噴漆機器人在車橋涂裝中的應用

◎文/陳影(安徽星凱龍客車有限公司)

長期以來，車橋的噴漆工序均采用人工噴漆。人工噴漆有很多缺點，一是車橋涂層質(zhì)量不穩(wěn)定；二是勞動強度大、作業(yè)效率低，噴漆工每天的工作時間多達10h；三是噴漆工序為危險危害作業(yè)工序，人工噴漆對噴漆工人皮膚和呼吸系統(tǒng)的傷害不可逆轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的漆渣如果處理不當易污染環(huán)境。所以從提高車橋涂層質(zhì)量、體現(xiàn)人性化管理、降低噴漆工的勞動強度及使噴漆工序更環(huán)保和健康等多方面考慮，在噴漆工序?qū)嵤C器人噴涂取代人工噴漆很有必要。

油漆為易燃易爆產(chǎn)品，而且噴房內(nèi)漆霧濃度較高，要求使用的噴漆機器人具備防爆功能。噴漆機器人需模仿人手臂工作，能持噴槍完成在三維空間內(nèi)全方位多角度的噴涂。由于噴漆機器人設(shè)計上專業(yè)性比較強，可采取和機器人廠家協(xié)作完成機器人噴漆工程的設(shè)計，在機器人廠家完成機器人制造、樣橋程序編制和系統(tǒng)調(diào)試工作的基礎(chǔ)上，完成工藝布局、安裝和批量車橋程序編制工作。本文針對機器人噴漆系統(tǒng)，從設(shè)計原理、工藝布置、主要設(shè)備和實施效果四個方面進行論述。

一、設(shè)計原理

機器人噴漆系統(tǒng)結(jié)合了機器人技術(shù)和表面噴涂工藝，主要由機器人本體、自動噴槍、識別系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、噴漆程序和輸調(diào)漆系統(tǒng)組成。機器人手腕由6軸組成，類似人的手腕，手腕持重不小于15kg，有較大的運動空間，可做復雜的軌跡運動，能方便地完成人體手腕的各種動作；機器人各軸動作速度適當、滿足噴涂工藝和安全要求，所有軸系均安裝制動系統(tǒng)，在出現(xiàn)急停、出錯或電源發(fā)生故障的情況下，在0.5s內(nèi)即可使機器人的運動停止；噴漆程序依據(jù)人工噴漆的噴槍運動軌跡編制而成；輸調(diào)漆系統(tǒng)負責油漆的輸送。噴漆機器人通過識別系統(tǒng)調(diào)用噴漆程序，通過控制系統(tǒng)使輸調(diào)漆系統(tǒng)輸送油漆，觸發(fā)自動噴槍按照指定噴漆程序開始噴涂作業(yè)。

圖1 噴漆機器人平面布置圖

二、工藝布置

因車橋表面形狀復雜，噴漆機器人布置在現(xiàn)有涂裝線的兩個噴房內(nèi)各安裝一臺，從車橋前后兩個方向進行對向噴涂；在噴房外布置控制系統(tǒng)和輸調(diào)漆系統(tǒng)，在噴房前端布置識別系統(tǒng)，從而完成車橋的噴涂工作。噴漆機器人平面布置如圖1所示。

三、主要設(shè)備及使用方法

機器人噴漆系統(tǒng)主要由輸送鏈同步跟蹤系統(tǒng)、產(chǎn)品自動識別系統(tǒng)、自動噴槍、輸調(diào)漆系統(tǒng)、噴漆機器人、噴漆程序和控制系統(tǒng)組成（見圖2）。

輸送鏈同步跟蹤系統(tǒng)能使機器人始終保持與輸送鏈上的產(chǎn)品同步運行。輸送鏈為連續(xù)鏈，通過同步跟蹤系統(tǒng)噴涂機器人可跟蹤產(chǎn)品的輸送鏈速度，機器人在產(chǎn)品行走過程中完成噴涂作業(yè)。當檢測到輸送鏈鏈速異常時，機器人系統(tǒng)自動停止工作并通過聲光報警。噴涂機器人與輸送鏈之間有互鎖信號，一旦輸送鏈停止，機器人也立刻停止；而如果機器人異常停止，輸送鏈也會停止。故障排除后需要人工復位才能恢復正常生產(chǎn)。

圖2 噴漆系統(tǒng)原理圖

產(chǎn)品自動識別系統(tǒng)采用條形碼加載碼體。產(chǎn)品上涂裝線前在固定位置張貼條形碼，在涂裝線前處理指定位置加載碼，通過掃描讀取條形碼信息，將產(chǎn)品的型號錄入加載碼，噴漆機器人在產(chǎn)品進入噴房之前讀取載碼體識別其型號，并通過控制系統(tǒng)調(diào)用相應型號產(chǎn)品的噴漆程序，自動調(diào)整到工作狀態(tài)。

自動噴槍和輸調(diào)漆系統(tǒng)完成油漆的調(diào)配和輸送任務(wù)，當產(chǎn)品到指定位置，機器人開始進行噴漆作業(yè)，噴漆機器人的重復精度是±0.2mm。車橋總成的部分漏噴點由人工補漆來完善。

涂裝機器人可設(shè)定清洗噴槍程序，在油漆換色時或每天工作完成后需清洗管道和噴槍系統(tǒng)，通過將輸調(diào)漆系統(tǒng)的吸料口更換為稀釋劑，并通過機器人程序配合噴槍及其管道的清洗工作。

四、實施效果

車橋采用機器人噴漆一年后，經(jīng)過定期對車橋涂層質(zhì)量進行檢測和統(tǒng)計分析，實施效果良好。機器人噴漆由程序控制，可保證車橋的涂層質(zhì)量一致性，車橋的涂層厚度、均勻度、光澤度等評價指標均可滿足要求；機器人取代人工進行噴漆，原來的噴漆工人轉(zhuǎn)到其他工作崗位，解決了人工噴漆勞動強度大、作業(yè)效率低的問題，尤其是解決了對噴漆工人身體造成較大傷害的問題；機器人噴漆使油漆的利用率由35%提高至40%，每年減少漆渣10噸。