淺談涂裝噴涂機器人換色系統及影響

張偉

摘 要：從換色部件、換色程序等介紹噴涂機器人換色系統，并結合現場生產實際情況，總結分析換色效果影響因素，介紹換色產生的問題解決方案。

關鍵詞：噴涂機器人 換色系統 解決方案

Discussion about the Color-changing System of Coating Spraying Robot and its Influence

Zhang Wei

Abstract：This paper will introduces color-change system of spraying robot including the color changer assembly and color change program; according to the production site， the paper summarizes the color change effect factors， and introduces the solution caused by color change system.

Key words：spraying robot， color-change system， solution

1 引言

近些年來噴涂機器人廣泛用于涂裝行業，不僅有助于噴涂質量的穩定性，提高漆膜表面質量，而且噴涂機器人可以提高涂料利用率，降低對企業對漆渣處理成本與對環境的影響。油漆伴隨著消費不斷升級，對產品顏色要求多樣化、個性化，這就要求噴涂機器人在噴涂過程中，換色時間更短、換色效果更佳，保證換色高效。本文將基于發那科P500噴涂機器人并結合生產進行探究。

2 機器人換色系統

2.1 換色硬部件組成

發那科P-500機器人系統換色由多個模塊組成，包括溶劑壓縮空氣模塊，顏色模塊、油漆輸出模塊、換色閥，如圖1所示，通過對模塊正確的安裝用于滿足不同油漆材料噴涂需求。換色閥組安裝在機器人大臂內，是有單塊或多塊換色塊組合而成，根據現場實際顏色需求進行換色塊的增減;每個顏色閥門都有供應與返回油漆的循環路線。

2.2 機器人換色程序

消費者個性化需求升級，不同消費群體對車身顏色有著不同需求，這就要求機器人能夠柔性生產，實現不同顏色的噴涂，顏色之間切換通過換色程序實現，如圖2所示。換色的目的是換色清洗凈化管路，填充油漆，為下一臺車提供噴涂工藝廠所需正確的材料。

機器人換色程序主要包括擠漆、清洗、填充、杯頭清洗。擠漆的目的是為了將霧化器的集管和油漆供應線路中所有殘留的油漆排出;清洗是使用溶劑與壓縮空氣對油漆管路、儲漆罐等清洗吹掃干凈，避免不會使前一種顏色污染另一種顏色;杯頭清洗是將壓縮空氣和溶劑噴射到旋杯以清除油漆殘留物，保證高速旋杯時不掉落至車身上造成質量問題，尤其是在噴涂過程中。填充分填充和在填充兩種模式，填充時不同顏色切換時執行的指令，在填充時同種顏色之間執行的指令，即不換色;無論是填充還是再填充都是將油漆管路及儲漆罐內填充正確油漆及油漆量為噴涂下一臺車做準備，如圖3所示。

3 影響換色效果因素

在生產實際過程中，影響換色過程的因素有很多，包括換色步驟時間、溶劑溫度、壓縮空氣壓力、油漆類別、硬件設施狀態。

3.1 換色步驟時間

換色步驟時間影響管路清洗效果，換色步驟時間不超過生產周期時間減去機器人噴涂單臺車時間，在保證生產節拍的情況下，需盡可能的增加換色步驟時間，以便充分對管路殘留物清洗并將管路吹掃干凈避免產生過電流等報警故障，機器人單臺噴涂時間的縮短可優化機器人仿型，比如提高機器人槍速、降低機器人噴涂過程中的等待時間;可通過提高機器人填充速度為清洗提供優化空間。

3.2 清洗溶劑、壓縮空氣

某種通用清洗溶劑用于水性涂料的管路清洗、機器設備清洗，對水性中涂、水性色漆等汽車涂料具有普遍的適用性，清洗干凈程度與溶劑的溫度、溶劑的配比有一定的關系，不同溫度條件下的溶劑清洗效果有一定差距，如下表;現場對溶劑溫度控制從溫控系統和機器人加熱器雙重控制，但是由于季節溫度變化，溶劑經過加熱后到使用段存在熱損失現象，影響清洗效果，溶劑溫度越高清洗能力越強。

清洗溶劑是由溶劑與純水按照一定比例配制而成，不同配比對物料清洗效果存在差異，溶劑與純水配比越高清洗能力越強。

壓縮空氣壓力主要用于對關于殘留溶劑、油漆吹干，保證排放管路干凈，避免形成回路從而形成限流，當電流過高時就產生高壓或者過電流故障，因此保證足夠壓力對吹掃效果很重要，一般要求90-110psi。

3.3 不同屬性油漆

目前多數車企采用3C1B水性工藝，水性涂料溶劑比例低。油漆中主要含有樹脂、助劑、填料，不同油漆填料組成成份及比例有所差異，溶劑對其清洗能力不同。經過現場實際對比與數據分析，在同樣的條件下不同的油漆清洗效果狀態存在差異，油漆中含有顏料，淺色油漆清洗效果好于深色油漆，本色漆清洗效果好于金屬漆;因此在現場溶劑必須滿足對最難清洗的油漆清洗的要求。

3.4 硬件設備狀態

所有的指令需要通過硬件來完成，硬件的狀態對于執行效果起者重要作用;主要硬件有空氣溶劑模塊、閥門、EX600。

空氣溶劑模塊允許溶劑和壓縮空氣同時通過，其內部的閥門可以交替通過溶劑和壓縮空氣，從而形成混合物，以便保證能夠將管路、旋杯清洗干凈。當該模塊出現破裂、損壞時，溶劑、空氣滲漏，無法有效清洗管理。閥門通過壓縮空氣驅動打開，無壓縮空氣時通過彈簧作用關閉，閥門長時間使用后導致彈簧老化變形與閥芯磨損，無法關閉閥門或無法完全關閉閥門，從而使上一種油漆滲漏與下一種油漆混合，導致油漆污染串色。EX600是控制中樞，位于機器人工藝控制柜，由它發出執行指令，通過電磁閥片控制壓縮空氣實現閥門動作開閉;當電磁閥片損壞時，就會出現漏氣現象，從而空氣無法驅動相應閥門，導致無法實現相應的換色執行過程。

隨著時間增加及運行磨損影響，硬件部件老化或者響應特性的變化，需要根據現場實際進行換色邏輯及各步驟時間進行優化調整。

噴涂環境對設備狀態也存在較大影響，若對霧化器遮蔽不當，噴涂過程中的漆霧會飄落到機器人霧化器上，形成漆渣，堵住氣孔和閥門，影響氣孔排氣與閥門動作。

4 因換色導致生產過程中的問題

4.1 現場解決案例：因換色導致痱子問題

換色過程過程中，油漆以一定的壓力填充到儲漆罐，填充完成后在儲漆罐與Ptrigger閥門之間形成壓力差，達到-1.8amps至-2.6amps，噴涂過程中維修在-0.2amps至-0.7amps之間;因此造成在準備噴涂開槍時瞬間流量偏大，噴涂膜厚高，導致痱子產生。通過研究分析，開槍瞬時流量為正常噴涂時流量的1.4-2.8倍，如下公式：

生產現場無法快速判定根本原因并解決，為了滿足質量要求，將機器人開始噴涂的第一個部位空噴，即第1、2槍不對著車身噴涂，如下圖;

同時也可優化換色過程邏輯，在填充完成后將PPE和Ptrigger閥打開泄壓，打開泄壓時間宜控制在0.5s左右，使ptrigger與儲漆罐之間壓差維修維持在-0.6amps左右。

4.2 現場解決案例：因換色導致的過電流故障

前述提高換色清洗吹掃不徹底產生的因素，在實際生產現場中，為保證生產效率與質量，通過增加壓縮空氣吹掃時間由2.7s增加到4.5s，達到吹掃徹底效果，未發生過電流報警。增加吹掃時間不同現場不同差異，由保證不在出現過電流故障及生產節拍而定。

5 結語

隨著現階段噴涂機器人廣泛使用，汽車需求量上升的同時消費者對質量要求也隨之提高，在保證產能與質量的前提下，需對噴涂機器人換色組件進行常規維護保養，同時根據現場實際運行，需要不斷完善與優化換色程序，完善噴涂程序，這樣才能為柔性生產與質量穩定保駕護航。