身上的應用[J].汽車生產自動化技術，2014(5):42-44.

[責任編輯 鄭麗娟]

Robot Technology Application in Car Body Glue Process

Lou Jie1Dai Longquan2

(1.School of Automotive Engineering,Wuhu Institute of Technology,Wuhu,Anhui 241006;2.Chery Automobile Co.,LTD,Wuhu,Anhui 241008)

Car body coating is an important method to improve the ride comfort and aesthetics of the vehicle during the manufacturing process of the car body.At present,the proportion of manual operation is too large in the body coating process,resulting in inefficient work,difficult to control the quality of coating,and there are potential safety problems.Robot technology is a good solution to the above problems.

robot;body;coating

U466

A

2095-0438（2017）02-0147-04

2016-09-02

婁潔(1976-)，女，山東臨沂人，蕪湖職業技術學院汽車工程學院副教授，碩士，研究方向:汽車及零部件設計、新能源汽車技術。

安徽省教育廳自然科學研究重點項目(KJ2014A282)；蕪湖職業技術學院校級創新團隊項目（wzykj2016A03）。