一體化機器人伺服自動涂膠系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一體化機器人伺服自動涂膠系統(tǒng)，包括機器人及其控制單元、膠槍單元、供膠泵單元和供氣單元，所述機器人及其控制單元與所述膠槍單元連接，所述膠槍單元設(shè)于所述機器人及其控制單元上，所述供膠泵與所述膠槍單元連接，所述供氣單元分別與所述膠槍單元和供膠泵單元連接。本實用新型的技術(shù)方案將機器人與涂膠裝置一體化，不僅僅體現(xiàn)在機器人系統(tǒng)和涂膠系統(tǒng)在硬件上的整合，更體現(xiàn)在機器人對膠槍直接控制進行伺服涂膠的作業(yè)方式上，并使機器人的運動速度與出膠量之間建立映射關(guān)系，使得機器人在不同的運行速度下出膠量均勻并控制點膠的涂覆，涂膠效果良好，降低了成本、節(jié)省了空間、并提高了涂膠精度。
【專利說明】一體化機器人伺服自動涂膠系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于機械設(shè)備自動化制造領(lǐng)域，尤其涉及一體化機器人伺服自動涂膠系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]涂膠是汽車、船舶、電子電氣、建筑建材等行業(yè)中一道重要的生產(chǎn)工序。出于膠水有毒、提高自動化程度和生產(chǎn)率、提高涂膠質(zhì)量等方面的考慮，涂膠作業(yè)已經(jīng)由人工涂膠向機器人涂膠發(fā)展。目前基于機器人的涂膠系統(tǒng)有兩種實現(xiàn)方式，一是膠槍固定，機器人抓取工件進行涂膠；二是工件固定，機器人抓取膠槍進行涂膠。無論哪種涂膠方式，其基本原理是:機器人和涂膠系統(tǒng)作為兩個獨立的系統(tǒng)，機器人負責(zé)抓取并運動，涂膠系統(tǒng)負責(zé)出膠，出膠量由定量缸或流量計控制，定量缸或流量計并不裝在膠槍出膠口，且二者由涂膠系統(tǒng)專用控制器控制.機器人與涂膠控制器通過通訊進行出膠量與速度的協(xié)調(diào)。
[0003]但是，兩個獨立的系統(tǒng)會額外增加設(shè)備費用，同時也占用了較大空間，控制系統(tǒng)也較為復(fù)雜，增加了通訊設(shè)備的成本，而且會導(dǎo)致出膠量與速度之間協(xié)調(diào)的不一致，從而影響出膠質(zhì)量，最終導(dǎo)致涂膠質(zhì)量不高。
[0004]因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開發(fā)一種進一步提高涂膠質(zhì)量、降低系統(tǒng)成本、減小系統(tǒng)體積、簡化控制難度的機器人伺服自動涂膠系統(tǒng)。
實用新型內(nèi)容
[0005]有鑒于此，本實用新型將機器人與涂膠裝置一體化，并使機器人的運動速度與出膠量自動匹配，使得機器人在不同的運行速度下出膠量均勻，涂膠效果良好，從而降低了成本、節(jié)省了空間、并提高了涂膠精度。
[0006]為達到上述目的，具體技術(shù)方案如下:
[0007]—種一體化機器人伺服自動涂膠系統(tǒng)，包括機器人及其控制單元、膠槍單元、供膠泵單元和供氣單元，所述機器人及其控制單元與所述膠槍單元連接，所述膠槍單元設(shè)于所述機器人及其控制單元上，所述供膠泵與所述膠槍單元連接，所述供氣單元分別與所述膠槍單元和供膠泵單元連接。
[0008]優(yōu)選的，所述機器人及其控制單元包括機器人本體、控制單元和機器人驅(qū)動，所述控制單元包括與控制主板相連的機器人控制單元和附加軸控制器，所述機器人本體與所述機器人控制單元相連，所述膠槍單元與所述附加軸控制器相連。
[0009]優(yōu)選的，還包括機器人法蘭，所述機器人本體通過機器人法蘭與膠槍單元相連。
[0010]優(yōu)選的，所述膠槍單元包括驅(qū)動馬達、膠槍本體和涂膠針頭，所述附加軸控制器與所述驅(qū)動馬達連接，所述驅(qū)動馬達驅(qū)動所述膠槍本體出膠，所述膠槍本體與所述涂膠針頭可拆連接。
[0011]優(yōu)選的，所述膠槍本體與所述涂膠針頭通過螺紋連接。
[0012]優(yōu)選的，所述膠槍單元還包括與所述膠槍本體連接的混合閥，所述供膠泵單元、供氣單元分別通過所述混合閥與所述膠槍本體連接。
[0013]優(yōu)選的，所述膠槍單元還包括與所述膠槍本體連接的穩(wěn)壓器。
[0014]優(yōu)選的，所述膠槍單元上還設(shè)有壓力傳感器。
[0015]優(yōu)選的，所述機器人本體為串聯(lián)6軸關(guān)節(jié)機器人。
[0016]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型的技術(shù)方案的優(yōu)點有:
[0017]1，改變了機器人運行速度與出膠量之間的協(xié)調(diào)方式。本實用新型所采用的機器人運行速度與出膠量之間的協(xié)調(diào)關(guān)系不再通過涂膠控制器與機器人控制器之間的通訊實現(xiàn)，而是由機器人控制器根據(jù)涂膠工藝指令直接控制對膠槍驅(qū)動伺服電機發(fā)出轉(zhuǎn)動指令，膠槍驅(qū)動伺服電機的轉(zhuǎn)速與機器人運行速度有一定的映射關(guān)系，而膠槍驅(qū)動伺服電機的轉(zhuǎn)速又決定了出膠量，從而機器人的運行速度與出膠量之間具有對應(yīng)的關(guān)系，即實現(xiàn)通過機器人運行速度控制出膠量的效果。這種方式能夠保證機器人在不同的運行速度下能夠?qū)崟r地改變出膠量，從而保證條形膠粗細的均勻一致。
[0018]2，整合了系統(tǒng)硬件，簡化了控制系統(tǒng)。由于采用了通過機器人運行速度控制出膠量的涂膠方式，可以省掉傳統(tǒng)的涂膠控制器和通訊硬件，膠槍的驅(qū)動馬達作為機器人的附加軸通過機器人控制柜對其進行控制，機器人的運行速度與膠槍驅(qū)動馬達之間通過軟件建立直接的映射關(guān)系，實現(xiàn)用機器人運行速度控制出膠量的涂膠方式，與傳統(tǒng)的涂膠方式相t匕，機器人與涂膠設(shè)備之間的控制硬件整合為一，不再采用傳統(tǒng)的涂膠控制器，也不需要機器人與涂膠控制器之間的通訊。使得整個機器人涂膠系統(tǒng)的控制大為簡化。
[0019]3，降低成本、節(jié)省空間。本實用新型由于采用新的涂膠理念，減少了涂膠控制器、流量計等傳感器、通訊硬件等元器件，使得系統(tǒng)集成的成本大為減少；系統(tǒng)元器件，特別是涂膠控制器的減少，能夠減少系統(tǒng)的空間體積，為工業(yè)使用場所節(jié)省空間。
[0020]4，提高涂膠精度。傳統(tǒng)的涂膠方式需要對膠水的流量進行檢測，用于流量檢測的流量計與控制器所控制的閥門往往不在同一處，兩者之間有一定距離的膠管，在供膠過程中，流量計和閥門之間的膠管會導(dǎo)致膠水有一定的壓損和時滯，導(dǎo)致涂膠不能精確控制。由于本實用新型采用了整合的涂膠系統(tǒng)開發(fā)方式，不再使用流量計進行對流量的反饋，也不需要通過閥門控制其流量，而是通過電機的轉(zhuǎn)速精確地控制出膠量，相應(yīng)地涂膠質(zhì)量也會提聞。
[0021]5，可以實現(xiàn)多種涂膠方式。由于控制系統(tǒng)硬件整合，使得膠槍驅(qū)動電機作為附加軸可以受機器人控制，此方法可以實現(xiàn)同一把膠槍進行條形膠和點膠涂覆。在涂條形膠時，膠槍電機的轉(zhuǎn)速與機器人運行速度建立映射關(guān)系；在涂點膠時，當機器人運行到涂膠點時，減速并停止運行，同時向膠槍驅(qū)動電機發(fā)出與機器人停止時間相當?shù)拿}沖，以使膠槍進行點膠涂覆。上述兩種工作方式不需要任何的硬件的改變，只需要通過軟件切換即可。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]構(gòu)成本實用新型的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的不當限定。在附圖中:
[0023]圖1為本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為本實用新型實施例中涂條形膠時機器人運行速度與膠槍驅(qū)動馬達轉(zhuǎn)動速度關(guān)系圖；
[0025]圖3為本實用新型實施例中涂點膠時機器人運行速度與膠槍驅(qū)動馬達轉(zhuǎn)動速度關(guān)系圖；
[0026]圖4為本實用新型實施例的涂膠流程圖。

【具體實施方式】
[0027]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0028]需要說明的是，在不沖突的情況下，本實用新型中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。
[0029]以下將結(jié)合附圖對本實用新型的實施例做具體闡釋。
[0030]如圖1所示的本實用新型的實施例的一體化機器人伺服自動涂膠系統(tǒng)，包括機器人及其控制單元、膠槍單元4、供膠泵單元和供氣單元。
[0031]機器人及其控制單元與膠槍單元4連接，控制膠槍單元4的運行。供膠泵與膠槍單元4連接,供氣單元分別與膠槍單元4和供膠泵單元連接。
[0032]本實用新型的實施例將機器人與涂膠裝置一體化，并使得機器人的運動速度與出膠量的自動匹配，降低了成本、節(jié)省了空間、并提高了涂膠精度。
[0033]在本實用新型的實施例中，機器人及其控制單元包括機器人本體2、控制單元I和機器人驅(qū)動。機器人驅(qū)動優(yōu)選為伺服電機。
[0034]控制單元I控制機器人本體2的運行速度，并根據(jù)機器人本體2的運行速度和膠槍單元4驅(qū)動馬達5轉(zhuǎn)速的之間的映射關(guān)系控制膠槍單元4驅(qū)動馬達5的轉(zhuǎn)速。由于膠槍單元4驅(qū)動馬達5的轉(zhuǎn)速決定了出膠量,控制單元I直接對膠槍單元4驅(qū)動馬達5驅(qū)動，并與機器人本體2的運行速度形成映射關(guān)系，控制單元I在控制機器人本體2的同時又形成對膠槍單元4驅(qū)動馬達5轉(zhuǎn)速的控制，即對出膠量形成控制，并能夠形成自動匹配，在節(jié)約系統(tǒng)成本的同時通過轉(zhuǎn)速精確地控制出膠量，提高了涂膠質(zhì)量。
[0035]優(yōu)選控制單元I包括與控制主板相連的機器人控制單元和附加軸控制器，機器人本體2與機器人控制單元相連。控制膠槍單元4的附加軸控制器與控制機器人本體2的機器人控制單元共用一套控制主板。
[0036]控制單元I的機器人控制單元優(yōu)選包括與機器人本體2配套的控制器、為控制機器人所必需的軟件和硬件設(shè)備以及必要的通訊模塊?？刂茊卧狪應(yīng)具有除控制機器人外還可控制附加軸的功能，首選為與涂膠工藝中機器人本體2配套的標準軟件或硬件，但不限于此，也可以使用滿足要求的專門開發(fā)的軟件或硬件，該單元通過配套電纜連接機器人本體2，以達到與機器人通訊和控制機器人的目的。
[0037]如圖1所示，在本實用新型的實施例中，機器人本體2通過機器人法蘭3與膠槍單元4相連。
[0038]機器人本體2首選為串聯(lián)6軸關(guān)節(jié)機器人，但不限于此，也可以使用滿足測量要求的少自由度機器人或其他設(shè)備。
[0039]機器人法蘭3為行業(yè)標準法蘭或能滿足要求的非標法蘭，安裝在機器人末端，用于連接膠槍單元4。
[0040]膠槍單元4包括驅(qū)動馬達5、膠槍本體15、涂膠針頭14、混合閥13、穩(wěn)壓器16、壓力傳感器17。
[0041]驅(qū)動馬達5優(yōu)選為伺服電機，但不限于此，也可使用滿足驅(qū)動要求的其他可控電機。驅(qū)動馬達5與膠槍本體15連接，膠槍本體15首選為能夠定量出膠的螺桿槍，但不限于此，也可使用滿足定量出膠要求的其他涂膠槍。膠槍本體15下方為涂膠針頭14，與膠槍本體15通過螺紋連接，為了適應(yīng)涂出不同粗細的膠，可以根據(jù)涂膠針頭出膠口直徑不同構(gòu)成系列。
[0042]膠槍本體15 —側(cè)與混合閥13連接，混合閥13由高壓氣體打開，其作用是保證涂膠的壓力在一定的范圍內(nèi)。
[0043]膠槍本體15的另一側(cè)與穩(wěn)壓器16連接，涂膠時膠水由混合閥13進入穩(wěn)壓器16，使穩(wěn)壓器16達到一定的壓力。當涂膠壓力減小時，穩(wěn)壓器16的膠水進入膠槍本體15進行補充，當涂膠壓力增大時，膠水進入穩(wěn)壓器16以減少膠槍本體15壓力。穩(wěn)壓器16下部可安裝壓力傳感器17，壓力傳感器17的信號可以反饋到控制單元I中的模擬量接收模塊19，也可以通過數(shù)字顯示器18顯示。
[0044]供膠單元包括膠泵11和膠管12。膠泵11首選為市場上通用的能滿足混合閥13壓力要求的膠泵，但不限于此，也可使用滿足要求的非標準膠泵，優(yōu)選包括盛膠容器和壓力泵。膠泵11通過膠管12與混合閥13連接，膠管12為滿足接口尺寸要求和涂膠壓力要求的標準膠管。
[0045]供氣單元由氣泵8、第一壓力調(diào)節(jié)閥7、第二壓力調(diào)節(jié)閥9、第一氣管6、第二氣管10構(gòu)成，可同時對膠泵和膠槍供應(yīng)不同壓強的氣體，且氣壓穩(wěn)定。氣泵8產(chǎn)生一定的高壓氣體，經(jīng)過第一壓力調(diào)節(jié)閥7調(diào)壓達到規(guī)定壓力后經(jīng)過第一氣管6到達混合閥13，經(jīng)過第二壓力調(diào)節(jié)閥9調(diào)壓達到規(guī)定壓力后經(jīng)過第二氣管10到達膠泵11。
[0046]如圖2所示，在本實用新型的實施例中，涂條形膠的基本原理可由機器人本體的機器人運行速度與膠槍單元的驅(qū)動馬達，即膠槍電機的轉(zhuǎn)動速度關(guān)系表示。該圖上面部分為機器人運行速度隨時間變化的圖，下面部分為對應(yīng)的膠槍電機運行速度隨時間變化的圖。
[0047]rl,r2為機器人開始涂膠前從勻速運動到減速為零的階段，其中rl為機器人勻速運動階段，r2為機器人減速階段。在機器人減速為零即r2階段結(jié)束時，設(shè)定為機器人膠槍開槍階段時間中點即r3，之后機器人進入加速運動階段即r4。
[0048]在此過程中，膠槍電機也進行了一系列相應(yīng)的運動，r2運動階段之前膠槍電機不運動即gl，之后機器人接收到開槍時間指令，膠槍電機快速加速到一定速度即g2過程，g3為預(yù)涂膠階段，膠槍電機的轉(zhuǎn)速高于映射關(guān)系中對應(yīng)于機器人本體運行速度的驅(qū)動馬達的轉(zhuǎn)速，目的是在涂膠開始處把膠槍和針頭部分快速填滿膠，此時間可調(diào)整，g4價段為膠槍電機快速減速到與機器人TCP速度對應(yīng)的涂膠速度。
[0049]之后，進入涂膠階段，機器人的運行速度若以r5進行，則膠槍電機的運行速度以g5進行,g5和r5對應(yīng)。
[0050]當停止涂膠時，機器人首先減速到零即r6，然后加速到一定的速度，把膠槍從涂膠位置移動開來，即r8和r9。此過程中，膠槍電機快速減速并反轉(zhuǎn)到一定的速度即g6過程，g7為膠槍電機反轉(zhuǎn)膠槍回吸的過程，目的是在涂膠結(jié)束時對膠進行快速回吸，避免圖膠結(jié)尾變粗，也可避免拉絲和滴膠。之后進入g8階段減速到零并關(guān)槍進入g9階段。
[0051]本實用新型的實施例涂條形膠時機器人運行速度與膠槍電機轉(zhuǎn)動速度具有關(guān)系，而膠槍電機轉(zhuǎn)動速度與出膠量之間有唯一的對應(yīng)關(guān)系，因此，對于涂條形膠的控制只需控制膠槍混合閥的開關(guān)和機器人的運行速度即可；對于條形膠的起點和終點，考慮到膠水具有一定的柔軟性，分別在起點進行預(yù)涂在終點進行回吸，可以保證整個條形膠粗細一致。
[0052]如圖3所示，在本實用新型的實施例中，涂點膠的基本原理可由機器人運行速度與膠槍電機轉(zhuǎn)動速度關(guān)系表示。15表示膠槍本體，14表示涂膠針頭，pi表示第一個涂膠點，p2表示第二個涂膠點。機器人運行速度、控制脈沖、膠槍電機運行速度隨時間的變化分別如圖中所示。
[0053]rlO為機器人以恒定的速度移動到第一個涂膠點，rll為機器人減速的過程，Π2為膠槍打開的時間中點，Π3為機器人加速到一定運行速度的過程；此過程中，控制脈沖信號在PlO階段為低電平，當機器人運行到Pl點前時，機器人發(fā)出脈沖指令，Pll為脈沖階躍階段，P12為脈沖持續(xù)高電平階段，此時間可調(diào)，pl3為脈沖下降沿；在此過程中，膠槍電機運行速度與控制脈沖相對應(yīng)，glO為未開槍階段，gll為膠槍電機快速加速階段，gl2為涂膠階段，此段時間與控制脈沖時間相當，gl3為膠槍驅(qū)動電機快速減速階段。此后，重復(fù)前面的過程進行第二個點的涂膠。
[0054]在本實用新型的實施例中，本實用新型的應(yīng)用可以進行條形膠和點膠等不同涂膠方式，在進行不同的涂膠方式時，涂膠質(zhì)量不受膠水黏度的影響、環(huán)境溫度等外界因素的影響。
[0055]反映在工藝上可以進行折邊膠和減震膠的涂覆；在進行條形膠和點膠的涂膠工藝切換完全可以通過軟件實現(xiàn)，不需要硬件的改變。
[0056]如圖4所示，在本實用新型的實施例中，步驟sl-slO表征了涂膠的基本過程。
[0057]步驟Si為對系統(tǒng)上電，包括對機器人本體和膠槍單元上電；步驟s2為打開氣源，包括對供膠泵單元和膠槍單元供氣，并達到所要求的壓力。步驟s3為對控制單元I的涂膠參數(shù)的設(shè)定，主要包括提前開槍和提前關(guān)槍時間、預(yù)壓時膠槍電機的轉(zhuǎn)速和加速度、回吸時膠槍電機的轉(zhuǎn)速和加速度；
[0058]步驟s4為制定涂膠工藝程序，此過程中主要對涂膠的粗細、流量等工藝參數(shù)進行制定。建立機器人本體的運行速度和膠槍單元驅(qū)動馬達轉(zhuǎn)速的之間的映射關(guān)系。
[0059]步驟s5為判斷是否涂膠壓力達到預(yù)定值，并結(jié)合如圖1中所示，壓力通過穩(wěn)壓器16上的壓力傳感器17檢測，壓力信號可以以模擬量的方式直接傳輸?shù)娇刂茊卧狪中的模擬量接收模塊19，也可以通過數(shù)字顯示器18顯示，如果壓力不滿足預(yù)定值，則進入步驟s6，等待60s再次進行測量，直到壓力滿足預(yù)定值要求。如果壓力滿足預(yù)定值，則進入步驟s7，針對工件所要涂膠處的外形，進行機器人涂膠軌跡程序的編寫。
[0060]步驟s8表示機器人運行到涂膠處的起點，執(zhí)行開槍指令，開始涂膠；步驟s9表示機器人運行到工件的不同涂膠表面時需要調(diào)用不同的涂膠工藝。
[0061]步驟SlO表示機器人運行到涂膠終點，機器人執(zhí)行關(guān)槍指令，結(jié)束涂膠。
[0062]以上對本實用新型的具體實施例進行了詳細描述，但其只作為范例，本實用新型并不限制于以上描述的具體實施例。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對該實用進行的等同修改和替代也都在本實用新型的范疇之中。因此，在不脫離本實用新型的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種一體化機器人伺服自動涂膠系統(tǒng)，其特征在于，包括機器人及其控制單元、膠槍單元、供膠泵單元和供氣單元，所述機器人及其控制單元與所述膠槍單元連接，所述膠槍單元設(shè)于所述機器人及其控制單元上，所述供膠泵與所述膠槍單元連接，所述供氣單元分別與所述膠槍單元和供膠泵單元連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一體化機器人伺服自動涂膠系統(tǒng)，其特征在于，所述機器人及其控制單元包括機器人本體、控制單元和機器人驅(qū)動，所述控制單元包括與控制主板相連的機器人控制單元和附加軸控制器，所述機器人本體與所述機器人控制單元相連，所述膠槍單元與所述附加軸控制器相連。
3.如權(quán)利要求2所述的一體化機器人伺服自動涂膠系統(tǒng)，其特征在于，還包括機器人法蘭，所述機器人本體通過機器人法蘭與膠槍單元相連。
4.如權(quán)利要求3所述的一體化機器人伺服自動涂膠系統(tǒng)，其特征在于，所述膠槍單元包括驅(qū)動馬達、膠槍本體和涂膠針頭，所述附加軸控制器與所述驅(qū)動馬達連接，所述驅(qū)動馬達驅(qū)動所述膠槍本體出膠，所述膠槍本體與所述涂膠針頭可拆連接。
5.如權(quán)利要求4所述的一體化機器人伺服自動涂膠系統(tǒng)，其特征在于，所述膠槍本體與所述涂膠針頭通過螺紋連接。
6.如權(quán)利要求5所述的一體化機器人伺服自動涂膠系統(tǒng)，其特征在于，所述膠槍單元還包括與所述膠槍本體連接的混合閥，所述供膠泵單元、供氣單元分別通過所述混合閥與所述膠槍本體連接。
7.如權(quán)利要求6所述的一體化機器人伺服自動涂膠系統(tǒng)，其特征在于，所述膠槍單元還包括與所述膠槍本體連接的穩(wěn)壓器。
8.如權(quán)利要求7所述的一體化機器人伺服自動涂膠系統(tǒng)，其特征在于，所述膠槍單元上還設(shè)有壓力傳感器。
9.如權(quán)利要求8所述的一體化機器人伺服自動涂膠系統(tǒng)，其特征在于，所述機器人本體為串聯(lián)6軸關(guān)節(jié)機器人。
【文檔編號】B05C5/02GK203991143SQ201420346732
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月25日
【發(fā)明者】張建政, 孔萌, 周翔, 張海森 申請人:上海發(fā)那科機器人有限公司