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    2018OEM 机械设计技术研讨会 菲尼克斯电气Radioline无线系统
    工业机器人

    机器人喷涂 | FANUC机器人标准LASD涂胶系统

      2018年12月12日  

      1.背景

      随着汽车工业的不断发展,涂胶技术在汽车制造方面的应用越来越广泛,为汽车向轻量化、高速节能、延长寿命和提高性能的发展发挥着重要作用。涂胶工序直接关系到车身的密封防漏、耐蚀防锈、隔热降噪、外表美观性,因此对涂胶工艺有着严格的要求。目前,出于减轻工人工作负担、提升生产节拍、降低生产成本的考虑,许多传统的工人手动涂胶的工序被机器人自动化施工所代替。例如,机器人自动喷涂液态阻尼胶的应用(LIQUID APPLIED SOUND DEADENER以下简称LASD涂胶),是作为人工摆放沥青阻尼垫的替代品出现。

      国内整机厂绝大部分还是热熔型的沥青阻尼垫。沥青阻尼垫由沥青(石油中提炼产物,高碳重质油),磁化铁粉等融合而成,吸附于车身钢板上,在烘炉内烘烤固化,起到隔音减振的功能。由于沥青阻尼板在高温烘烤后,会持续挥发对人体有害的有机物,在健康越来越被消费者看重的环境下,厂商转而寻找更加环保、健康的材料作为NVH阻尼材料。而LASD涂胶在欧美等汽车工业发达国家于十几年前已广泛应用,是一种成熟的涂胶应用,适合采用机器人进行施工。国内整车厂仅在近几年才逐渐引入。

      机器人LASD涂胶具有如下优点:

      ● 能够快速响应市场需求,通过程序调试来应对新车型或者NVH设计修改,生产柔性高,适用于大批量生产,提高生产效率;

      ● 机器人可稳定生产,降低生产节拍,质量更加稳定;

      ● 线边无零件库存及物流,且水基涂料环境污染小,避免由阻尼垫带来的灰尘污染;

      ● 改善的阻尼材料性能,阻尼系数高,可显著减少传递到乘客舱的噪声;

      ● 重量降低,利于车身轻量化;

      图1 新旧工艺对比

      2.FANUC LASD标准涂胶系统

      2.1系统布局及涂胶流程

      图2 标准涂胶系统布局图

      图3 现场图

      图2是FANUC标准的LASD涂胶系统布局图,包括四台M-710iC/20L涂胶机器人及两条导轨行走轴、一台M-20iA开后盖机器人、四套涂胶工艺设备、一套电控系统、一套视觉系统、其他机械硬件等组成。系统工作流程如下:

      1) 车身进入涂胶工位前,通过光电传感器进行车型识别,并将识别结果和RFID获取的车型信息进行对比,如果不一致,操作工人通过GUI界面手动输入车型;

      2) 车身进入涂胶工位后,视觉系统对车体进行拍照,获取车体在机运线上的空间位置偏移数据;

      3) 涂胶机器人对相应的涂胶程序进行偏移后开始涂胶;

      4) 涂胶完成后,机器人各自发出涂胶结束信号至系统总控PLC,机运线将车身移出工位,并等待下一车身到来;

      5) 循环反复。

      图4 系统连接图

      2.2. 主要设备描述

      2.2.1. 涂胶机器人

      采用FANUC M-710iC/20L机器人涂胶,该机器人拥有细长的手臂以及优越的运动性能,适合在狭小的车内空间工作。手臂上安装旋转轴套,可以减少管线的旋转缠绕;

      图5 涂胶机器人

      机器人主要规格参数如下表:

      表1 机器人主要规格参数

      2.2.2.FANUC标注轨道

      根据现场情况,有多种规格可以选择,可保证覆盖全部涂胶范围

      ● 采用FANUC伺服电机驱动

      ● 采用Nabtessco精密减速机

      ● 采用THK精密直线导轨

      ● 定位精度±0.25mm

      ● 自动润滑

      图6 七轴轨道

      2.2.3 FANUC视觉定位系统

      FANUC iRvision 3D Tri-view系统的连线图如下:

      图7 视觉连接图

      所有的视觉处理硬件与软件全部集成在机器控制柜内,保证了高的处理速度和稳定性。

      计算得到的车身偏差数据通过网络被一个工作站内的多台机器人共享。

      用户可以通过机器人示教器(TP)、上位机或一台与机器人控制柜相连的笔记本电脑进入iRvision系统的示教界面,在一个友好的环境中进行工艺孔几何特征和车身基准位置的示教。

      2.2.4涂胶工艺设备

      定量机

      ● 缸体容量:700cc

      ● 最大填充容量:630cc

      ● 最大流量:110cc/sec(需根据材料测试)

      ● 最大加热温度:80℃

      ● 环境温度:0-40℃

      ● 最大工作压力:220bar

      ● 最大填充时的供胶允许压力:200bar

      ● 重量:400kg(不充胶时)

      ● 加热功能:带加热

      ● 定量缸数量:双缸

      图8 双缸定量机

      3D胶枪

      涂胶速度一般≤600mm/sec,根据实际涂胶应用可选用不同的喷嘴。 在三个角度上都有枪嘴可达性更好,喷涂时机器人无需过多旋转姿态,可以节省节拍。

      图9 3D涂胶枪

      电控系统采用西门子S7系列PLC作为控制器,采用Profibus总线与机器人控制柜、机运线控制柜进行实时通讯。与机器人主要交互包括初始化机器人工作、调用机器人程序、机器人实时状态等信号;与机运线主要交互包括控制启停、到位与释放、故障互锁等信号。

      上位机采用Dell 电脑,安装FANUC PWⅢ上位机软件,通过Ethernet与PLC、机器人控制柜通讯。PWⅢ软件在.NET平台采用VB程序语言开发,通过OPC Server与PLC通讯,监控PLC中的变量状态,实现对工位的监控、生产统计与报表。PW3软件借助FANUC的PCDK开发包实现与机器人控制系统通讯,可以实现工位配置设置、视觉相机拍照、工艺参数设置、过程监控、机器人状态监控、供胶维护、停机报告、报警记录等功能,借助FTP协议实现与机器人控制系统的文件传输。

      图10 上位机界面

      3.现场调试注意事项

      工艺调试前,为保证调试人员安全,所有安全信号必须调试完毕,所有安全功能必须能够实现,方能进入工位进行调试;

      水性阻尼材料需要全不锈钢管路,并且由于溶剂-水很容易挥发,因此特别要小心干胶风险。带胶调试时尤其需要注意防止干胶堵塞枪嘴,临时处理可采用凡士林进行涂抹密封,长时间不工作需将枪嘴泡入清洗水槽;

      在进行LASD涂胶时,机器人需要将手臂伸入乘客舱以及后备箱内部施工,由于车内空间狭小,需要注意手臂与车体发生干涉,调试时尽量避免与车体过于靠近,降低出现碰撞的风险;

      导轨两侧机器人会分别从前后车窗伸入车内涂胶,为避免机器人之间相互干扰,需要对每台机器人设置安全区域,当某一台机器人进入安全区域,另外一台机器人即使工作到这块区域,也需要在该区域外等候。

      天窗涂胶采用的工艺参数与地板涂胶不同,需要减薄至1.5mm左右,否则烘干后容易从车顶掉落。

      图11 涂胶效果图

    标签:FANUC LASD涂胶系统我要反馈
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