汽车变速箱自动涂胶系统的设计原理、流程及故障处理介绍

前言

随着汽车制造业的飞速发展，汽车各部件的密封问题已成为汽车制造业不断改进的问题之一，亦是提高产品质量赢得消费者的关键。以往采取各种密封垫来解决该问题，但随着涂胶技术在国内的广泛应用，在内燃机油底壳的结合面、汽车发动机缸体的油底壳和齿轮盖结合处，用密封胶代替了以往常用的密封件垫圈，实现了“以胶代垫”。但现今存在的涂胶技术多数是采用手工涂胶，手工涂胶虽然操作简单，却存在涂胶不均匀及效率低的现象，影响了密封效果。若采用自动涂胶，不但涂胶均匀，保证了质量，而且大大提高了生产效率。

汽车变速箱的结合面形状复杂，结合面宽度较小，生产节奏快，多涂密封胶会造成浪费，胶线过细涂胶不足会造成密封不好，发生泄漏。且不同材质、不同气候环境也会影响施胶工艺。因此，设计精确的工艺方案以及自动化的涂胶设备，可以有效杜绝泄漏，降低生产成本，提高产品质量。

机器人系统在当今汽车制造和复杂的机械系统中有着广泛的应用。本文实现了机器人在汽车变速箱密封盖自动涂胶应用系统的设计。系统包括控制系统、涂胶系统、操作系统以及安全保护系统。

1 涂胶系统原理设计

本系统主要实现汽车变速箱的自动涂胶工作流程，其原理如图1 所示，主要包括机械系统、电气系统、供胶系统及安全设置。机械系统主要实现机器人底座和变速箱盖的定位设计，电气系统主要实现机器人控制系统及主控制系统的控制，供胶系统主要由气压系统控制供胶泵实现自动供胶，最后考虑到系统的安全性设置了安全光栅等保护环节。

2 机器人涂胶工作站

依据该系统的设计原理实现了机器人涂胶系统工作站的设计。本工作站包括机器人系统、工作流程线、供胶系统以及安全光栅。此外，机器人控制柜用于实现对机器人的实时控制，主控制柜实现整个涂胶工作站的控制。工作站设计如图2 所示。在设计过程中主要考虑以下几个问题。

① 由于汽车变速箱密封盖结合面比较复杂，因此涂胶轨迹执行机构必须具有6 个自由度。本系统采用瑞士ABB 公司生产的IRB2400/16 型机器人, 机器人持重10kg, 涂胶嘴固定于机器人执行末端对密封盖进行自动涂胶。根据机器人的实际数据设计机器人底座以满足涂胶系统运转方便自如。连接机器人的机械部分是底板、焊接连接钢、底座焊接钢等。

② 精确的定位系统提高了工作站的工作效率。本系统设计了自动定位系统。工件定位装置采用两个定位销和两个支撑销来给涂胶工件定位。定位工件的下方装有接近开关，若工件安装没有达到安装要求，接近开关不会给系统信号，整个机器人系统则不能够运行。定位装置主要由定位销、支撑销、定位支撑板、支撑板焊接钢几部分组成。定位装置要满足工件的工艺所要求的精确度，上下取方便。

③ 为提高系统的安全性设置安全护栏。根据机器人的工作范围，安全光栅要求与机器人运行时不发生干涉，护栏的设计高度为1.5 米，安全护栏周围加一个门，方便操作。

3 系统的工作过程

3.1 设备开机

在设备检查正常，胶桶内有足够的胶料后，打开电源开关使各电气设备通电工作。在确认各设备都正常通电，气压也正常，各参数设置正确后，在主控柜面板上选择操作方式，该系统设置了自动方式和手动方式两种操作。按下循环启动按钮，设备可进入自动运行状态。

3.2 工作流程

3.3 生产节拍估算

根据涂胶工件及工作条件估算系统的生产节拍，如表1 所示，总生产节拍小于57 秒，满足生产要求。

3.4 手动运行方式

若在操作箱上将工作方式设置为“手动”方式，在这种操作模式下，可由操作人员逐步按系统操作柜上的按钮将工件送到涂胶工位，并将工件精确定位。工件到位后，机器人不会自动启动涂胶工作循环，当操作人员按操作箱上“循环启动”按钮后，机器人自动检测工件型号，并选择相应的机器人程序做不涂胶的空运行并回到原位。之后，操作人员再按下操作箱上的按钮将工件放回到生产线上。以上工作主要用于调试和检修。

4 故障处理

为保证涂胶系统的正常工作，应全面考虑系统可能产生的各种故障。在考虑各种可能故障后，在主控制面板上设置急停、暂停、蜂鸣器停止等故障处理按钮。

急停：为保证涂胶质量、确保人员设备安全，设置急停功能。此功能将使涂胶进程停止，必须由手动排除故障再重新投入伺服后方可继续操作。在涂胶过程，若工件确认信号消失、供胶系统故障、装夹信号异常或急停按钮按下等，都作为急停故障。

暂停：当自动涂胶时若有人员进入工作区而触发安全光栅报警或安全插销被打开都属于暂停故障。出现此类故障时，系统将发出暂停警告，并使得机器人停止运行。故障排除以后，在主控制柜上按“循环启动”将继续未完工作。

系统在运行过程中出现故障，系统将自动关闭胶枪，并通过控制柜上的指示灯进行故障显示，以便维护人员快速查找故障原因，及时排除；并通过三色灯上的蜂鸣器和红灯报警。故障发生后，可以按“蜂鸣器停止”按钮，以消除报警声响；在消除故障源后，按“故障复位”按钮，再按下“循环启动”按钮，机器人从故障处继续运行。在故障复位之前，自动运行操作将被禁止。

5 结束语

本文进行了汽车变速箱自动涂胶系统的应用设计，主要分析了系统的原理设计、涂胶工作站的设计以及系统的工作流程和故障处理。其中，在工作站的工作流程线上设置了限位开关及定位装置将工件快速精确定位，提高了系统的生产效率。在系统的工作流程中设置了自动方式和手动方式，满足工作现场的需要，从工作节拍可以看到该流程工作效率较高。此外考虑到实际情况，系统还设置了故障处理，应对各种突发情况。本文实现了涂胶系统的整体设计，但整个系统要投入生产还需要利用PLC 来实现系统的控制[5]，此外供胶系统的控制也是需要进一步研究的方向。

本文作者创新点：

本文实现了汽车变速箱自动涂胶系统的原理设计、涂胶工作站设计以及系统的工作流程和故障处理。其中，在工作站的工作流程线上设置了限位开关及定位装置将工件快速精确定位，提高了系统的生产效率。在系统的工作流程中设置了自动方式和手动方式，满足工作现场的需要，从工作节拍可以看到该流程工作效率较高。此外考虑到实际情况，系统还设置了故障处理，应对各种突发情况。从实际应用来看，该系统具有较高的生产效率且安全性可靠。