[科普中国]-涂胶机械手

涂胶机械手采用直角坐标机器人和专用涂胶设备集成。既能独立实行半自动涂胶，又能配合专用生产线实现全自动涂胶。 特点是设备柔性高，适用能力强，可以完成复杂的三维立体空间的涂胶工作。操作程序存储容量大，能存储100种不同产品型号。触摸显示屏操作简便。工作台安装激光传感器进行精密定位，提高产品生产质量。使用光栅传感器确保工人生产安全。

简介涂胶机械手采用直角坐标机器人和专用涂胶设备集成。既能独立实行半自动涂胶，又能配合专用生产线实现全自动涂胶1。

特点设备柔性高，适用能力强，可以完成复杂的三维立体空间的涂胶工作。操作程序存储容量大，能存储100种不同产品型号。触摸显示屏操作简便。工作台安装激光传感器进行精密定位，提高产品生产质量。使用光栅传感器确保工人生产安全。

机械手发展随着我国经济的持续发展和科学技术的突飞猛进，使得机器人在涂胶、码垛、点焊、弧焊、喷涂、搬运、测量等行业有着相当广泛的应用。

选择一个涂胶机械手首先要针对行业，确定机械手的运动范围，工作特性和动作要求。以下针对车灯行业的涂胶机械手进行简要阐述。

解客户的工作要求：

（1）在涂胶过程中不允许有任何胶料飞溅到车灯胶槽以外；

（2）胶形均匀一致，搭接合理美观；

（3）灯具装配后不能有任何溢胶现象；

（4）车灯装配后气密试验合格；

（5）确定机器人的工作方式及动作要求。

工作方式车灯自动涂胶机器人和操作人员分别在往复式工作台两端，一端为人工上下料工位，位于安全工作区，另一端为机器人自动涂胶工位，工件到位后位于机器人工作范围内。操作人员在上下料工位将待涂胶工件装入工装后踩动脚踏开关，工作台将工件由上下料工位传送至自动涂胶工位，工件到达自动涂胶工位后，给机器人一个启动信号，机器人便开始做涂胶工作，涂胶完成后机器人给工作台一个回程信号，已涂胶工件被传送至上下料工位，此时操作人员将已涂工件卸下，重复以上工作1。

机器人工作站编程示教型通用机器人具备与外围设备进行通讯的功能。具有高的加速性能、精确的轨迹跟踪和快速的转角特性，持重10kg。这种机器人的所有特性及工作参数都符合车灯自动涂胶作业要求。

工作台最好是往复移动式工作台，这样可以提高工作效率及动作配合。往复移动式工作台的往复运动由双作用往复移动式无杆气缸来实现。工装夹具安装在无杆气缸的运动块上，从而驱动工件在机器人涂胶工位与人工上下料工位之间往复运动。工作台具有工件到位检测信号并具备与机器人和总控台之间的通讯功能，工作台行程为800mm，最大驱动力为50kgf。

输胶设备也是涂胶机械手的一个重要环节，输胶设备系统可以实现对RTV 系列硅胶的压力输送。压盘与胶桶内壁严格密封，压入后将多余空气从压盘上一导气管排出，桶内形成负压。在泵、压盘、升降气缸向下的作用力及系统其他附件重力作用下，输胶泵以压缩空气为动力，泵空气马达上下往复运动带动柱塞泵将桶内硅胶吸进并以一定压力通过胶管输送给自动胶枪。机器人控制系统向电磁阀发送电信号，在压缩空气作用下自动挤胶枪处于打开状态，此时胶枪可以正常工作。由于压盘完全盖住桶盖，因而保证桶里胶料与空气完全隔绝，在长时间停产情况下，硅胶也不会发生固化现象。（RTV 硅胶在与空气中水份发生反应后便会固化）。

以下是输胶设备有关参数：

（1）泵压力比25∶1

（2）泵最大流量13.3L/min

（3）泵最大压缩空气消耗量2.9m3/min（在7kg/cm2时）

（4）泵最大工作压力7kg/cm2

（5）泵最大输胶压力169kg/cm2

（6）自动挤胶枪最大耐压210kg/cm2

（7）自动挤胶枪流量2.1L/min（25万厘泊胶，100 kg/cm2）

输胶设备的组成如下，另外，在控制上一般需要如下功能：

（1）工件号选择；

（2）手动控制工作台往复运动（或人工调试功能）；

（3）急停；

（4）工作台人工及自动切换。

总控台位于操作人员上下料工位，便于操作工选择工件号及紧急情况下的急停1。

机械手改进针对涂胶机械手经常出现的问进行了如下改进：

胶形不稳定

对于胶形不稳定问题，进行了深入分析。在排除了工装、工作台因素影响后，将重点放在对整体底座的刚度分析上，经过试验，确认了这一推断，并将整个底座与地面固定牢靠，从而解决了机器人在个别涂胶位置上的抖动问题，解决了胶形不稳问题。

拉丝问题

由于车灯胶槽深度都在5mm 以上，因而要在自动胶枪上安装专门的枪嘴，这样又带来了新的问题，当挤胶枪关闭后会有轻微的胶枪拉丝现象，这种情况虽然不可避免，但是为了保证不使胶丝涂在灯具胶槽外部从而影响产品质量，特意在示教编程时让胶枪关闭以后继续沿着涂胶轨迹多走一段距离，解决了因拉丝现象而影响产品质量问题。

自动挤胶枪给电后出胶滞后

由于自动挤胶枪是采用气动控制开关的，因而当胶枪电磁阀打开后只有胶枪气缸内气压高于3.1kg/cm2 时胶枪才能打开，这样便带来出胶滞后问题，出胶滞后必然严重影响涂胶质量。

将胶枪电磁阀安装在离胶枪最近的地方，这样便使出胶滞后时间大大减小。

自动挤胶枪枪嘴段硅胶固化

由于硅胶遇到空气后会在8小时以后固化结块，会导致隔日后再生产时胶枪无法工作。利用机油密封胶枪嘴的端部。

具体措施如下：

（1）在工作台机器人一侧安装一机油油杯。

（2）将总控台上工件选择号0号工作号作为机器人停止工作进入油杯的程序设置。

（3）示教编程0号程序。

（4）下班前，工人将工件号拨至0号，则机器人自动将挤胶枪嘴浸入机油杯中。

（5）次日上班前操作者将工件号拨至生产所需工件号任何一个时，挤胶枪就会自动从油杯中出来，操作者简单用棉布擦拭掉枪嘴上的机油即可。

在最重要的经济效益环节，采用六自由度涂胶机械手后会大大提高了劳动生产率。以前人工生产效率是1.2min/ 件，采用自动涂胶工作站以后，生产效率提高到14s/ 件；其次，产品质量得到了大幅度的提高，由人工生产的产品合格率不足60%，提高到99% 以上，同时节省了因人工生产的不合格产品的返修费用。

另外，自动涂胶比人工作业要节省用胶达20%以上，若按年需硅胶3000加仑计算，每加仑胶的费用是700元人民币，这样一年光硅胶一项就为用户节约资金达42万元。

综上所述，采用机器人后使涂胶和点胶的工作效率大为提高。省去大量人力，大量降低成人工成本。该机器人运行一年后就可收回所投入的成本。该机器人在正常维护下至少运行十年。随着大批量全自动化涂胶生产线的兴起，此涂胶系统将具有更加广泛的市场前景和发展潜力1。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学