基于制鞋涂胶工艺的机器人喷涂速度控制研究.pdf

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1、2013年3月机械设计与制造工程Mar．20l3第42卷第3期MachineDesignandManufacturingEngineeringVo1．42No．3DOI：10．3969／j．issn．2095—509X．2013．03．014基于制鞋涂胶工艺的机器人喷涂速度控制研究赵燕伟，钟允晖，陈建，余智胜，钱世峰(1．特种装备制造与先进加工技术教育部／浙江省重点实验室(浙江工业大学)，浙江杭州310014)(2．宁波江宸自动化装备有限公司，浙江慈溪315300)摘要：针对在自动制鞋涂胶过程中只考虑喷涂轨迹的问题，提出了基于制鞋涂胶工艺的机器人喷涂速度控制方法。结合制鞋涂

2、胶工艺，分析了胶膜厚度与剥离强度的关系及胶粘剂浓度与胶膜厚度的关系，并在此基础上构建了涂胶机器人喷涂速度控制方法，对机器人末端执行机构的移动速度、喷涂姿态进行了控制参数修正。最后以Staubli机器人为例进行了喷涂实验，实验表明，该控制方法可以更精确地反映胶膜厚度与速度的关系，提高制鞋涂胶质量。关键词：机械手；速度控制；制鞋涂胶；剥离强度中图分类号：TH123．1文献标识码：A文章编号：2095—509X(2013)03—0062—04鞋类的制造一般经过造型、裁断以及装配成型三维曲面，不同曲率曲线的变化会引起机械手速度等工艺过程，其中制鞋装配工艺是指把鞋帮和鞋底激变，影响胶

3、膜厚度和宽度的变化，从而降低剥离等部件装配在一起而成为鞋产品的技术和方法。强度，最终影响成品鞋的质量。因为胶粘鞋具有工艺简单、效率高、制造成本低等针对上述问题，本文首先讨论了胶膜厚度与剥优点，所以市场上广泛应用胶粘工艺。2011年中离强度的关系及胶黏剂浓度与胶膜厚度的关系，然国鞋类产量占全球65％，预计到2015年我国制鞋后根据胶膜累积原理建立相应的机器人速度控制耗胶将达到36．82万t⋯。同时，目前制鞋粘胶过模型，最后以Staubli机器人为例对所建立的速度程也有其自身缺陷，主要集中在以下几点：(1)基模型进行了实验。本靠手工涂胶，胶膜厚度无法稳定控制，涂胶质量l胶膜厚度

4、与剥离强度的关系得不到保证拉J。(2)胶水主要成分苯含剧毒，是强剥离强度是用于检验成品鞋鞋底与鞋帮之间致癌物质，严重威胁员工的身心健康]。(3)“劳粘合强度的指标。根据GB／T3903．3—201l_】叫剥工荒”问题，近几年工业的迅猛发展，出现招工困离强度的试验方法，在剥离试验仪上进行鞋底剥离难，人力成本急剧上升J。针对这一状况，国内外强度试验，试验结果用剥离强度表示，剥离强度的很多学者对自动涂胶做了研究，Kim_5提出了一种计算公式：基于鞋底三视图和鞋面三维数据的自动提取喷涂f：(1)轨迹的方法。HU等提出一种应用机器视觉扫，Ⅱ描鞋底形状自动生成轨迹的方法。武传宇等对式中

5、：or为剥离强度，N／cm；f为剥离力，N；d为刀鞋底信息的机器人喷胶轨迹的计算方法进行了研口宽度，cm。图1所示为典型的剥离强度试验结究。胡小兵等提出了基于蚁群算法的三维空间果分析曲线图。机器人路径规划。然而他们研究的重点大多集中在如何提取涂胶轨迹曲线信息，却很少涉及到制鞋层问剥离强度／N力值涂胶工艺信息。评价涂胶效果的主要参考依据是剥离强度，影响剥离强度最主要的因素为：胶膜厚位移／mm度、胶膜宽度、胶膜均匀性等J。鞋底曲面是空间图1剥离强度试验结果分析曲线图收稿日期：2012-07一l9基金项目：浙江省重点科技创新团队资助项目(2010R50002—11)作者简介：赵燕

6、伟(1959一)，女，河南郑州人，浙江工业大学教授，主要研究方向为数字化产品设计理论与方法、数字制造／数字装备建模与仿真的基础理论和关键技术、开放式数控技术开发与装备智能化、网络环境下的数字制造技术等。·62·2013年第3期赵燕伟，等：基于制鞋涂胶工艺的机器人喷涂速度控制研究对材料进行涂胶剥离强度试验并进行检测，从被粘物的剥离强度检测数据中可以看出，胶膜厚度与剥离强度有着密切的关系，胶膜厚度与其相对应的剥离强度的关系见表1。当胶膜厚度为0．2mm时，剥离强度最大，粘接效果最好。图2粘接材料之间的接触角将式(3)带人式(2)中，可得孑L隙渗透深度随表1胶膜厚度与剥离强度关系

7、时间的渗透距离公式为：胶膜厚度／ram0．020．050．070．130．加0．21O．25O．26O．30s(￡)：—rTLvC—OSOt(4)鼍。273．。舾．。．。锄．。研．0488．。322．03。／-,1"／从表1中可以看出，被粘物的剥离强度并不是3涂胶机器人速度控制随着胶膜厚度的增加而增加，而是先随着胶膜厚度由上文的分析可知，机器人涂胶操作受到胶膜的增加，剥离强度增加，到达一定程度后，又会随着厚度、胶黏剂的浓度、湿润深度等多种因素影响，其胶膜厚度的增加，剥离强度反而降低。造成这种现中胶膜厚度是影响鞋子质