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摘要：風擋玻璃及其涂膠質量和裝配工藝存在緊密聯系，不僅制約著整個汽車的制造質量，還關系到駕駛員駕駛的安全性和舒適程度，是影響汽車制造口碑的關鍵因素。基于汽車風擋玻璃的安裝質量，對其自動涂膠和裝配工藝技術展開討論，介紹設備的系統設計與裝配流程，以供相關人員參考。
關鍵詞：風擋玻璃；自動涂膠；裝配工藝
風擋玻璃作為汽車的重要組件，在傳統工藝中往往由人工完成裝配。在科學技術快速發展的背景下，自動化生產已經逐漸普及到汽車制造領域，其中風擋玻璃自動涂膠及裝配工藝也日趨成熟，能夠進一步提高生產精度，確保風擋玻璃的防滲性、密封性和安全性。
1風擋玻璃自動涂膠及裝配的設備設計
在科學技術不斷發展的背景下，風擋涂膠裝配自動化設備的應用日益成熟。它的工藝流程如圖1所示。在裝配過程中，風擋由集配區通過自動導向車（AutomatedGuidedVehicle，AGV）一次性輸送15個風擋玻璃到達風擋安裝工位線邊（內飾2線左側）。AGV在移載位對接移載裝置，同時舉升機構將玻璃頂起，而空的AGV返回集配區。移載裝置將玻璃移載至底涂工位，由作業員進行底涂作業。底涂完成后，玻璃通過輸送帶進入翻轉工位。翻轉裝置將玻璃翻轉180°并完成定位。機器人抓取玻璃進入涂膠工位，實施自動涂膠和膠型檢測。如果膠型檢測合格，那么機器人將玻璃帶入安裝工位，檢測安裝銷孔位置并安裝風擋。如果膠型檢測不合格，那么機器人自動將玻璃放置在膠型調整工作臺，并報警提示人工確認和處理。至此完成整個循環，并開始下一個循環的工作[1]。
1.1風擋玻璃自動涂膠及裝配的車輛定位
在玻璃裝配工位，車輛靜止28s，是機器人裝配前后擋玻璃的作業時間。在裝配玻璃時，車輛輸送線對車輛的綜合定位精度為：X、Y方向均為±15mm；Z方向為±15mm；X、Y、Z傾斜角度均小于±0.2°。
1.2風擋玻璃自動涂膠及裝配的供膠系統
系統采用壓縮比為59∶1以上的高黏度空氣泵，并設置兩個供膠罐。當系統自動檢測到一個空罐時，能自動或手動切換到另一個，并向操作者發出聲光報警提示。程序中增加了膠桶非自動切換的報警，以預防人為誤操作。該系統的膠桶壓盤帶有加熱控制裝置，能夠實現溫度調控，并將溫度控制在70℃以上。供膠系統外側設置了安全護欄，防止被物流車輛等撞擊，高度約為1m[2]。為了便捷使用手推叉車更換膠桶，供膠泵裝置設置折疊式換桶輥道，以降低用手推叉車換桶時膠桶底板的阻力，提高膠桶的定位精度，防止膠桶偏斜。另外，待膠桶空桶后會亮起警報燈，在完成人工換桶后按下警報燈按鈕即可熄滅。供膠系統如圖2所示。
1.3風擋玻璃自動涂膠及裝配的定流量泵
定流量泵使用交流伺服電機，可設定不同的輸出量。自動涂膠時，可根據涂膠機械手的速度變化等指示設定合理的輸出量，并自動調整各段軌跡的出膠量。定流量泵的速度由機器人的模擬量輸出基板控制給定，可通過機器人示教編程實現對出膠速度的靈活控制。例如，可以通過預先打開或關斷模擬量的輸出解決問題。在定量泵的輸入和輸出端設置了機械式壓力計和壓力顯示，因此在上限和下限壓力異常時可以向工作人員發出聲光報警[3]。該定流量泵的流量精度高于1%，涂膠槍在涂膠直線段的移動速度能夠達到220mm·s-1以上。1.4風擋玻璃自動涂膠及裝配的膠溫控制系統膠溫控制系統的加熱器可按加熱控制裝置的設置參數任意設定膠泵與膠管內膠的溫度，一般為15～60℃。加熱器設置了日歷型定時器，當出現溫度異常時，會向工作人員發出聲光報警。膠溫控制系統采用恒溫控制，涂膠槍口的出膠溫度為20～35℃，以保證設備在冬天正常運行。加熱控制采用固態繼電器（SolidStateRelay，SSR）進行開關控制，工作時會在膠實際溫度低于設定溫度后再開啟加熱，確?？販鼐仍凇?℃。膠溫控制系統和膠桶具備自動切換功能，統一采用可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController，PLC）控制。
1.5風擋玻璃自動涂膠及裝配的玻璃抓取吸盤裝置
系統的機器人抓手、翻轉機和備用裝配助力架具等處設置有吸盤。玻璃抓取吸盤裝置設置了4個玻璃真空吸盤，每個真空吸盤分別由一套真空發生器控制，吸盤直徑為80～100mm，且4個吸盤的中心距為300mm×500mm[4]。每兩組真空吸盤管路上都增加一個負壓表，以便判定真空回路故障。吸盤均具有真空檢測和報警功能。該吸盤可以手動控制真空破壞，且可將玻璃松開的時間有效控制在3s內。風擋備用裝配助力玻璃吸盤架具操作便捷，可以由兩名工作人員配合完成使用?？刂剖直虬粹o與吊具集于一體，方便其中一名工作人員進行相關的控制操作。吸盤架具具有較好的剛性，能夠防止定位精度在重復使用中發生改變。它的邊緣已根據要求打磨光滑，并做好了把手防滑處理。架具表面包裹了軟質護套，能夠避免碰傷車體、玻璃和人等。該設備還配備了斷氣保護功能等安全裝置，可防止因管路突然斷氣而導致玻璃從架具上掉落損壞，確保系統維持足夠的壓力，以便有充足的時間進行人工操作。
1.6風擋玻璃自動涂膠及裝配的電氣控制系統
該系統包括機器人控制柜和操作盤，其中直立型控制盤能精確控制機器人在6個自由度上運動，并確?？刂乒褫斎?輸出（Input/Output，I/O）點數預留20%。為了便于操作，操作盤和顯示系統上均有中文指示。此外，操作盤上安裝有急停按鈕，可控制系統的急停。系統的控制柜能夠對整個涂膠系統實現自動控制、檢測、顯示、保護及報警等功能，且能自動診斷系統故障[5]。膠形檢測和視覺引導系統分別設置獨立控制柜，以便進一步提高生產效率。系統包括前、后兩套風擋設備，設置獨立的控制系統，以便相互備用。另外，系統設置了PLC總電控柜、機器人電控柜和觸摸屏操作箱各3個，并在柜內變壓器處設置了透明護罩。在設置電控柜空調裝置時，考慮如何更加有效完成設備降溫操作，以便打掃空調。系統風擋玻璃的車種選型按鈕設置在風擋玻璃投入臺旁的安全柵上，共設置6種車型以上的玻璃型號選擇按鈕。系統能夠自動識別左側和右側窗玻璃的車型，并具備車型手動選擇按鈕的功能，作為備用。在識別車型時，涂膠設備會接入中央控制室（CentralControlRoom，CCR）數據，通過數據解析識別車型。系統中設置有車型檢測機構，檢測車型與CCR數據是否匹配。若不匹配，則會報警停線。該系統也具備前、后風擋玻璃的生產互備功能，不針對裝配機器人和視覺引導系統[6]。圖形操作終端（GraphicOperationTerminal，GOT）操作箱設置在靠近玻璃裝配作業側，方便工作人員操作。觸摸屏上有局部手動操作功能，且具備故障診斷畫面功能，在采用總線通信時可以顯示出線故障診斷畫面。設備可以自動識別各玻璃品種，待車型識別不符并報警后，通過觸摸屏可人工更正待涂膠玻璃的車型品種。
2風擋玻璃自動涂膠及裝配的工藝技術應用
2.1涂膠作業
根據設備節拍、可靠性和安裝空間等要求，需做好涂膠方案的設計。一般涂膠槍位置與涂膠部位相對固定，機器人抓取定位后的玻璃運動并涂膠。利用機器人對從投料工位輸送來的玻璃進行自動對中和定位，精度控制在±0.3mm，最終以滿足膠型軌跡精度為準。對涂膠玻璃進行X、Y方向的測量，再將測量結果傳送給控制系統，以自動判定玻璃的車型。當無法正確識別車型時，須自動進行聲光報警，提示工作人員通過觸摸屏指定車型，然后重新自動定位，并利用機器人涂膠。定位和車型判定成功后，系統發出指令指示機器人對玻璃進行涂膠。為了確保系統能在定位時自動準確判斷車型，可在GOT上便捷設定或變更車型判定用的X、Y數據（上、下偏差值），并確保每個車型和每種玻璃分開設置。如果不同玻璃的尺寸過于接近，且通過玻璃的X、Y數據不能確保識別無誤，則可以通過增加可靠措施，如增加玻璃型號識別開關，進一步確保玻璃的識別準確無誤[7]。在系統涂膠玻璃時，涂膠槍會自動配合涂膠角度適當旋轉。因此，涂膠槍與膠管、氣管之間應采用軟管過渡連接，以免槍頭位置受力損壞密封。
2.2膠形檢測
膠形檢測系統主要包括膠形感應裝置、計算機和顯示屏等，并采用激光測距系統檢測。涂膠時，系統會自動實時檢測涂膠后的膠形是否合格。若不合格，系統會發出聲光報警，提示并等待工作人員取出玻璃返修，待重新送入玻璃后，才能繼續自動生產。膠形檢測系統可準確檢測各處膠形的高度或寬度，以及涂膠過程中有無斷膠，能夠將精度誤差控制在±0.15mm。一塊玻璃涂完膠后，檢測系統會判別整塊玻璃的膠形。判別結果為不合格（NotGood，NG）時，顯示屏上會以圖形顯示出膠形NG處在玻璃上的大致點位，并采用較大的喇叭報警音及時提醒工作人員前來處理。當檢測到膠形NG時，系統會自動將玻璃轉移到返修臺，以便及時開展返修工作。待返修完成并確認后，系統可以將玻璃自動轉移到裝配機器人抓手上，并完成自動裝配。為了保證人員安全，返修臺設置了滑動進出機構和安全柵等，以防出現機器人誤傷事件。涂膠系統如圖3所示。
2.3風擋玻璃輸出和裝配
完成涂膠的玻璃會自動送達輸出工位，玻璃輸出機構會自動檢測、吸取、舉升和翻轉玻璃，等待自動感知車輛到位并正確識別車型后進行視覺定位，引導機器人自動裝配玻璃。為進一步提高整套系統的生產效率，裝配機器人的吸盤抓手可隨時停止在翻轉輸出機構的正上方等待，且涂膠后的玻璃可隨時輸送到翻轉輸出工位。在玻璃輸出工位旁，設置有操作開關和滑動式安全門，以便工作人員取出玻璃。操作開關能夠實現手動屏蔽翻轉機或裝配機器人，同時要求安全門的寬度便于人工搬運玻璃。例如，當涂膠膠形不合格或翻轉機故障時，玻璃會自動停止在安全門旁，等待工作人員進入。此時，工作人員可使用手動吸盤取出玻璃，并進行膠形返修。為了防止因車身和玻璃的定位誤差導致玻璃或其圓錐卡扣的損壞，系統針對玻璃在抓手上的定位，設計適當的方向和彈性浮動量，精度在±0.7mm。為了防止裝配時出現碰撞，在裝配后擋玻璃前，系統會自動檢測確認后背門的位置是否正確。若不正確，則會報警并停止裝配，將玻璃送到返修臺，由工作人員取走進行裝配。裝配系統如圖4所示。
2.4排膠、清膠與安全等裝置
進入排膠工序后，機器人會自動移至排膠窗部位進行排膠。系統的排膠窗處設置了排膠按鈕，同時放置有接膠紙箱的支架，以便工作人員實施膠槍咀的排膠、清理作業和每日的膠量點檢作業。在機器人自動運轉模式下，每間隔15min未涂膠或排膠時，系統會自動將膠槍浸入油杯密封，待工作人員操作后再恢復自動涂膠。此時，間隔時間可根據具體的工藝要求進行調整。系統具有定時排膠功能，通常工作人員按下排膠按鈕后可自動排膠一段時間，參數可設置為1～60s。風擋上料操作的工作臺旁設置了踏臺和底劑玻璃瓶的存放架等，以便工作人員上料和清潔，也便于檢查玻璃有無污損。工作人員還可以用毛筆蘸取黏結底劑液體涂抹在玻璃四周。在完成風擋玻璃的黏結底劑涂抹后，要確保涂底劑與涂膠的時間間隔大于60s。該系統還可以實現涂膠延時控制的參數設置。在涂膠5min內，如果玻璃未被工作人員取走或未被機器人安裝到車上，系統會及時發出聲光報警提示。報警的延時參數可調節為0～30min。
3結語
風擋玻璃自動涂膠及裝配工藝有利于進一步提高生產效率和質量，為規?；a奠定良好的基礎，是目前汽車制造業的新興技術之一，對于提高整個汽車行業的產能有著積極的促進作用，也能夠有效緩解工作人員的工作壓力，提高生產的安全性，因此應大力發展風擋玻璃自動涂膠及裝配工藝，為汽車行業的長遠發展提供更多動力。
參考文獻
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作者：李伯可 單位：東風汽車有限公司東風日產乘用車公司 廣州風神汽車有限公司