工業機器人在汽車儀表板生產中的應用

岳立新

摘 要：本文介紹了工業機器人在汽車內飾件儀表盤領域應用狀況，尤其是聚氨酯自動化噴涂領域的特殊領域，用普通機器人代替噴涂專用機器人實現自動化噴涂，及聚氨酯噴涂工藝的介紹。機器人進行自動化聚氨酯噴涂作業是經濟可行的，并介紹了成功的應用實例。此外，雙色產品利用兩臺機器人的工作站協同作業生產。

關鍵詞：機器人;自動化;汽車內飾儀表盤蒙皮;聚氨酯噴涂工藝

1 緒論

儀表板是汽車內飾件的重要組成部分，目前隨著電子技術的不斷發展，儀表板功能也在不斷的增加，使其有很多的很強大的功能，為駕駛汽車帶來了很多的方便及駕駛樂趣。針對消費者的對汽車的內飾要求不斷增高，儀表盤的外觀及材質的舒適度，耐久度及環保情況也有了不斷的提升。其中外觀主要是由蒙皮的材質和形狀及中控元件所決定的。汽車行業中不斷更新換代，以寶馬汽車為例，7年一個項目周期，一般3年左右就會小改一次，其中有的項目就涉及到儀表盤蒙皮改款，例如加縫紉線等，其實外觀看上去更加漂亮美觀。

儀表盤生產一般多以模具噴塑注塑搪塑等工藝為主，其中在噴塑過程中，利用工業機器人進行噴涂作業非常高效，并且靈活多變，可靠性高，一致性好，良品率也非常高，可以很好的控制產品報廢率，非常適用于量產的產品。

2 工藝介紹

工業機器人目前廣泛應用于制造業，本文主要以市場上主流的ABB機器人為例為大家講解，普通ABB機器人應用于聚氨酯噴涂中的流程及工藝的應用。

以華晨寶馬汽車儀表盤為例，寶馬三系五系汽車儀表盤蒙皮都是采用的聚氨酯噴涂產品。再經過表皮冷刀弱化、火焰處理、發泡、切割、超聲波焊接、縫紉、熱復合等工序，最后加上裝配電子元件及手套箱等成為完整的儀表板，后才最終在主機廠裝配到整車上。這里主要以寶馬三系車型為例的簡述一下機器人自動化聚氨酯噴涂儀表板蒙皮的過程及工藝。

這里我們所用的是ABB IRC5 4600機器人（有兩種型號，20KG和40KG），其中20KG是作為噴涂機器人，主要是抓住噴槍（霧化器）進行聚氨酯噴涂;40KG作為搬運機器人，主要是在做雙色產品時進行罩子的抓取工序。價格方面比ABB專用噴涂機器人便宜很多約為一半左右。

模具在工作站內通過電加熱達到要求的噴涂溫度后，噴涂機器人抓能噴脫模劑的噴槍先在模具表面均勻噴涂脫模劑，目的是為了后續更容易將產品脫離。

脫模劑噴涂結束后轉換令抓取一個噴槍進行聚氨酯噴涂，聚氨酯噴涂過程是將兩種原料POLY及ISO 按照工藝配比進行混合，經過原料混合的催化劑及原料及模具在特定的高溫下使其進行固化反應，使其形成PU產品，再經過脫模工序得到蒙皮產品。由于模具表面有皮紋紋理，因此產品皮紋非常接近真皮皮紋，因此很美觀看起來也很高級。

3 機器人自動化噴涂過程

機器人作為從站，主要接上位機PLC發送的指令來完成工作過程，PLC檢查到所有相關的工作開始信號及安全信號滿足后，開始給機器人發送開始工作指令，機器人初始化信號后，進入到loop里（圖1）等待接收指令信號，當機器人接收到工作信號，開始執行程序，讀取模具信息，調用對應的噴涂程序，來控制相應的信號。

當機器人接收到讀取信息信號后，就會進入Cycle程序中，調用相應的脫模劑程序，然后抓取脫模劑噴槍，到達指定的位置后，霧化器工作將在模具表面均勻的噴涂上脫模劑。然后更換PU噴槍，到達試噴位置后，進行預噴涂，然后進行正式噴涂，由于不同車型的模具形狀不同噴涂軌跡非常復雜，而且機器人移動點也非常多，通常在幾百到上千點。

如果是雙色的儀表板蒙皮，在噴涂PU之前會利用搬運機器人，將模具對應的罩子抓取并準確的放置在模具內部，再進行噴涂，作用是為了將兩種顏色的PU分開噴涂，使產品美觀。

噴涂結束后機器人回到指定位置進行洗槍工序，為下一個循環做準備。

然后我噴槍收回到槍池完成一個噴涂過程，等待PLC的下一條指令。這樣就完成了一個噴涂過程。之后經過操作人員進行脫模，檢驗及包裝一件儀表板蒙皮就生產完畢了。

4 安全方面

在機器人安全運行方面，我們用倆軟硬件兩種安全措施，硬件利用ABB的SafeMove2模塊ABB工業機器人第二代安全控制產品，對相應的區域進行規劃，設定對應的干涉區域，防止Multi-Move兩臺機器人干涉或者相撞，防止在機器人運行過程中對人員造成傷害，軟件方面利用world zone 編輯出對應的區域來保證人員及設備的安全。

目前工業機器人被廣泛被應用到汽車及制造領域，他能高效且穩定的生產產品，這對很多制造業公司都是非常有吸引力的。工業機器人的應用也將迎來很好的前景。儀表板噴涂工藝也是非常節省成本的一種工藝，可以減少相應的操作人員，可以快速提高產能，并且產品表現更加穩定，而且非常耐用，在陽光照射下不易褪色。經濟性也很好，因而機器人噴涂聚氨酯儀表板蒙皮的工藝未來的市場發展前景是非常好的。

參考文獻：

[1]廉迎戰，黃遠飛.ABB工業機器人基礎操作與編程[M].機械工業出版社，2019.

[2]上海ABB工程有限公司.ABB工業機器人實用配置指南[S].電子工業出版社，2019.