CN103817045B - 一种涂胶机器人的胶枪自动清胶装置及清胶方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种涂胶机器人的胶枪自动清胶装置和清胶方法，清胶装置包括PLC系统、气体清胶装置和残胶收集器，其中PLC系统控制气体清胶装置动作，通过增压气体将胶枪上的残胶清理到残胶收集器中。其中，气体清胶装置包括蓄能器、支架、增压喷嘴安装座和增压喷嘴，蓄能器和增压喷嘴安装座安装在支架上，增压喷嘴安装在增压喷嘴安装座内，增压喷嘴安装座的下面连接残胶收集器。本发明的清胶装置加工简单、维护方便、制造成本低，可较好地在机器人涂胶系统中应用。<b />

Description

一种涂胶机器人的胶枪自动清胶装置及清胶方法

技术领域

本发明属于汽车总装领域，具体涉及一种涂胶机器人的胶枪自动清胶装置及清胶方法。

背景技术

汽车制造厂总装生产大都采用涂胶机器人完成前、后风挡玻璃以及侧风挡的涂胶工作。由于风挡玻璃胶大都采用聚氨酯风挡玻璃粘合剂，该类型的粘合剂的附着力强，在机器人完成一次涂胶作业后，胶枪的枪嘴周围都会附着不少残胶。如果这些残胶不清理掉，就会影响下一次涂胶后的胶型和轨迹，特别是涂胶轨迹的起始点会出现胶型粗大异常，此种情况会导致因装配后风挡玻璃胶溢出、粘接不良导致后续淋雨时的漏水等问题。

传统的清胶常采用以下2个方案：

方案一：在涂胶机器人旁增加一个清胶区域，在清胶区域的简易构件上安装一根用于刮胶的简易的钢丝绳。当涂胶机器人在完成一次风挡玻璃涂胶动作后，根据拟定路线涂胶机器人将自动运行涂胶枪至刮胶钢丝绳上方，涂胶机器人根据拟定的轨迹操作涂胶枪摆动通过钢丝绳以刮掉风挡玻璃残胶。此种清除残胶的方式虽然简单，但清胶效果不是很好，刮不干净。同时，因胶枪长期触碰刮胶钢丝绳，钢丝绳上的残胶会造成胶枪部位的二次残胶污染，且胶枪部位容易发生歪斜从而造成轨迹的偏差情况，这会影响涂胶后的胶型形状，影响涂胶质量和效率。

方案二：在涂胶机器人旁增加一个清胶区域，在清胶区域的简易构件上安装有单根吹胶气管，涂胶机器人在完成一次风挡玻璃涂胶动作后，根据拟定路线涂胶机器人将自动运行涂胶枪至指定位置，然后涂胶机器人控制系统发出一个到位输出信号给PLC系统，PLC系统发出信号到气路执行单元，压缩空气经过气路单元处理后进行吹扫胶枪枪嘴周围的残胶。但因聚氨酯风挡玻璃粘合剂的附着力较强，单根吹胶气管的吹扫清胶的效果更不是很好。如果直接增加多根吹胶气管布置在清胶指定位置的周围，在实际的现场验证过程中，清胶效果没有明显改善。一是吹气的噪声很大，影响现场生产环境；二是残胶的二次污染，因简易吹胶气管吹气时会造成残胶的散射状，对现场设备周边会造成污染，影响设备的清洁度。

方案三：在涂胶机器人旁增加一个清胶区域，在清胶区域的简易构件上安装有自动夹持涂胶枪嘴的机构，当涂胶机器人在完成一次风挡玻璃涂胶动作后，根据拟定路线涂胶机器人将自动运行涂胶枪至自动夹持机构的中心位置，然后涂胶机器人控制系统发出一个到位输出信号，要求自动夹持机构向中心位置运动，当夹持机构运动到与涂胶枪嘴上部位置并与之贴合时，夹持机构的控制系统发送一个到位信号到涂胶机器人控制系统的输入；要求涂胶机器人进行中心位置的提升动作（轨迹已先行示教完成），此时涂胶机器人枪嘴的部分残胶将被清理到自动夹持机构的下方，完成了一次清胶动作；此种方式清除残胶比较干净，但是随着清胶次数的增加，自动夹持机构的下方会累积大量的风挡玻璃残胶；如果继续进行自动夹持动作清胶，夹持机构和枪嘴周围将会被大量残胶污染，从而影响设备运行效率和下次的风挡玻璃涂胶质量。

上述三种清胶方式下，均还需要定期人工清除胶枪枪嘴周围刮不掉或吹不掉的残胶，以确保不让枪嘴周围的残胶影响涂胶的胶型质量。

鉴于上述缺陷的存在，本发明据此设计出一种简单实用、操作灵活、造价低廉、维护成本低、适合汽车生产线使用的胶枪枪嘴自动清胶装置。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种涂胶机器人的胶枪枪嘴自动清胶装置，以此提高机器人胶枪枪嘴的残胶清除效果，从而避免胶枪枪嘴上粘留的残胶对风挡玻璃上所涂胶条的形状特别是首末端搭接处的形状影响，以提高涂胶的轨迹及形状质量及生产效率。

本发明具体公开了一种涂胶机器人的胶枪自动清胶装置，包括PLC系统、气体清胶装置和残胶收集器，其中PLC系统控制气体清胶装置动作，通过增压气体将胶枪上的残胶清理到残胶收集器中。

其中，气体清胶装置包括蓄能器、支架、增压喷嘴安装座和增压喷嘴，蓄能器和增压喷嘴安装座安装在支架上，增压喷嘴安装在增压喷嘴安装座内，增压喷嘴安装座的下面连接残胶收集器。

其中，增压喷嘴由增压喷嘴上盖和增压喷嘴下盖组成。增压喷嘴下盖为圆形，中间有凹槽，凹槽的底部开有圆孔，圆孔连通到残胶收集器，盖体的圆周侧壁上开有四个气孔，四个气孔连通到凹槽中，且与蓄能器出口联接。增压喷嘴上盖的形状与增压喷嘴下盖的形状相匹配，具有凸台，一圆孔贯穿凸台，增压喷嘴上盖与增压喷嘴下盖装配在一起，增压喷嘴上盖的凸台与增压喷嘴下盖的凹槽之间形成一个具有间隙的圆锥体增压室，对通过蓄能器进入喷嘴的压缩空气进行二次增压。

其中，四个气孔连通到凹槽中，分别用快速接头、气管与蓄能器出口联接。

其中，在蓄能器出口处设置有二位二通电磁阀，用来控制蓄能器输出增压后的压缩空气的通断。

其中，增压喷嘴处设置有光电开关，通过光电开关检测感知胶枪的枪嘴是否到位。

本发明还公开了采用上述胶枪自动清胶装置进行残胶清理的方法，包括如下步骤：

1）涂胶机器人完成一次涂胶后，机器人控制系统控制机器人运行胶枪至机器人原点等待，输出完成涂胶信号给PLC系统；

2）涂胶机器人的玻璃旋转/翻转台执行机构动作，同时机器人控制胶枪移动至增压喷嘴安装座中心孔处；

3）到位动作完成后，机器人控制系统输出到位信号至PLC系统，PLC系统运算处理后输出清胶信号，清胶电磁阀动作，蓄能器输出压缩空气，压缩空气经增压喷嘴二次增压后喷出，对涂胶机器人的胶枪枪嘴周围粘留的残胶进行吹扫式清理；

4）清理完成后，机器人控制系统控制机器人运行回涂胶原点，等待下一次涂胶动作。

其中，步骤（3）中，在压缩空气经增压喷嘴喷出1秒后，PLC系统输出信号，关闭蓄能器的输出，0.5秒后再打开蓄能器的输出，连续工作5次，完成清理。

本发明通过自动控制系统对压缩空气的输出进行控制，通过增压和蓄能装置对压缩空气进行增压，同时控制出风口的方向和吹气的时间，能够有效地对涂胶机器人胶枪枪嘴周围的残胶进行清理，并将残胶很好吹落收集到残胶收集器中，以确保避免造成对周围设施的二次污染。以本发明的清胶方式来替代汽车总装车间现有的钢丝绳清理或人工清理方式，可以大大提高生产效率和装配质量。而且，该装置加工简单、维护方便、制造成本低，可较好地在机器人涂胶系统中应用。

附图说明

图1：自动清胶装置的整体示意图；

图2：自动清胶装置的主视图；

图3：自动清胶装置的俯视图；

图4：增压喷嘴上盖示意图；

图5：增压喷嘴下盖示意图；

图6：增压喷嘴上盖结构图；

图7：增压喷嘴下盖结构图。

附图标记说明：

1、蓄能器；2、支架；

3、增压喷嘴安装座；4、残胶收集器；

5、增压喷嘴；6、增压喷嘴上盖；

7、增压喷嘴下盖。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行说明。

如图1、图2、图3所示，本发明的胶枪自动清胶装置包括蓄能器1、支架2、增压喷嘴安装座3、残胶收集器4和增压喷嘴5，增压喷嘴5由增压喷嘴上盖6和增压喷嘴下盖7组成。支架2包括立柱和横梁，蓄能器1安装在支架立柱上，横梁的末端安装增压喷嘴安装座3，增压喷嘴5安装在增压喷嘴安装座3内，增压喷嘴安装座3的下面连接残胶收集器4。

蓄能器1通过压缩空气专用气管与工厂压缩空气的气源接口联接。蓄能器1的气源入口安装气源三联件，包括排气阀、过滤器、调压阀及安装支架，以确保给自动清胶装置提供干净、稳定的气源。工厂压缩空气系统提供的气源压力为5bar，压缩空气经工厂压缩空气系统进入蓄能器1中存储，同时进行一次增压，蓄能器1入口处安装的气源三联件，作为自动清胶系统的气路开关，用于气路系统润滑及维修。在蓄能器1出口处设置一个二位二通电磁阀，用来控制蓄能器1输出增压后的压缩空气的通断。

增压喷嘴下盖7为圆形，中间为凹槽，凹槽的底部开有圆孔，圆孔连通到残胶收集器4。在下盖7盖体的圆周侧壁上开有四个RC1/8"规格的管螺纹通孔作为气孔，四个气孔连通到凹槽中，分别用快速接头、气管与蓄能器1出口联接。气管固定在支架2的横梁和立柱内。

增压喷嘴上盖6的形状与下盖7相配合，具有30°凸台。一圆孔贯穿凸台。增压喷嘴上盖6与增压喷嘴下盖7用M5螺钉装配在一起成为增压喷嘴，增压喷嘴上盖6的30°凸台与增压喷嘴下盖7的凹槽之间形成一个间隙0.5mm的圆锥体增压室，对通过蓄能器1进入喷嘴的压缩空气进行二次增压。通过增压室增压后的气体通过增压喷嘴下盖7底端以与水平方向成60°夹角的方向喷出。喷出的高压气体覆盖下盖底部直径φ30mm的圆孔面积，自动涂胶机PLC系统通过输出信号控制蓄能器1出口处二位二通电磁阀的通断，用以实现增压后的压缩气体通过喷嘴间歇式喷出，提高自动清胶装置的清胶效果。

本申请中涉及到两个控制系统，一个是用于控制机器人动作的机器人控制系统；一个是PLC系统，可控制除机器人外其它部件的动作，包括玻璃旋转/翻转台执行机构动作、夹具的动作等等，本申请中的自动清胶装置由该PLC系统控制。两个系统分别独立运行，两个系统之间需要有信号交互。

涂胶机器人完成一次涂胶后，机器人控制系统控制涂胶机器人运行胶枪至机器人原点等待，输出完成涂胶信号给PLC系统。涂胶机器人的玻璃旋转/翻转台执行机构动作，同时机器人控制胶枪移动至增压喷嘴安装座3中心孔处。到位动作完成后，机器人控制系统通过D-NET数据总线输出到位信号至PLC系统，PLC系统运算处理后输出清胶信号，输出清胶信号经过中间保护的中间继电器，直流电压经中间继电器触点最后把启动的电压施加到清胶电磁阀上，清胶电磁阀动作，蓄能器1出口处二位二通阀打开，压缩空气从蓄能器1输出，分别经蓄能器1和增压喷嘴5二次增压后喷出，在压缩气体输出后1秒，PLC系统输出信号，关闭蓄能器1出口处二位二通电磁阀0.5秒后再打开，连续工作5次，360°对涂胶机器人的胶枪枪嘴周围粘留的残胶进行吹扫式清理，PLC系统输出停止信号，二位二通阀关闭，同时输出信号给PLC系统，机器人控制系统控制机器人运行回涂胶原点，等待下一次涂胶动作。

为确保感知到胶枪枪嘴确实已经到达了待清胶的位置——即增压喷嘴安装座3中心孔处，另可在增压喷嘴处增加光电开关，通过光电开关检测感知胶枪的枪嘴是否到位，与机器人运行到位信号串联控制清胶系统，可提高清胶装置运行的精确性。

Claims (9)

1.一种涂胶机器人的胶枪自动清胶装置，其特征在于：包括PLC系统、气体清胶装置和残胶收集器（4），其中PLC系统控制气体清胶装置动作，通过增压气体将胶枪上的残胶清理到残胶收集器（4）中，气体清胶装置包括蓄能器（1）、支架（2）、增压喷嘴安装座（3）和增压喷嘴（5），蓄能器（1）和增压喷嘴安装座（3）安装在支架（2）上，增压喷嘴（5）安装在增压喷嘴安装座（3）内，增压喷嘴安装座（3）的下面连接残胶收集器（4）。

2.根据权利要求1所述的胶枪自动清胶装置，其特征在于：其中增压喷嘴（5）由增压喷嘴上盖（6）和增压喷嘴下盖（7）组成。

3.根据权利要求2所述的胶枪自动清胶装置，其特征在于：增压喷嘴下盖（7）为圆形，中间有凹槽，凹槽的底部开有圆孔，圆孔连通到残胶收集器（4），盖体的圆周侧壁上开有四个气孔，四个气孔连通到凹槽中，且与蓄能器（1）出口联接。

4.根据权利要求3所述的胶枪自动清胶装置，其特征在于：增压喷嘴上盖（6）的形状与增压喷嘴下盖（7）的形状相匹配，具有凸台，一圆孔贯穿凸台，增压喷嘴上盖（6）与增压喷嘴下盖（7）装配在一起，增压喷嘴上盖（6）的凸台与增压喷嘴下盖（7）的凹槽之间形成一个具有间隙的圆锥体增压室，对通过蓄能器（1）进入喷嘴的压缩空气进行二次增压。

5.根据权利要求4所述的胶枪自动清胶装置，其特征在于：四个气孔连通到凹槽中，分别用快速接头、气管与蓄能器(1)出口联接。

6.根据权利要求1-4任一项所述的胶枪自动清胶装置，其特征在于：在蓄能器（1）出口处设置有二位二通电磁阀，用来控制蓄能器（1）输出增压后的压缩空气的通断。

7.根据权利要求1-4任一项所述的胶枪自动清胶装置，其特征在于：增压喷嘴处设置有光电开关，通过光电开关检测感知胶枪的枪嘴是否到位。

8.采用权利要求1-7任一项所述的胶枪自动清胶装置进行残胶清理的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）涂胶机器人完成一次涂胶后，机器人控制系统控制机器人运行胶枪至机器人原点等待，输出完成涂胶信号给PLC系统；

2）涂胶机器人的玻璃旋转/翻转台执行机构动作，同时机器人控制胶枪移动至增压喷嘴安装座（3）中心孔处；

3）到位动作完成后，机器人控制系统输出到位信号至PLC系统，PLC系统运算处理后输出清胶信号，清胶电磁阀动作，蓄能器（1）输出压缩空气，压缩空气经增压喷嘴（5）二次增压后喷出，对涂胶机器人的胶枪枪嘴周围粘留的残胶进行吹扫式清理；

4）清理完成后，机器人控制系统控制机器人运行回涂胶原点，等待下一次涂胶动作。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤（3）中，在压缩空气经增压喷嘴（5）喷出1秒后，PLC系统输出信号，关闭蓄能器（1）的输出，0.5秒后再打开蓄能器（1）的输出，连续工作5次，完成清理。