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机器人自动涂装生产线

                   作者:中技佳      日期:2017.03.04 14:19
机器人自动涂装生产线
 
 
机器人喷涂的主要优势涂装机器人能模仿人的手、手腕和手臂完成复杂动作,并且具备行走功能,其运行轨迹程序通过在线或离线示教功能进行编制,不同车型运行轨迹及油漆品种/颜色的切换可通过车体识别系统自动完成或通过操作机器人控制软件手动完成,非常方便迅速,涂膜厚度可通过调整油漆施工固含、喷涂流量、喷枪速度、扇面搭接、喷幅大小等进行控制。
 
 
喷涂机器人特点
 
喷涂机器人有着独特的工作特点,除了具备机器人的共性功能外,还需具备如下特点方能满足工业化的应用需求。
 
1)防爆功能
 
涂料中的可挥发性有机物(丙酮、甲苯、二甲苯、乙醚等)在密闭的喷涂房中形成具有潜在爆炸的气体环境,喷漆区内爆炸性气体环境为1区危险区域,爆炸性粉尘环境为21危险区域,故喷涂机器人置于喷涂房中的执行部分(机器人本体)需要具有防爆功能。
 
 
 
2)斜交/直线形非球型中空手腕(4、5、6轴)结构
 
喷涂狭小空间或工件内表面时,斜交/直线形非球型中空手腕结构喷涂机器人运动学特性优于正交球型手腕结构机器人(焊接机器人采用的结构形式),喷枪姿态可快速灵活变换。另外,涂料管路置于中空手腕内部,避免了4、5、6轴运动过程中管路发生缠绕及位置干涉,同时也在某种程度上防止了涂料管破裂污染工件。
 
 
 
3)喷涂设备集成度高
 
喷涂方式体系多样,根据供料压力可划分为低压喷涂方式和中高压喷涂方式。空气(静电)喷涂、静电旋杯喷涂属于低压喷涂方式,涂料颗粒雾化效果好、装饰性好,广泛用于汽车及其零部件的涂装;混气/空气辅助(静电)喷涂、无气喷涂属于中高压喷涂方式,涂料流量大,一次成膜厚度大,涂装效率高,广泛用于一般工业的涂装。
 
在汽车工业应用中,为了提高喷涂节拍,减少清洗管路的时间和溶剂消耗量,在低压喷涂系统引入了换色模块、双组份在线精确配比模块,并且由于低压供料的特点,各种模块体积小、集成度高,通过气体控制阀芯通断,可安装在喷涂机器人小臂内部或机器人附近区域,成为与喷涂机器人集成度最高的喷涂设备。
 
 
 
4)喷涂工艺软件
 
针对集成度较高的喷涂设备,喷涂机器人可通过喷涂工艺软件进行喷涂点工艺参数(涂料流量、雾化空气压力、扇幅空气压力等,包括开关量和模拟量)的快速控制及喷涂过程(清洗、换色)的快速控制。
 
 
 
5)智能跟随
 
为了提高生产节拍,喷涂过程中悬挂链(或其他输送设备)不停止,喷涂机器人需跟随悬挂链进行自动喷涂。因此,喷涂机器人需具备智能跟随的功能,即采用静态表面喷涂轨迹的示教或离线编程,在自动喷涂作业时,在工件移动方向给出一个速度值,机器人根据该速度自动规划出新的喷涂轨迹。
 
 
 
6)离线编程工作站
 
喷涂作为一种表面处理工艺,需要喷涂机器人对工件表面进行整体喷漆。在有些应用中,示教工作是非常复杂甚至不可能实现的。采用离线编程工作站将工件表面点离散,然后生成喷涂机器人的运动轨迹,不但提高了喷涂机器人运动轨迹生成效率,也提高了项目的可实施性。
 
 
 
喷涂机器人在工业中的应用
 
 
汽车行业
 
汽车工业凭借其产量大、节拍快、利润率高等特点,成为喷涂机器人应用最广泛的行业,汽车整车、保险杠的自动喷涂率几乎100%。石雨磊等的应用表明,喷涂机器人在汽车涂装中的应用会大大降低流挂、虚喷等涂膜缺陷,漆面的平整度和表面效果等外观性能得到明显提升。同时,受汽车工业应用需求的驱动,喷涂工艺软件包和离线编程工作站得到了较为完善的开发,并发挥出了重大作用。
 
此外,喷涂机器人在客车及重卡驾驶室喷涂也有一定的应用。比如李抗战等人将喷涂机器人用于喷涂重卡驾驶室中涂漆、面漆及罩光漆。应用表明,采用喷涂机器人提高了涂装的外观质量,油漆及辅料消耗量减少了40%以上,大大降低了涂装的生产成本。吉学刚等研究了喷涂机器人在客车涂装中的经济效益,研究表明,若单体喷漆室机器人投资700万元,预计2年左右即可完全收回总投资。
 
 
  3C行业
 
3C行业涉及电脑(Computer)、通讯(Communication)和消费电子(Consumer Electronic)三大产品领域,要求喷涂机器人体积小、动作灵活。桌面型喷涂机器人在笔记本电脑、手机等产品外壳喷涂发挥出了重要作用,有效缓解了企业招工难等问题。
 
 
  家具行业
 
随着人们对绿色生活的追求,木器家具广泛使用水性涂料。形状较规则的桌板、门板已广泛采用水性漆滚涂线生产,而对于形状不规则的桌腿等工件,喷涂机器人成得到了一定程度的应用,图4所示的为喷涂机器人用于桌腿棕色颜料的自动喷涂。
 
 
 卫浴行业
 
卫浴产品主要包括陶瓷卫浴产品和亚克力卫浴产品。陶瓷卫浴产品由陶瓷瓷土烧结而成,外表面制备陶瓷釉面;亚克力卫浴产品是指玻璃纤维增强塑料卫浴产品,其表层材料是甲基丙甲酯,反面覆上玻璃纤维增强专用树脂涂层。
 
目前,陶瓷卫浴产品表面釉料的喷涂已广泛采用机器人喷涂;亚克力卫浴产品表面玻璃纤维增强树脂材料的喷涂也有一些企业在研究采用喷涂机器人。随着玻璃纤维增强塑料复合材料在卫浴、汽车、航空航天、游艇等的广泛应用,喷涂机器人将会发挥出更大的作用。
 
 
 
 一般工业
 
一般工业涵盖了机械制造、航空航天、特种装备等工业领域,其工件形状复杂、尺寸多变、同种工件数量少,喷涂机器人的应用比较困难。但随着技术的进步,这一领域有着巨大的市场应用空间。
 
目前,喷涂机器人在该行也开展了小范围的应用。采用喷涂机器人进行拖拉机底盘的自动涂装,应用表明,喷涂机器人大幅提高了拖拉机底盘面漆的喷涂质量,改善了拖拉机的品质。刘亚威等在文献中报道了喷涂机器人在美国第五代隐身战机F-35表面制备涂层的应用。应用表明,喷涂机器人喷涂的涂层效果极好,厚度变化范围远小于人工喷涂的涂层。
 
 
 
 
以上几点,可以体现出机器人在工业涂装方面的应用是必然的结果,机器人涂装是现今涂装市场发展的需求,也是涂装企业在市场竞争中立于不败之地的有力武器,对推动整个涂装行业的发展具有重要意义。高效、环保、快速和全自动化的喷涂技术是当今汽车外观喷涂的需求,中技佳工业设备也正朝着实现涂装“绿色工厂”的方向不懈努力着。