涂膠機(jī)的精確定量控制

摘 要：眾所周知涂膠在白車(chē)身制造環(huán)節(jié)有著至關(guān)重要的作用，涂膠質(zhì)量關(guān)系到整車(chē)的強(qiáng)度、密封、防腐、減震、降噪性能，良好的涂膠質(zhì)量有助于板件貼合時(shí)膠品壓敷寬度和填充率的達(dá)成，提升車(chē)身性能，涂膠量過(guò)多或過(guò)少都會(huì)影響車(chē)身質(zhì)量，涂膠量過(guò)多可能污染車(chē)身影響下道工序，涂膠量過(guò)少會(huì)造成填充率不足影響車(chē)身性能，而良好的涂膠主要體現(xiàn)在膠條的均勻性和涂膠量的精確度，因此精確的涂膠設(shè)備和良好的涂膠控制系統(tǒng)顯得尤為重要。

關(guān)鍵詞：涂膠機(jī) 定量控制 涂膠功能包 精確控制

1 緒論

涂膠工藝對(duì)于白車(chē)身功能的實(shí)現(xiàn)舉足輕重，為了得到適量、均勻、穩(wěn)定的膠型，精確的定量涂膠設(shè)備以及完善的涂膠控制系統(tǒng)必不可少。不同于手動(dòng)涂膠，靠操作人員的手法和感官來(lái)調(diào)節(jié)膠型，只能達(dá)到近似的均勻，自動(dòng)定量涂膠能夠?qū)崿F(xiàn)精確的、穩(wěn)定的、高度一致性的膠型，配合工業(yè)機(jī)器人和其完善的涂膠功能包，使涂膠膠型更加均勻、可靠。

在涂膠應(yīng)用過(guò)程中，為了達(dá)成膠品填充率，可能存在過(guò)量涂膠的情況，為了避免對(duì)下道工序的影響，又會(huì)安排專(zhuān)人進(jìn)行清膠，多余的涂膠和人工成本的付出都會(huì)導(dǎo)致整車(chē)成本的增加，在競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的當(dāng)今環(huán)境無(wú)疑降低了自身的競(jìng)爭(zhēng)力，采用一款精確的涂膠系統(tǒng)自然成為一種不錯(cuò)的選擇。本文將重點(diǎn)介紹定量涂膠機(jī)和機(jī)器人涂膠功能包的完美匹配而達(dá)到精確涂膠的方法。

2 定量涂膠機(jī)的功能介紹

目前主流的自動(dòng)涂膠機(jī)多數(shù)采用伺服驅(qū)動(dòng)的活塞式或柱塞式定量機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)在于精確的推進(jìn)距離確保每個(gè)循環(huán)排出等量的膠品體積，出膠精度可控制在±2%，甚至更高，同時(shí)伺服閉環(huán)控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)反饋當(dāng)前狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)的功能，最后通過(guò)編碼器數(shù)據(jù)確定絲杠行進(jìn)距離來(lái)計(jì)算實(shí)際出膠量，并與理論涂膠量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，輸出本次涂膠結(jié)果進(jìn)行記錄，具體流程如圖1：

除此之外，自動(dòng)涂膠機(jī)還具有涂膠程序號(hào)的選擇、膠段參數(shù)的選擇、定量機(jī)預(yù)壓力設(shè)定的功能以及匹配機(jī)器人速度模擬量處理的功能。

2.1 涂膠程序號(hào)的選擇

多車(chē)型共線(xiàn)時(shí)，針對(duì)不同的涂膠量需求可以設(shè)定不同的涂膠程序號(hào)，通過(guò)對(duì)程序號(hào)的調(diào)用滿(mǎn)足多車(chē)型生產(chǎn)。

吉利對(duì)自動(dòng)涂膠機(jī)的程序號(hào)位寬一般采用8位，程序號(hào)數(shù)據(jù)應(yīng)用0-255，調(diào)用不同程序號(hào)滿(mǎn)足不同涂膠流量的需求。

2.2 膠段參數(shù)的選擇

對(duì)涂膠程序號(hào)內(nèi)多段膠條進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，再通過(guò)相應(yīng)調(diào)用，滿(mǎn)足不同膠段的涂膠量調(diào)整。

吉利對(duì)自動(dòng)涂膠機(jī)的參數(shù)號(hào)位寬一般采用8位，參數(shù)號(hào)數(shù)據(jù)應(yīng)用0-255，調(diào)用不同參數(shù)號(hào)滿(mǎn)足不同膠段涂膠流量的需求。

2.3 預(yù)壓力設(shè)定功能

預(yù)壓力顧名思義就是涂膠前提前對(duì)儲(chǔ)膠室的膠料施加一定的壓力，以便于開(kāi)槍時(shí)快速出膠，但是預(yù)壓力必須合理調(diào)整，以便更好地控制出膠點(diǎn)的膠型。

預(yù)壓力設(shè)定過(guò)小會(huì)使膠條起始點(diǎn)膠量過(guò)小以及出膠延后；預(yù)壓力過(guò)大會(huì)使膠條起始點(diǎn)堆膠；適當(dāng)?shù)念A(yù)壓力有助于起始點(diǎn)膠型的飽滿(mǎn)。具體如圖3：

2.4 速度模擬量處理功能

可以根據(jù)不同的機(jī)器人速度，系統(tǒng)內(nèi)部信號(hào)處理（0-10V），實(shí)現(xiàn)同比例的流量輸出。

例如：

系統(tǒng)信息配置機(jī)器人最大線(xiàn)速度0.5m/s，對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào)為10V。

工藝要求膠條直徑為3mm，則通過(guò)計(jì)算，流量設(shè)定為3.14×1.52×500/1000=3.5cm3/s。

當(dāng)機(jī)器人全速運(yùn)行時(shí)（0.5m/s），發(fā)出10V的模擬信號(hào)，涂膠機(jī)實(shí)際流量輸出為設(shè)定流量的100%（3.5 cm3/s）。

當(dāng)機(jī)器人速度降為0.25m/s時(shí)，發(fā)出5V的模擬信號(hào)，涂膠機(jī)實(shí)際流量輸出為設(shè)定流量的50%（1.75 cm3/s）。

吉利采用的涂膠機(jī)一般采用16位信號(hào)來(lái)匹配機(jī)器人0-10V模擬量，機(jī)器人速度實(shí)時(shí)反饋涂膠機(jī)，從而使涂膠機(jī)出膠流量實(shí)時(shí)隨機(jī)器人速度的變化而發(fā)生同比例調(diào)整。

3 涂膠功能包介紹

本文以KUKA機(jī)器人涂膠功能包為例闡述涂膠機(jī)的精確控制，KUKA機(jī)器人涂膠功能包主要包含以下三大功能。

可以與機(jī)器人軌跡速度（TCP）成比例的控制涂膠機(jī)的出膠流量，也可以不根據(jù)機(jī)器人速度對(duì)涂膠機(jī)進(jìn)行固定流量涂膠控制。

可以對(duì)開(kāi)/關(guān)槍點(diǎn)進(jìn)行延時(shí)設(shè)置，以解決因機(jī)器人控制系統(tǒng)和涂膠機(jī)控制系統(tǒng)之間形成的控制響應(yīng)延遲。

涂膠指令集的應(yīng)用，例如Glue on、Glue Switch、Glue Off等，該指令中除了集成了系統(tǒng)的開(kāi)槍、參數(shù)切換、關(guān)槍?zhuān)€集成了實(shí)際出膠點(diǎn)的延遲時(shí)間或距離、預(yù)壓力檢測(cè)等功能。

4 涂膠的精確控制

要實(shí)現(xiàn)精確的涂膠控制，伺服定量的應(yīng)用必不可少，涂膠機(jī)本身良好的閉環(huán)控制可以精準(zhǔn)的控制涂膠量。

完善的涂膠過(guò)程控制也是精確涂膠的關(guān)鍵因素，良好的控制能夠使涂膠準(zhǔn)確、膠型均勻以及膠段靈活應(yīng)用。

伺服定量控制和涂膠功能包的匹配融合了機(jī)器人對(duì)涂膠機(jī)功能的控制，實(shí)現(xiàn)了精確的定量涂膠。以下幾方面闡述了涂膠控制過(guò)程。

4.1 涂膠流量與機(jī)器人速度匹配

涂膠功能包可以與軌跡速度（TCP）成比例的調(diào)節(jié)涂膠控制系統(tǒng)的出膠流量，如圖4所示。

涂膠機(jī)流量與機(jī)器人速度成比例的關(guān)系可以應(yīng)對(duì)涂膠過(guò)程中機(jī)器人速度變化而導(dǎo)致的膠條粗細(xì)不均的問(wèn)題。

另外，涂膠功能包也可以不根據(jù)速度調(diào)節(jié)涂膠控制系統(tǒng)的出膠流量，即固定流量涂膠。當(dāng)一段直線(xiàn)軌跡或軌跡姿態(tài)變化較小，也可采用固定流量涂膠，此種方法通過(guò)調(diào)整機(jī)器人速度的快慢或者涂膠流量設(shè)定的大小實(shí)現(xiàn)膠條直徑的粗細(xì)調(diào)整，控制簡(jiǎn)單，易于理解。

4.2 開(kāi)/關(guān)槍點(diǎn)延時(shí)設(shè)置功能

涂膠過(guò)程中，在開(kāi)/關(guān)槍和參數(shù)切換時(shí)，機(jī)器人控制系統(tǒng)和涂膠機(jī)控制系統(tǒng)之間會(huì)形成通訊延遲，以及開(kāi)/關(guān)槍電磁閥動(dòng)作也會(huì)造成時(shí)間延遲，這時(shí)機(jī)器人軌跡開(kāi)/關(guān)槍和參數(shù)切換位置與實(shí)際涂膠位置并不一致，需要對(duì)開(kāi)/關(guān)槍和參數(shù)切換延時(shí)進(jìn)行設(shè)置，以達(dá)到涂膠位置滿(mǎn)足工藝要求，如下圖，以開(kāi)/關(guān)槍延時(shí)設(shè)置為例進(jìn)行說(shuō)明。

P2點(diǎn)為需要涂膠的起始點(diǎn)，即涂膠軌跡的理論開(kāi)槍點(diǎn)，因?yàn)榇嬖谘訒r(shí)，需要在軌跡到達(dá)P2點(diǎn)之前提前打開(kāi)膠槍?zhuān)∣N點(diǎn)），使膠條的起始位置落到需要的起膠點(diǎn)，此時(shí)需要在開(kāi)槍指令中設(shè)定開(kāi)槍延時(shí)①來(lái)進(jìn)行調(diào)整；P4點(diǎn)為需要涂膠的結(jié)束點(diǎn)，即涂膠軌跡的理論關(guān)槍點(diǎn)，因?yàn)榇嬖谘訒r(shí)，需要在軌跡到達(dá)P4點(diǎn)之前提前關(guān)閉膠槍?zhuān)∣FF點(diǎn)），使膠條的結(jié)束位置落到需要的止膠點(diǎn)，此時(shí)需要在關(guān)槍指令中設(shè)定關(guān)槍延時(shí)②來(lái)進(jìn)行調(diào)整；通過(guò)開(kāi)/關(guān)槍延時(shí)的設(shè)定，逐步調(diào)整優(yōu)化，使實(shí)際出膠點(diǎn)和關(guān)膠點(diǎn)滿(mǎn)足工藝要求，值得注意的是，若涂膠速度發(fā)生變化，開(kāi)/關(guān)槍延時(shí)需要重新進(jìn)行矯正。

4.3 涂膠指令集的應(yīng)用

涂膠功能包集成了涂膠指令的開(kāi)發(fā)，實(shí)際項(xiàng)目過(guò)程中，通過(guò)調(diào)用系統(tǒng)涂膠指令，可以快速、方便的完成涂膠程序的編輯，并且涂膠指令中各項(xiàng)功能設(shè)定可以方便的對(duì)涂膠效果進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，下面介紹了涂膠調(diào)試過(guò)程中的幾個(gè)重要指令。

4.3.1 初始化指令

該指令初始化機(jī)器人控制系統(tǒng)和涂膠機(jī)控制系統(tǒng)之間的通信，主要包含以下內(nèi)容：

①計(jì)算膠條出膠參數(shù)

②啟動(dòng)模擬輸出

③發(fā)送程序號(hào)和檢查程序號(hào)

④啟動(dòng)涂膠機(jī)預(yù)壓力

⑤檢查涂膠機(jī)準(zhǔn)備就緒

⑥檢查定量機(jī)填充狀態(tài)

⑦檢查定量機(jī)沖洗需求和啟動(dòng)沖洗程序

4.3.2 開(kāi)槍指令

該指令執(zhí)行運(yùn)動(dòng)軌跡，并在目標(biāo)點(diǎn)上打開(kāi)噴嘴，開(kāi)始涂膠，指令包含以下設(shè)定內(nèi)容：

①涂膠速度

②開(kāi)槍延時(shí)距離

③預(yù)壓力檢查

4.3.3 參數(shù)切換

該指令執(zhí)行運(yùn)動(dòng)軌跡，并在目標(biāo)點(diǎn)上切換相應(yīng)膠條參數(shù)，指令包含以下設(shè)定內(nèi)容：

①涂膠速度

②膠段編號(hào)

③參數(shù)切換點(diǎn)延時(shí)距離

④膠條參數(shù)號(hào)

4.3.4 關(guān)槍指令

該指令執(zhí)行運(yùn)動(dòng)軌跡，并在目標(biāo)點(diǎn)上關(guān)閉噴嘴，停止涂膠，指令包含以下設(shè)定內(nèi)容：

①涂膠速度

②關(guān)槍延時(shí)距離

③涂膠量結(jié)果檢查

5 結(jié)語(yǔ)

伺服定量涂膠的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)涂膠的精確控制，匹配成熟的機(jī)器人涂膠功能包，不僅可以使涂膠的控制和調(diào)試更簡(jiǎn)單、方便，更關(guān)鍵的是對(duì)膠段的膠型、均勻性控制更加靈活，針對(duì)空間受限導(dǎo)致的機(jī)器人降速，也能夠避免影響膠型的均勻性，在實(shí)際項(xiàng)目應(yīng)用中可以進(jìn)行參考。

成熟的伺服定量涂膠設(shè)備多為進(jìn)口設(shè)備，國(guó)產(chǎn)涂膠設(shè)備近年來(lái)也在快速開(kāi)發(fā)中，在研發(fā)和測(cè)試過(guò)程中可以對(duì)涂膠機(jī)的功能和涂膠功能包的匹配方面進(jìn)行參考，希望國(guó)產(chǎn)涂膠設(shè)備的開(kāi)發(fā)應(yīng)用不斷完善，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品技術(shù)突破。

參考文獻(xiàn)：

[1] KUKA.GlueTech 4.4 SCA Controller SYS6000[Z].操作說(shuō)明書(shū).