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喷涂机器人自动化

柳溪集团从事喷涂自动化产线20年,成为全国大型涂装生产线的首先品牌,有着极高的知名度和影响力,引领者涂装行业的发展。5297com新浦京京有限公司借助集团的力量,在喷涂机器人领域有着很高的技术水平,成功的案例也非常多,比较典型的案例有北京奔驰、一汽大众、法士特、富士康和长城汽车等等。

简介

喷涂机器人又叫喷漆机器人(spray painting robot), 是可进行自动喷漆或喷涂其他涂料的工业机器人,1969年由挪威Trallfa公司(后并入ABB集团)发明。喷漆机器人主要由机器人本体、计算机和相应的控制系统组成,液压驱动的喷漆机器人还包括液压油源,如油泵、油箱和电机等。多采用5或6自由度关节式结构,手臂有较大的运动空间,并可做复杂的轨迹运动,其腕部一般有2~3个自由度,可灵活运动。较先进的喷漆机器人腕部采用柔性手腕,既可向各个方向弯曲,又可转动,其动作类似人的手腕,能方便地通过较小的孔伸入工件内部,喷涂其内表面。喷漆机器人一般采用液压驱动,具有动作速度快、防爆性能好等特点,可通过手把手示教或点位示数来实现示教。喷漆机器人广泛用于汽车、仪表、电器、搪瓷等工艺生产部门。

种类特点

一、有气喷涂机器人
有气喷涂机器人也称低压有气喷涂喷涂机依靠低压空气使油漆在喷出枪口后形成雾化气流作用于物体表面(墙面或木器面),有气喷涂相对于手刷而言无刷痕,而且平面相对均匀,单位工作时间短,可有效地缩短工期。但有气喷涂有飞溅现象,存在漆料浪费,在近距离查看时,可见极细微的颗粒状。一般有气喷涂采用装修行业通用的空气压缩机,相对而言一机多用、投资成本低,市面上也有抽气式有气喷涂机、自落式有气喷涂机等专用机械。
二、无气喷涂机器人
无气喷涂机器人可用于高黏度油漆的施工,而且边缘清晰,甚至可用于一些有边界要求的喷涂项目。视机械类型,其可分为气动式无气喷涂机、电动式无气喷涂机、内燃式无气喷涂机、自动喷涂机等多种。另外要注意的是,如果对金属表面进行喷涂处理,最好是选用金属漆磁漆类)。
主要优点

 

一、柔性大。
(1)工作范围大,审计可能性大。
(2)可实现内表面及外表面的喷涂
(3)可实现多种车型的混线生产,如轿车、旅行车、皮卡车等车身混线生产。
二、提高喷涂质量和材料使用率。
(1)仿形喷涂轨迹精确,提高涂膜的均匀性等外观喷涂质量。
(2)降低过喷涂量和清洗溶剂的用量,提高材料利用率
三、易操作和维护。
(1)可离线编程,大大缩短现场调试时间。
(2)可插件结构和模块化设计,可实现快速安装和更换元器件,极大的缩短维修时间。
(3)所有部件的维护可接近性好,便于维护保养。
四、设备利用率高。
(1)往复式自动喷涂机利用率一般仅为40%-60%,喷涂机器人的利用率可达90%-95%。
喷涂机器人、手工喷涂和往复式自动喷涂机的特性比较列于下表中.
项目
手工
机器人
生产能力
被涂物形状
都适用
与喷枪垂直的面
都适用
被涂物尺寸大
不适用
适用
被涂物尺寸小
适用
不适用
适用
被涂物种类变化
适用
适用
需示数
涂抹的偏差
补漆的必要性
不良率
涂料使用量(产生的废弃物)
设备投资
维护费用
总的涂装成本
[1]

选型因素

(1)机器人的工作轨迹范围。在选择机器人时需保证机器人的工作轨迹范围必须能够完全覆盖所需施工的工件的相关表面或内腔。如图1,为喷漆机器人与运动的车身(安装在输送小车上)的断面示意图,可看出此喷漆是机器人的配置可满足车身表面的喷漆需求。
间歇式输送方式机器人是对静止的共建施工。除工件断面上,还需保证在工件俯视面上机器人的工作范围能够完全覆盖所需施工的工件相关表面。盖左右半个车身,当机器人的工作轨迹范围在输送运动方向上无法满足时,则需要增加机器人的外部导轨,来扩展其工作范围轨迹。

(2)机器人的重复精度。对于涂胶机器人而言,一般重复精度达到0.5mm即可。而对于喷漆机器人,重复的精度要求可低一些。
(3)机器人的运动速度及加速度。机器人的最大运动速度或最大加速度越大,则意味着机器人在空行程所需的时间越短,则在一定节拍内机器人的绝对施工时间越长,可提高机器人的使用率。所以机器人的最大运动速度及加速度也是一项重要的技术指标。但需注意的问题是,在喷涂过程中(涂胶或喷涂),喷涂工具的运动速度与喷涂工具的特性及材料等因素直接相关,需要根据工艺要求设定。此外,由于机器人的技术指标与其价格直接相关,因而根据工艺要求选择性价比高的机器人。(4)机器人手臂可承受的最大荷载。对于不同的喷涂场合,喷涂(涂胶或喷漆)过程中配置的喷具不同,则要求机器人手臂的最大承载载荷也不同。
喷涂机器人专用术语

(1)涂装效率、涂着效率和涂装有效率
涂装效率是喷涂作业效率,包含单位时间的喷涂面积、涂料和喷涂面积的有效利用率。涂着效率是喷涂过程中涂着在被涂物上的涂料量与实际喷出涂料总量之比值,或被涂物面上的实测厚膜与由喷出涂料量计算的涂膜厚度之比,也就是涂料的传输效率(transfer efficency 简称TE)或涂料利用率。涂装有效率是指实际喷涂被涂物的表面积与喷枪运行的覆盖面积之比;为使被涂物的边断部位的涂膜完整,一般喷枪运行的覆盖面积应大于被涂物的面积。

(2)喷涂轨迹
喷涂轨迹指在喷涂过程中喷枪运行的顺序和行程,采用喷涂机器人可模仿熟练喷漆工的喷涂轨迹。

(3)旋杯转速
旋杯转速是对高转速旋杯雾化细度影响最大的因素。当其他工艺参数不变时,旋杯的转速越大,涂料滴的直径越小。在稍低速范围内,转速对雾化细度的影响比在高速范围内明显地增大。
旋杯的过高转速除引起过喷外,还会导致透平轴承的过量磨损,增加清晰用压缩空气的消耗和降低涂膜所含溶剂量。最佳的旋杯转速可按所用涂料的流率特性而定,因而对于表面张力打的水性涂料、高黏度的双组分涂料的旋杯转速比普通溶剂型涂料的要高。
一般情况下,空载旋杯转速为6X10^4 r/min,负载时设定的转速范围为(1.0~4.2)X10^4 r/min误差±500r/min.
(4)涂料流率
它是单位时间内输给每个旋杯的涂料量,又称喷涂流量、出漆量(率)。
除旋杯转速外,涂料流率是第二个影响雾化颗粒细度的因素。当其他参数不变的情况下,涂料流率越低,其雾化颗粒越细,但同时也会导致漆雾中溶剂挥发量增大。
涂料流率高会形成波纹状的涂膜,同事当涂料流量过大使旋杯过载时,旋杯边缘的涂膜增厚至一定程度,导致旋杯上的沟槽纹路不能使涂料分流,并出现层状漆皮,这会产生气泡或涂料滴大小不均匀的不良现象。
每支喷枪的最大涂料流率与高速旋杯的口径、转速涂料的密度有关,其上限由雾化的细度和静电涂装的效果来决定。实践经验表明,涂料应在恒定的速度下输入,在小范围内的波动不会影响涂膜质量。
在实际的喷涂过程中每个旋杯所喷涂的区域不同,其涂料的流率等也不相同,另外由于被涂物外形变化的原因,旋杯的涂料流率也要发生变化。以喷涂汽车车身为例,当喷涂门板等大面积时,吐出的涂料量要大,喷涂门立柱、窗立柱时,吐出的涂料量要小,并在喷涂过程中自动、精确地控制吐出的涂料量,才能保证涂层质量及涂膜厚度的均一,这也是提高涂料利用率的重要措施之一。