機(jī)器人噴漆技術(shù)

    早期的噴涂設(shè)備有往復(fù)機(jī)配合自動(dòng)噴槍進(jìn)行簡(jiǎn)易的噴涂，隨著技術(shù)的日新月異和產(chǎn)品的多樣化，簡(jiǎn)易的往復(fù)機(jī)已經(jīng)不能滿足形狀各異和復(fù)雜噴涂工藝的要求。工業(yè)柔性機(jī)器人噴涂技術(shù)已經(jīng)不可逆轉(zhuǎn)地成為了涂裝生產(chǎn)線中不可缺少的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

為了追求噴涂過程更高的效率和更大的靈活性，從20世紀(jì)90年代起汽車工業(yè)開始引入機(jī)器人技術(shù)。噴涂機(jī)器人是機(jī)器人大家族中一個(gè)分支，在高質(zhì)量噴涂應(yīng)用中獲得迅猛的發(fā)展，噴涂機(jī)器人主要包含三部分：機(jī)器人本體、霧化噴涂系統(tǒng)和噴涂控制系統(tǒng)。霧化噴涂系統(tǒng)包括：流量控制器、霧化器和空氣壓力調(diào)節(jié)器等。噴涂控制系統(tǒng)包含了空氣壓力模擬量控制、流量輸出模擬量控制和開槍信號(hào)控制等。與傳統(tǒng)的機(jī)械噴涂相比，采用噴涂機(jī)器人大大降低了人工噴涂的勞動(dòng)強(qiáng)度，解決了人為噴涂厚度不均和情緒不穩(wěn)定的問題，涂裝生產(chǎn)線一般都是連續(xù)運(yùn)行的，工人可能由于生病、家里的原因請(qǐng)假以及個(gè)人的情緒波動(dòng)都會(huì)影響噴涂產(chǎn)品的質(zhì)量，機(jī)器人不知疲倦的工作不僅為企業(yè)節(jié)約了人力成本，而且提高了噴涂的質(zhì)量。因?yàn)閲娡繖C(jī)器人會(huì)按照工程師的程序指令進(jìn)行穩(wěn)定、重復(fù)地工作，噴槍與工件之間保持著既定的距離、角度，輸出的油漆量也是設(shè)定好的，霧化效果也是預(yù)先設(shè)定好的，而且機(jī)器人還可以帶著噴槍到達(dá)人工難以噴涂的部位，因?yàn)槿嵝詸C(jī)器人的安裝方式很靈活，可以安裝在地面、倒立懸掛在噴漆室頂部和噴房側(cè)面進(jìn)行噴漆。不僅如此，機(jī)器人由于噴涂的穩(wěn)定性和一致性，不會(huì)出現(xiàn)超范圍噴涂，這樣大大節(jié)約了油漆，提高了油漆的回收率。安全是噴涂環(huán)節(jié)中企業(yè)非常重視的，噴涂機(jī)器人很大的貢獻(xiàn)之一就是將噴涂工作者從危險(xiǎn)的工作環(huán)境和枯燥的工作狀態(tài)中替換出來，這樣可以減少公司在防護(hù)用具上的支出，并降低了后續(xù)因工作環(huán)境因素導(dǎo)致工人身體傷害的補(bǔ)償成本及法律成本。機(jī)器人本身的靈活性決定了可以在高密度生產(chǎn)線或空間內(nèi)安裝，可以有地面、墻壁、導(dǎo)軌、頂棚等多種多樣的安裝方式，并且機(jī)器人的大小不同，可以選擇最適合噴房尺寸的機(jī)器人，這樣使得噴漆室的面積縮小，節(jié)約了場(chǎng)地成本。噴涂的環(huán)境也是需要一定的能熬來維持的，空間的縮小能使得能耗的降低。

噴涂機(jī)器人的發(fā)展是非常迅速的，早期的噴涂機(jī)器人無法在一個(gè)噴涂程序中間隨時(shí)更改流量，而今流量的控制直接在機(jī)器人的控制系統(tǒng)中進(jìn)行控制，使流量控制更加準(zhǔn)確和便捷。在機(jī)器人防爆方面，目前廣泛采用氣體正壓防爆方式，就是將機(jī)器人手臂上的電機(jī)等電器原件封閉在殼體內(nèi)，工作時(shí)殼體通入高于外界壓力的25pa的阻燃?xì)怏w，以防止工作環(huán)境可燃?xì)怏w的進(jìn)入，而且對(duì)殼體內(nèi)氣壓進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，這使得噴涂機(jī)器人的安全級(jí)別是很高的。為了減少現(xiàn)場(chǎng)軌跡編程的時(shí)間，機(jī)器人離線編程技術(shù)得到了應(yīng)用，通過計(jì)算機(jī)編程軟件的軌跡畫面就可以生成機(jī)器人的軌跡指令，節(jié)約了在機(jī)器人示教的中的時(shí)間。同時(shí)機(jī)器人視覺的發(fā)展也給企業(yè)帶來了福音，同樣的工件配合機(jī)器視覺就不用擔(dān)心工件在掛具上擺放的不一致，擺放凌亂的工件也同樣可以進(jìn)行噴涂，因?yàn)槠顣?huì)讓機(jī)器人實(shí)時(shí)地矯正自己的軌跡位置，從而讓工件獲得好的噴涂效果。

機(jī)器人噴涂的質(zhì)量因素中，其中有一個(gè)重要的因素是漆膜厚度的控制，干膜的厚度是F*N*M/S*W，F(xiàn)是流量，N是涂料體積固體含量，M是涂料的轉(zhuǎn)移率，S是走槍速度，W是噴幅的寬度。流量的控制分兩類，一種是使用計(jì)量齒輪泵，即每轉(zhuǎn)一圈所獲得的體積數(shù)是恒定的，機(jī)器人通過控制計(jì)量泵的轉(zhuǎn)速來定量供漆，在這類系統(tǒng)中，涂料的動(dòng)力來自齒輪泵產(chǎn)生的壓力。二是通過流量計(jì)和節(jié)流閥組成的閉路系統(tǒng)來控制，在這類系統(tǒng)中，涂料的壓力來源于供漆系統(tǒng)，流量計(jì)獲得流量信號(hào)傳到機(jī)器人系統(tǒng)與已標(biāo)定的值作比較，當(dāng)流量有偏差時(shí)，機(jī)器人通過改變節(jié)流閥開閉度來調(diào)節(jié)流量。使用第二種方案控制對(duì)供漆壓力的穩(wěn)定性要求很高。影響涂料的轉(zhuǎn)移率的第一因素是噴涂設(shè)備的選擇，普通空氣噴槍、靜電空氣噴槍和旋杯對(duì)涂料的轉(zhuǎn)移率有明顯區(qū)別，影響涂料轉(zhuǎn)移率的第二個(gè)因素是靜電。走槍速度的控制也是很關(guān)鍵的，在生產(chǎn)中一般旋被的選用速度為600至1000mm/s，空氣噴槍選用的速度為800至1500mm/s之間。最后影響膜厚的一個(gè)因子是噴幅寬度，對(duì)于空氣噴槍來說，霧化空氣壓力與扇面空氣壓力的比值對(duì)噴幅寬度呈線性影響。所以當(dāng)修改相應(yīng)的噴涂流量時(shí)，需考慮因?yàn)檎{(diào)整了霧化和空氣壓力值間接影響到噴幅的寬度。