机器人喷涂FANUC机器人标准LASD涂胶系统

机器⼈喷涂FANUC机器⼈标准LASD涂胶系统1.背景随着汽车⼯业的不断发展，涂胶技术在汽车制造⽅⾯的应⽤越来越⼴泛，为汽车向轻量
化、⾼速节能、延长寿命和提⾼性能的发展发挥着重要作⽤。

涂胶⼯序直接关系到车⾝的密封
防漏、耐蚀防锈、隔热降噪、外表美观性，因此对涂胶⼯艺有着严格的要求。

⽬前，出于减轻
⼯⼈⼯作负担、提升⽣产节拍、降低⽣产成本的考虑，许多传统的⼯⼈⼿动涂胶的⼯序被机器
⼈⾃动化施⼯所代替。

例如，机器⼈⾃动喷涂液态阻尼胶的应⽤（LIQUID APPLIED SOUND DEADENER以下简称LASD涂胶），是作为⼈⼯摆放沥青阻尼垫的替代品出现。

国内整机⼚绝⼤部分还是热熔型的沥青阻尼垫。

沥青阻尼垫由沥青（⽯油中提炼产物，⾼碳重
质油），磁化铁粉等融合⽽成，吸附于车⾝钢板上，在烘炉内烘烤固化，起到隔⾳减振的功
能。

由于沥青阻尼板在⾼温烘烤后，会持续挥发对⼈体有害的有机物，在健康越来越被消费者
看重的环境下，⼚商转⽽寻找更加环保、健康的材料作为NVH阻尼材料。

⽽LASD涂胶在欧美等
汽车⼯业发达国家于⼗⼏年前已⼴泛应⽤，是⼀种成熟的涂胶应⽤，适合采⽤机器⼈进⾏施
⼯。

国内整车⼚仅在近⼏年才逐渐引⼊。

机器⼈LASD涂胶具有如下优点：
能够快速响应市场需求，通过程序调试来应对新车型或者NVH设计修改，⽣产柔性⾼，适⽤于
⼤批量⽣产，提⾼⽣产效率；
机器⼈可稳定⽣产，降低⽣产节拍，质量更加稳定；
线边⽆零件库存及物流，且⽔基涂料环境污染⼩，避免由阻尼垫带来的灰尘污染；
改善的阻尼材料性能，阻尼系数⾼，可显著减少传递到乘客舱的噪声；
重量降低，利于车⾝轻量化；
图1 新旧⼯艺对⽐
2.FANUC LASD标准涂胶系统2.1系统布局及涂胶流程
图2 标准涂胶系统布局图
图3 现场图图2是FANUC标准的LASD涂胶系统布局图，包括四台M-710iC/20L涂胶机器⼈及两
条导轨⾏⾛轴、⼀台M-20iA开后盖机器⼈、四套涂胶⼯艺设备、⼀套电控系统、⼀套视觉系
统、其他机械硬件等组成。

系统⼯作流程如下：
1) 车⾝进⼊涂胶⼯位前，通过光电传感器进⾏车型识别，并将识别结果和RFID获取的车型信息
进⾏对⽐，如果不⼀致，操作⼯⼈通过GUI界⾯⼿动输⼊车型；2) 车⾝进⼊涂胶⼯位后，视觉
系统对车体进⾏拍照，获取车体在机运线上的空间位置偏移数据；3) 涂胶机器⼈对相应的涂胶
程序进⾏偏移后开始涂胶；4) 涂胶完成后，机器⼈各⾃发出涂胶结束信号⾄系统总控PLC，机
运线将车⾝移出⼯位，并等待下⼀车⾝到来；5) 循环反复。

图4 系统连接图 2.2. 主要设备描述2.2.1. 涂胶机器⼈采⽤FANUC M-710iC/20L机器⼈涂胶，该机器⼈拥有细长的⼿臂以及优越的
运动性能，适合在狭⼩的车内空间⼯作。

⼿臂上安装旋转轴套，可以减少管线的旋转缠绕；
图5 涂胶机器⼈机器⼈主要规格参数如下表：表1 机器⼈主要规格参数2.2.2.FANUC标注轨道根
据现场情况，有多种规格可以选择，可保证覆盖全部涂胶范围
采⽤FANUC伺服电机驱动
采⽤Nabtessco精密减速机
采⽤THK精密直线导轨
定位精度±0.25mm
⾃动润滑
图6 七轴轨道
2.2.3 FANUC视觉定位系统FANUC iRvision 3D Tri-view系统的连线图如下：
图7 视觉连接图所有的视觉处理硬件与软件全部集成在机器控制柜内，保证了⾼的处理速度和稳定性。

计算得到的车⾝偏差数据通过⽹络被⼀个⼯作站内的多台机器⼈共享。

⽤户可以通过机器⼈⽰教器(TP)、上位机或⼀台与机器⼈控制柜相连的笔记本电脑进⼊iRvision 系统的⽰教界⾯，在⼀个友好的环境中进⾏⼯艺孔⼏何特征和车⾝基准位置的⽰教。

2.2.4涂胶⼯艺设备定量机
缸体容量：700cc
最⼤填充容量：630cc
最⼤流量：110cc/sec（需根据材料测试）
最⼤加热温度：80℃
环境温度：0-40℃
最⼤⼯作压⼒：220bar
最⼤填充时的供胶允许压⼒：200bar
重量：400kg（不充胶时）
加热功能：带加热
定量缸数量：双缸
图8 双缸定量机
3D胶枪涂胶速度⼀般≤600mm/sec，根据实际涂胶应⽤可选⽤不同的喷嘴。

在三个⾓度上都有枪嘴可达性更好，喷涂时机器⼈⽆需过多旋转姿态，可以节省节拍。

图9 3D涂胶枪电控系统采⽤西门⼦S7系列PLC作为控制器，采⽤Profibus总线与机器⼈控制柜、机运线控制柜进⾏实时通讯。

与机器⼈主要交互包括初始化机器⼈⼯作、调⽤机器⼈程序、机器⼈实时状态等信号；与机运线主要交互包括控制启停、到位与释放、故障互锁等信号。

上位机采⽤Dell 电脑，安装FANUC PWⅢ上位机软件，通过Ethernet与PLC、机器⼈控制柜通讯。

PWⅢ软件在.NET平台采⽤VB程序语⾔开发，通过OPC Server与PLC通讯，监控PLC中的变量状态，实现对⼯位的监控、⽣产统计与报表。

PW3软件借助FANUC的PCDK开发包实现与机器⼈控制系统通讯，可以实现⼯位配置设置、视觉相机拍照、⼯艺参数设置、过程监控、机器⼈状态监控、供胶维护、停机报告、报警记录等功能，借助FTP协议实现与机器⼈控制系统的⽂件传输。

图10 上位机界⾯
3.现场调试注意事项
⼯艺调试前，为保证调试⼈员安全，所有安全信号必须调试完毕，所有安全功能必须能够实现，⽅能进⼊⼯位进⾏调试；
⽔性阻尼材料需要全不锈钢管路，并且由于溶剂-⽔很容易挥发，因此特别要⼩⼼⼲胶风险。

带胶调试时尤其需要注意防⽌⼲胶堵塞枪嘴，临时处理可采⽤凡⼠林进⾏涂抹密封，长时间不⼯作需将枪嘴泡⼊清洗⽔槽；
在进⾏LASD涂胶时，机器⼈需要将⼿臂伸⼊乘客舱以及后备箱内部施⼯，由于车内空间狭⼩，需要注意⼿臂与车体发⽣⼲涉，调试时尽量避免与车体过于靠近，降低出现碰撞的风险；
导轨两侧机器⼈会分别从前后车窗伸⼊车内涂胶，为避免机器⼈之间相互⼲扰，需要对每台机器⼈设置安全区域，当某⼀台机器⼈进⼊安全区域，另外⼀台机器⼈即使⼯作到这块区域，也需要在该区域外等候。

天窗涂胶采⽤的⼯艺参数与地板涂胶不同，需要减薄⾄1.5mm左右，否则烘⼲后容易从车顶掉落。

图11 涂胶效果图。