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摘要：在车身焊装车间涂胶是一项非常重要的工艺，且对涂胶有着严格的质量要求，要确保出胶尺寸一致，出胶量均匀连续。传统的手工涂胶方法难以保证质量，目前发展出了机器人自动涂胶技术，但是会受空间和成本限制，推广上存在难题。本发明提供一种可实现曲线路径的自动涂胶设备及系统，该自动涂胶设备包括：本体、涂胶导向板固定支架、涂胶导向板、涂胶气缸和涂胶嘴。涂胶导向板通过涂胶导向板固定支架设置于所述本体上，涂胶嘴设置于所述涂胶导向板上，涂胶气缸与所述涂胶嘴相连接。本项设计结构简单，安装方便，优点突出，可以良好的适应车间的生产环境，有较大的推广价值。
关键词：曲线路径；自动涂胶；焊装车间
1引言
涂胶是车身焊接工艺中常用的一种工艺，根据车身结构特点涂胶轨迹常呈现出复杂的曲线，现一般采用人工涂胶或机器人涂胶两种解决方案以满足工艺要求。
人工涂胶是指人工手持涂胶枪，根据工艺要求的轨迹进行操作，其特点在于：可实现复杂轨迹的涂胶；在同工位可安排质量检查和补焊等工作，工位利用率高；但是却存在涂胶速度、出胶量难以实现精确控制以及由于涂胶量不均匀造成的溢膠和掉胶等问题，并且，这种人工涂胶的涂胶位置精度较低，常需要产品增加专门的涂胶槽用于指导涂胶位置，增加了产品设计的难度和产品成本，人工成本高。
另一种常用涂胶方案是机器人涂胶，机器人涂胶是指设置专门的涂胶工位，由机器人持涂胶枪实现涂胶工艺，其出胶量是通过机器人控制涂胶泵的动作实现的，其特点在于：可实现复杂轨迹的涂胶，但是其设备占地较大，且由于该工位无法安排人工操作，只能作为专门的涂胶工位，工位利用率低；并且设备成本高，除机器人及控制系统外，其涂胶泵及涂胶泵的伺服控制系统成本也很高，根据机器人和涂胶泵的数量的不同，单个涂胶机器人单元的成本至少在300万以上，对于生产节拍提升难度大。当生产节拍提升时，受前期规划和场地限制，往往很难直接增加机器人和涂胶泵数量，节拍提升的空间有限。
2设计方案
在设计方案时，所要解决的技术问题是需要提供一种便于加工和制造，维修和升级方便，并且占地小、结构紧凑和安全性能好的可实现曲线路径的自动涂胶设备，并需要提供控制该设备工作的自动涂胶系统。
2.1结构设计
如图1至图4所示，该方案提供一种可实现曲线路径的自动涂胶设备，包括：本体、涂胶导向板固定支架、涂胶导向板、涂胶气缸和涂胶嘴，涂胶导向板通过涂胶导向板固定支架设置于本体上，涂胶嘴设置于涂胶导向板上，涂胶气与涂胶嘴相连接。
在设计方案中涂胶导向板是根据涂胶轨迹预制的导向机构，涂胶导向板设置预先定制的曲线路径边沿，用于实现涂胶嘴按照预定轨迹运动。
如图1和图2所示，本设计方案还包括导向轮，涂胶嘴通过导向轮设置于涂胶导向板上，用于保证涂胶嘴这一机构在涂胶导向板上的运动顺畅和不卡滞。
如图3所示，本设计方案还包括涂胶摆动关节，涂胶摆动关节与涂胶气缸相连接，具体为：摆动轴承和涂胶气缸摆动轴承分别与涂胶气缸相连接；本方案还包括气缸轴承安装架，涂胶气缸通过摆动轴承安装于气缸轴承安装架上；气缸轴承安装架优选与涂胶导向板固定支架相连接。
本方案中摆动轴承及涂胶气缸摆动轴承共同组成了整个涂胶运动的涂胶摆动关节，用于满足涂胶轨迹中复杂的机构运动要求。
如图3所示，本方案还包括滑移座、导轨和滑移气缸，滑移气缸通过滑移座连接至涂胶气缸摆动轴承；滑移气缸通过导轨设置于本体上。在实际运用中，较好的安装方式是将涂胶导向板可拆卸安装于所述涂胶导向板固定支架上，进而根据不同的涂胶需求更换不同的涂胶导向板。
2.2控制系统设计
本设计方案还提供一种可实现曲线路径的自动涂胶系统，包括了如上所述的可实现曲线路径的自动涂胶设备。
控制系统包括线圈、感应器、行程开关、推进气缸一、推进气缸二、升降气缸、胶枪气缸及相应的控制阀门，如图5所示。推进气缸一附中z向运动，推进气缸二负责Y向运动。通过调节气缸调速阀，实现推进气缸二的缩回速度比气缸一慢，使胶嘴和零件角度一致。
控制时序逻辑如下：
（1）S阀：线圈1接到工件到位信号，升降气缸上升到位；
（2）T1阀：线圈1接到升降气缸上升到位信号，推进气缸一前进到位；
（3）T2阀：线圈1接到升降气缸上升到位信号，推进气缸二前进到位；
（4）J阀：线圈1接到推进气缸一前进到位信号，胶枪气缸打开到位；
（5）S阀：线圈0接到胶枪气缸打开到位信号，升降气缸开始下降；
（6）J阀：线圈0接到胶枪完成信号（传感器安装在升降气缸上），胶枪气缸缩回；
（7）T1/T2阀：线圈0接到涂胶完成信号，推进气缸一/缩回；
（8）系统接收到升降气缸下降到位信号、推进气缸一/二缩回到位信号、胶枪气缸缩回到位信号，则回到原始状态。
在实际使用过程时，当零件到位后，滑移气缸动作推动滑移座运动及滑移座上安装的机构实现整体运动，使得涂胶嘴贴合车身；在得到滑移气缸的到位信号后，涂胶气缸动作，涂胶气缸上部安装的涂胶嘴通过导向轮、涂胶导向板、摆动轴承和涂胶气缸摆动轴承的共同作用，沿着涂胶导向板给出的运动轨迹运动，实现预定轨迹的涂胶。
3实例运用
本例初次试验应用在上汽通用五菱汽车股份有限公司西部车身D线中，在实际生产及应用过程的测试中证明，其结构紧凑，维护简单，成本低，节拍高，能够很好的满足车间生产的要求，目前正要广泛的运用至我司西部车身D线门槛涂胶和A线侧板涂胶等工位上。
以A线左右侧板的涂胶为例，侧板在竖直平面内需要按照如图6所示的曲线路径进行涂胶。我们可以按照该涂胶路径设置涂胶导向板和气缸行程。涂胶嘴的初始位置在最下部，当侧板到达预定位置，控制系统给出信号推动气缸一工作使涂胶嘴运动到z向最高点，然后推进气缸二运动推动涂胶嘴到涂胶点，接着胶枪气缸工作，自上而下沿着导向板涂胶。涂胶完成后，各个气缸回到初始位置吗，准备下一次涂胶工作。整个过程运行平稳，涂胶效果符合预期。
4结语
本例所述可实现曲线路径的自动涂胶设备的结构简单，精度要求低，便于加工和制造，维修和升级方便；对涂胶泵等配套设备的要求低，不需要采用昂贵的伺服涂胶控制系统，使得整套系统的成本低廉；涂胶速度稳定，减少堆胶和漏胶等质量问题的发生；占地小，结构紧凑，安全性好，且不需要专用工位来实现涂胶；控制方式简单，运行可靠，故障率低；取消了人工涂胶，降低了运行成本，提高了自动化率；避免了人工涂胶时需要反复弯腰等操作动作，改善了人机工程。
关键词：曲线路径；自动涂胶；焊装车间
1引言
涂胶是车身焊接工艺中常用的一种工艺，根据车身结构特点涂胶轨迹常呈现出复杂的曲线，现一般采用人工涂胶或机器人涂胶两种解决方案以满足工艺要求。
人工涂胶是指人工手持涂胶枪，根据工艺要求的轨迹进行操作，其特点在于：可实现复杂轨迹的涂胶；在同工位可安排质量检查和补焊等工作，工位利用率高；但是却存在涂胶速度、出胶量难以实现精确控制以及由于涂胶量不均匀造成的溢膠和掉胶等问题，并且，这种人工涂胶的涂胶位置精度较低，常需要产品增加专门的涂胶槽用于指导涂胶位置，增加了产品设计的难度和产品成本，人工成本高。
另一种常用涂胶方案是机器人涂胶，机器人涂胶是指设置专门的涂胶工位，由机器人持涂胶枪实现涂胶工艺，其出胶量是通过机器人控制涂胶泵的动作实现的，其特点在于：可实现复杂轨迹的涂胶，但是其设备占地较大，且由于该工位无法安排人工操作，只能作为专门的涂胶工位，工位利用率低；并且设备成本高，除机器人及控制系统外，其涂胶泵及涂胶泵的伺服控制系统成本也很高，根据机器人和涂胶泵的数量的不同，单个涂胶机器人单元的成本至少在300万以上，对于生产节拍提升难度大。当生产节拍提升时，受前期规划和场地限制，往往很难直接增加机器人和涂胶泵数量，节拍提升的空间有限。
2设计方案
在设计方案时，所要解决的技术问题是需要提供一种便于加工和制造，维修和升级方便，并且占地小、结构紧凑和安全性能好的可实现曲线路径的自动涂胶设备，并需要提供控制该设备工作的自动涂胶系统。
2.1结构设计
如图1至图4所示，该方案提供一种可实现曲线路径的自动涂胶设备，包括：本体、涂胶导向板固定支架、涂胶导向板、涂胶气缸和涂胶嘴，涂胶导向板通过涂胶导向板固定支架设置于本体上，涂胶嘴设置于涂胶导向板上，涂胶气与涂胶嘴相连接。
在设计方案中涂胶导向板是根据涂胶轨迹预制的导向机构，涂胶导向板设置预先定制的曲线路径边沿，用于实现涂胶嘴按照预定轨迹运动。
如图1和图2所示，本设计方案还包括导向轮，涂胶嘴通过导向轮设置于涂胶导向板上，用于保证涂胶嘴这一机构在涂胶导向板上的运动顺畅和不卡滞。
如图3所示，本设计方案还包括涂胶摆动关节，涂胶摆动关节与涂胶气缸相连接，具体为：摆动轴承和涂胶气缸摆动轴承分别与涂胶气缸相连接；本方案还包括气缸轴承安装架，涂胶气缸通过摆动轴承安装于气缸轴承安装架上；气缸轴承安装架优选与涂胶导向板固定支架相连接。
本方案中摆动轴承及涂胶气缸摆动轴承共同组成了整个涂胶运动的涂胶摆动关节，用于满足涂胶轨迹中复杂的机构运动要求。
如图3所示，本方案还包括滑移座、导轨和滑移气缸，滑移气缸通过滑移座连接至涂胶气缸摆动轴承；滑移气缸通过导轨设置于本体上。在实际运用中，较好的安装方式是将涂胶导向板可拆卸安装于所述涂胶导向板固定支架上，进而根据不同的涂胶需求更换不同的涂胶导向板。
2.2控制系统设计
本设计方案还提供一种可实现曲线路径的自动涂胶系统，包括了如上所述的可实现曲线路径的自动涂胶设备。
控制系统包括线圈、感应器、行程开关、推进气缸一、推进气缸二、升降气缸、胶枪气缸及相应的控制阀门，如图5所示。推进气缸一附中z向运动，推进气缸二负责Y向运动。通过调节气缸调速阀，实现推进气缸二的缩回速度比气缸一慢，使胶嘴和零件角度一致。
控制时序逻辑如下：
（1）S阀：线圈1接到工件到位信号，升降气缸上升到位；
（2）T1阀：线圈1接到升降气缸上升到位信号，推进气缸一前进到位；
（3）T2阀：线圈1接到升降气缸上升到位信号，推进气缸二前进到位；
（4）J阀：线圈1接到推进气缸一前进到位信号，胶枪气缸打开到位；
（5）S阀：线圈0接到胶枪气缸打开到位信号，升降气缸开始下降；
（6）J阀：线圈0接到胶枪完成信号（传感器安装在升降气缸上），胶枪气缸缩回；
（7）T1/T2阀：线圈0接到涂胶完成信号，推进气缸一/缩回；
（8）系统接收到升降气缸下降到位信号、推进气缸一/二缩回到位信号、胶枪气缸缩回到位信号，则回到原始状态。
在实际使用过程时，当零件到位后，滑移气缸动作推动滑移座运动及滑移座上安装的机构实现整体运动，使得涂胶嘴贴合车身；在得到滑移气缸的到位信号后，涂胶气缸动作，涂胶气缸上部安装的涂胶嘴通过导向轮、涂胶导向板、摆动轴承和涂胶气缸摆动轴承的共同作用，沿着涂胶导向板给出的运动轨迹运动，实现预定轨迹的涂胶。
3实例运用
本例初次试验应用在上汽通用五菱汽车股份有限公司西部车身D线中，在实际生产及应用过程的测试中证明，其结构紧凑，维护简单，成本低，节拍高，能够很好的满足车间生产的要求，目前正要广泛的运用至我司西部车身D线门槛涂胶和A线侧板涂胶等工位上。
以A线左右侧板的涂胶为例，侧板在竖直平面内需要按照如图6所示的曲线路径进行涂胶。我们可以按照该涂胶路径设置涂胶导向板和气缸行程。涂胶嘴的初始位置在最下部，当侧板到达预定位置，控制系统给出信号推动气缸一工作使涂胶嘴运动到z向最高点，然后推进气缸二运动推动涂胶嘴到涂胶点，接着胶枪气缸工作，自上而下沿着导向板涂胶。涂胶完成后，各个气缸回到初始位置吗，准备下一次涂胶工作。整个过程运行平稳，涂胶效果符合预期。
4结语
本例所述可实现曲线路径的自动涂胶设备的结构简单，精度要求低，便于加工和制造，维修和升级方便；对涂胶泵等配套设备的要求低，不需要采用昂贵的伺服涂胶控制系统，使得整套系统的成本低廉；涂胶速度稳定，减少堆胶和漏胶等质量问题的发生；占地小，结构紧凑，安全性好，且不需要专用工位来实现涂胶；控制方式简单，运行可靠，故障率低；取消了人工涂胶，降低了运行成本，提高了自动化率；避免了人工涂胶时需要反复弯腰等操作动作，改善了人机工程。