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摘要：风挡玻璃及其涂胶质量和装配工艺存在紧密联系，不仅制约着整个汽车的制造质量，还关系到驾驶员驾驶的安全性和舒适程度，是影响汽车制造口碑的关键因素。基于汽车风挡玻璃的安装质量，对其自动涂胶和装配工艺技术展开讨论，介绍设备的系统设计与装配流程，以供相关人员参考。
关键词：风挡玻璃；自动涂胶；装配工艺
风挡玻璃作为汽车的重要组件，在传统工艺中往往由人工完成装配。在科学技术快速发展的背景下，自动化生产已经逐渐普及到汽车制造领域，其中风挡玻璃自动涂胶及装配工艺也日趋成熟，能够进一步提高生产精度，确保风挡玻璃的防渗性、密封性和安全性。
1风挡玻璃自动涂胶及装配的设备设计
在科学技术不断发展的背景下，风挡涂胶装配自动化设备的应用日益成熟。它的工艺流程如图1所示。在装配过程中，风挡由集配区通过自动导向车（AutomatedGuidedVehicle，AGV）一次性输送15个风挡玻璃到达风挡安装工位线边（内饰2线左侧）。AGV在移载位对接移载装置，同时举升机构将玻璃顶起，而空的AGV返回集配区。移载装置将玻璃移载至底涂工位，由作业员进行底涂作业。底涂完成后，玻璃通过输送带进入翻转工位。翻转装置将玻璃翻转180°并完成定位。机器人抓取玻璃进入涂胶工位，实施自动涂胶和胶型检测。如果胶型检测合格，那么机器人将玻璃带入安装工位，检测安装销孔位置并安装风挡。如果胶型检测不合格，那么机器人自动将玻璃放置在胶型调整工作台，并报警提示人工确认和处理。至此完成整个循环，并开始下一个循环的工作[1]。
1.1风挡玻璃自动涂胶及装配的车辆定位
在玻璃装配工位，车辆静止28s，是机器人装配前后挡玻璃的作业时间。在装配玻璃时，车辆输送线对车辆的综合定位精度为：X、Y方向均为±15mm；Z方向为±15mm；X、Y、Z倾斜角度均小于±0.2°。
1.2风挡玻璃自动涂胶及装配的供胶系统
系统采用压缩比为59∶1以上的高黏度空气泵，并设置两个供胶罐。当系统自动检测到一个空罐时，能自动或手动切换到另一个，并向操作者发出声光报警提示。程序中增加了胶桶非自动切换的报警，以预防人为误操作。该系统的胶桶压盘带有加热控制装置，能够实现温度调控，并将温度控制在70℃以上。供胶系统外侧设置了安全护栏，防止被物流车辆等撞击，高度约为1m[2]。为了便捷使用手推叉车更换胶桶，供胶泵装置设置折叠式换桶辊道，以降低用手推叉车换桶时胶桶底板的阻力，提高胶桶的定位精度，防止胶桶偏斜。另外，待胶桶空桶后会亮起警报灯，在完成人工换桶后按下警报灯按钮即可熄灭。供胶系统如图2所示。
1.3风挡玻璃自动涂胶及装配的定流量泵
定流量泵使用交流伺服电机，可设定不同的输出量。自动涂胶时，可根据涂胶机械手的速度变化等指示设定合理的输出量，并自动调整各段轨迹的出胶量。定流量泵的速度由机器人的模拟量输出基板控制给定，可通过机器人示教编程实现对出胶速度的灵活控制。例如，可以通过预先打开或关断模拟量的输出解决问题。在定量泵的输入和输出端设置了机械式压力计和压力显示，因此在上限和下限压力异常时可以向工作人员发出声光报警[3]。该定流量泵的流量精度高于1%，涂胶枪在涂胶直线段的移动速度能够达到220mm·s-1以上。1.4风挡玻璃自动涂胶及装配的胶温控制系统胶温控制系统的加热器可按加热控制装置的设置参数任意设定胶泵与胶管内胶的温度，一般为15～60℃。加热器设置了日历型定时器，当出现温度异常时，会向工作人员发出声光报警。胶温控制系统采用恒温控制，涂胶枪口的出胶温度为20～35℃，以保证设备在冬天正常运行。加热控制采用固态继电器（SolidStateRelay，SSR）进行开关控制，工作时会在胶实际温度低于设定温度后再开启加热，确保控温精度在±2℃。胶温控制系统和胶桶具备自动切换功能，统一采用可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController，PLC）控制。
1.5风挡玻璃自动涂胶及装配的玻璃抓取吸盘装置
系统的机器人抓手、翻转机和备用装配助力架具等处设置有吸盘。玻璃抓取吸盘装置设置了4个玻璃真空吸盘，每个真空吸盘分别由一套真空发生器控制，吸盘直径为80～100mm，且4个吸盘的中心距为300mm×500mm[4]。每两组真空吸盘管路上都增加一个负压表，以便判定真空回路故障。吸盘均具有真空检测和报警功能。该吸盘可以手动控制真空破坏，且可将玻璃松开的时间有效控制在3s内。风挡备用装配助力玻璃吸盘架具操作便捷，可以由两名工作人员配合完成使用。控制手柄或按钮与吊具集于一体，方便其中一名工作人员进行相关的控制操作。吸盘架具具有较好的刚性，能够防止定位精度在重复使用中发生改变。它的边缘已根据要求打磨光滑，并做好了把手防滑处理。架具表面包裹了软质护套，能够避免碰伤车体、玻璃和人等。该设备还配备了断气保护功能等安全装置，可防止因管路突然断气而导致玻璃从架具上掉落损坏，确保系统维持足够的压力，以便有充足的时间进行人工操作。
1.6风挡玻璃自动涂胶及装配的电气控制系统
该系统包括机器人控制柜和操作盘，其中直立型控制盘能精确控制机器人在6个自由度上运动，并确保控制柜输入/输出（Input/Output，I/O）点数预留20%。为了便于操作，操作盘和显示系统上均有中文指示。此外，操作盘上安装有急停按钮，可控制系统的急停。系统的控制柜能够对整个涂胶系统实现自动控制、检测、显示、保护及报警等功能，且能自动诊断系统故障[5]。胶形检测和视觉引导系统分别设置独立控制柜，以便进一步提高生产效率。系统包括前、后两套风挡设备，设置独立的控制系统，以便相互备用。另外，系统设置了PLC总电控柜、机器人电控柜和触摸屏操作箱各3个，并在柜内变压器处设置了透明护罩。在设置电控柜空调装置时，考虑如何更加有效完成设备降温操作，以便打扫空调。系统风挡玻璃的车种选型按钮设置在风挡玻璃投入台旁的安全栅上，共设置6种车型以上的玻璃型号选择按钮。系统能够自动识别左侧和右侧窗玻璃的车型，并具备车型手动选择按钮的功能，作为备用。在识别车型时，涂胶设备会接入中央控制室（CentralControlRoom，CCR）数据，通过数据解析识别车型。系统中设置有车型检测机构，检测车型与CCR数据是否匹配。若不匹配，则会报警停线。该系统也具备前、后风挡玻璃的生产互备功能，不针对装配机器人和视觉引导系统[6]。图形操作终端（GraphicOperationTerminal，GOT）操作箱设置在靠近玻璃装配作业侧，方便工作人员操作。触摸屏上有局部手动操作功能，且具备故障诊断画面功能，在采用总线通信时可以显示出线故障诊断画面。设备可以自动识别各玻璃品种，待车型识别不符并报警后，通过触摸屏可人工更正待涂胶玻璃的车型品种。
2风挡玻璃自动涂胶及装配的工艺技术应用
2.1涂胶作业
根据设备节拍、可靠性和安装空间等要求，需做好涂胶方案的设计。一般涂胶枪位置与涂胶部位相对固定，机器人抓取定位后的玻璃运动并涂胶。利用机器人对从投料工位输送来的玻璃进行自动对中和定位，精度控制在±0.3mm，最终以满足胶型轨迹精度为准。对涂胶玻璃进行X、Y方向的测量，再将测量结果传送给控制系统，以自动判定玻璃的车型。当无法正确识别车型时，须自动进行声光报警，提示工作人员通过触摸屏指定车型，然后重新自动定位，并利用机器人涂胶。定位和车型判定成功后，系统发出指令指示机器人对玻璃进行涂胶。为了确保系统能在定位时自动准确判断车型，可在GOT上便捷设定或变更车型判定用的X、Y数据（上、下偏差值），并确保每个车型和每种玻璃分开设置。如果不同玻璃的尺寸过于接近，且通过玻璃的X、Y数据不能确保识别无误，则可以通过增加可靠措施，如增加玻璃型号识别开关，进一步确保玻璃的识别准确无误[7]。在系统涂胶玻璃时，涂胶枪会自动配合涂胶角度适当旋转。因此，涂胶枪与胶管、气管之间应采用软管过渡连接，以免枪头位置受力损坏密封。
2.2胶形检测
胶形检测系统主要包括胶形感应装置、计算机和显示屏等，并采用激光测距系统检测。涂胶时，系统会自动实时检测涂胶后的胶形是否合格。若不合格，系统会发出声光报警，提示并等待工作人员取出玻璃返修，待重新送入玻璃后，才能继续自动生产。胶形检测系统可准确检测各处胶形的高度或宽度，以及涂胶过程中有无断胶，能够将精度误差控制在±0.15mm。一块玻璃涂完胶后，检测系统会判别整块玻璃的胶形。判别结果为不合格（NotGood，NG）时，显示屏上会以图形显示出胶形NG处在玻璃上的大致点位，并采用较大的喇叭报警音及时提醒工作人员前来处理。当检测到胶形NG时，系统会自动将玻璃转移到返修台，以便及时开展返修工作。待返修完成并确认后，系统可以将玻璃自动转移到装配机器人抓手上，并完成自动装配。为了保证人员安全，返修台设置了滑动进出机构和安全栅等，以防出现机器人误伤事件。涂胶系统如图3所示。
2.3风挡玻璃输出和装配
完成涂胶的玻璃会自动送达输出工位，玻璃输出机构会自动检测、吸取、举升和翻转玻璃，等待自动感知车辆到位并正确识别车型后进行视觉定位，引导机器人自动装配玻璃。为进一步提高整套系统的生产效率，装配机器人的吸盘抓手可随时停止在翻转输出机构的正上方等待，且涂胶后的玻璃可随时输送到翻转输出工位。在玻璃输出工位旁，设置有操作开关和滑动式安全门，以便工作人员取出玻璃。操作开关能够实现手动屏蔽翻转机或装配机器人，同时要求安全门的宽度便于人工搬运玻璃。例如，当涂胶胶形不合格或翻转机故障时，玻璃会自动停止在安全门旁，等待工作人员进入。此时，工作人员可使用手动吸盘取出玻璃，并进行胶形返修。为了防止因车身和玻璃的定位误差导致玻璃或其圆锥卡扣的损坏，系统针对玻璃在抓手上的定位，设计适当的方向和弹性浮动量，精度在±0.7mm。为了防止装配时出现碰撞，在装配后挡玻璃前，系统会自动检测确认后背门的位置是否正确。若不正确，则会报警并停止装配，将玻璃送到返修台，由工作人员取走进行装配。装配系统如图4所示。
2.4排胶、清胶与安全等装置
进入排胶工序后，机器人会自动移至排胶窗部位进行排胶。系统的排胶窗处设置了排胶按钮，同时放置有接胶纸箱的支架，以便工作人员实施胶枪咀的排胶、清理作业和每日的胶量点检作业。在机器人自动运转模式下，每间隔15min未涂胶或排胶时，系统会自动将胶枪浸入油杯密封，待工作人员操作后再恢复自动涂胶。此时，间隔时间可根据具体的工艺要求进行调整。系统具有定时排胶功能，通常工作人员按下排胶按钮后可自动排胶一段时间，参数可设置为1～60s。风挡上料操作的工作台旁设置了踏台和底剂玻璃瓶的存放架等，以便工作人员上料和清洁，也便于检查玻璃有无污损。工作人员还可以用毛笔蘸取黏结底剂液体涂抹在玻璃四周。在完成风挡玻璃的黏结底剂涂抹后，要确保涂底剂与涂胶的时间间隔大于60s。该系统还可以实现涂胶延时控制的参数设置。在涂胶5min内，如果玻璃未被工作人员取走或未被机器人安装到车上，系统会及时发出声光报警提示。报警的延时参数可调节为0～30min。
3结语
风挡玻璃自动涂胶及装配工艺有利于进一步提高生产效率和质量，为规模化生产奠定良好的基础，是目前汽车制造业的新兴技术之一，对于提高整个汽车行业的产能有着积极的促进作用，也能够有效缓解工作人员的工作压力，提高生产的安全性，因此应大力发展风挡玻璃自动涂胶及装配工艺，为汽车行业的长远发展提供更多动力。
参考文献
[1]杨冬云.点激光在机器人涂胶系统中的应用[J].设备管理与维修，2021（18）：129-131.
[2]冯联会，武彬强，丛立国，等.浅析视觉识别系统在总装装配中的应用[J].汽车工艺与材料，2021（9）：54-59.
[3]李宇.商用车玻璃涂胶质量视觉检测方法研究[D].十堰：湖北汽车工业学院，2021.
[4]罗维.整车零件柔性自动化装配研究应用[J].汽车工艺与材料，2021（2）：54-62.
[5]翟慧.汽车玻璃涂胶装配的工业机器人实训教学系统设计与实施[D].武汉：武汉工程大学，2020.
[6]罗维.基于机器人的汽车风挡玻璃自动涂胶装配运用[J].时代汽车，2018（9）：117-118.
[7]王晓锋.重卡风窗玻璃全自动涂胶粘接装配工艺设计[J].汽车实用技术，2018（12）：150-152.
作者：李伯可 单位：东风汽车有限公司东风日产乘用车公司 广州风神汽车有限公司