吉學(xué)剛 王成國(guó) 時(shí)維報(bào) ∣文

繼整車電泳漆技術(shù)在客車涂裝中的風(fēng)靡，在乘用車領(lǐng)域應(yīng)用日漸成熟的機(jī)器人噴涂技術(shù)也開(kāi)始在客車涂裝領(lǐng)域嶄露頭角，并有大顯身手之勢(shì)。

隨著客車產(chǎn)品批量的增加及人們對(duì)環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，涂裝生產(chǎn)線工作環(huán)境差、勞動(dòng)強(qiáng)度大的工序?qū)⒅鸩矫媾R用工緊張、成本居高的雙重困難境地，因此其作業(yè)方式被自動(dòng)化技術(shù)所取代成為時(shí)代發(fā)展的必然選擇。繼整車電泳漆技術(shù)在客車涂裝中的風(fēng)靡，在乘用車領(lǐng)域應(yīng)用日漸成熟的機(jī)器人噴涂技術(shù)也開(kāi)始在客車涂裝領(lǐng)域嶄露頭角，并有大顯身手之勢(shì)。例如行業(yè)先鋒宇通客車，早已與德國(guó)杜爾(DURR)公司合作，率先在中涂、面漆及二遍清漆中成功采用機(jī)器人噴涂，開(kāi)創(chuàng)了客車涂裝新紀(jì)元；籌備建設(shè)之中的亞星新能源客車生產(chǎn)基地中涂噴漆室也完全按照機(jī)器人噴涂進(jìn)行設(shè)置與規(guī)劃，目前機(jī)器人項(xiàng)目已確定與國(guó)際知名公司發(fā)那科(FANUC)合作，其設(shè)備正在做安裝前的加工與組裝。

機(jī)器人噴涂的主要優(yōu)勢(shì)

涂裝機(jī)器人能模仿人的手、手腕和手臂完成復(fù)雜動(dòng)作，并且具備行走功能，其運(yùn)行軌跡程序通過(guò)在線或離線示教功能進(jìn)行編制，不同車型運(yùn)行軌跡及油漆品種/顏色的切換可通過(guò)車體識(shí)別系統(tǒng)自動(dòng)完成或通過(guò)操作機(jī)器人控制軟件手動(dòng)完成，非常方便迅速，涂膜厚度可通過(guò)調(diào)整油漆施工固含、噴涂流量、噴槍速度、扇面搭接、噴幅大小等進(jìn)行控制。采用涂裝機(jī)器人噴涂的主要優(yōu)勢(shì)如下。

(1)替代人工在高污染環(huán)境操作，解放勞動(dòng)力，改善用工條件，且至少提高效率1倍，節(jié)拍時(shí)間可壓縮至20 min以內(nèi)。

(2)由于采用超高速旋杯靜電噴涂，油漆利用率超過(guò)75%，較空氣噴涂提高近1倍，不僅大幅節(jié)約涂裝材料成本，還減少了環(huán)境污染及污水處理、廢氣排放、漆渣處理、濾棉更換等治污綜合費(fèi)用。

(3)涂裝機(jī)器人噴涂工藝所配備的集中輸調(diào)漆系統(tǒng)對(duì)涂料輸送提供恒溫控制，同時(shí)對(duì)油漆黏度(稀釋比)進(jìn)行自動(dòng)化調(diào)控，確保油漆霧化效果及涂膜流平性。

(4)噴幅大小可根據(jù)不同部位的需求進(jìn)行適時(shí)調(diào)節(jié)，有效減少“空噴”現(xiàn)象，槍距及槍速、扇面重疊能做到均衡控制，從而確保涂膜厚度的均一性。

(5)由于采用機(jī)器人噴涂受人為不穩(wěn)定因素的影響制約較小，可有效避免手工噴涂常出現(xiàn)的涂膜厚薄不一、漏底、流掛、“桔皮”等問(wèn)題，可大幅提升涂裝質(zhì)量。

噴漆室的基本設(shè)置

客車涂裝應(yīng)用機(jī)器人噴涂的噴漆室基本設(shè)置如下。

(1)需設(shè)置人工補(bǔ)噴室、機(jī)器手操作室及流平室，一般為三連體設(shè)置，中間隔離采用快速升降門。補(bǔ)噴室主要完成對(duì)磨穿至基材的部位補(bǔ)噴免磨耐蝕底漆，以及機(jī)器人所無(wú)法觸及的門體周邊及內(nèi)里子等部位提前進(jìn)行預(yù)噴；設(shè)置流平室的目的主要是防止因烘烤過(guò)急而出現(xiàn)溶劑泡等涂膜缺陷，若節(jié)拍時(shí)間允許也可在機(jī)器手操作室內(nèi)進(jìn)行短時(shí)間流平；另外，中涂漆噴涂流平時(shí)間較短，且外觀性能要求相對(duì)于面漆較低，可不設(shè)置流平室，因此流平室的設(shè)置可依據(jù)具體需求而定。

(2)噴涂室壁板設(shè)置成全景玻璃式，便于機(jī)器人運(yùn)行過(guò)程中的監(jiān)視，一旦出現(xiàn)異常便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)而采取相應(yīng)措施。

(3)噴漆室內(nèi)取消手工噴涂所采用的框式升降操作平臺(tái)或三維小車，同時(shí)可在一定程度上削減室內(nèi)光照度，但需設(shè)置人員出入禁止光電管、車位校驗(yàn)裝置、噴涂系統(tǒng)誤碰自停裝置等，以提高操作安全性。

(4)隔離門開(kāi)啟、輥床輸送、機(jī)器人運(yùn)行及消防滅火裝置間應(yīng)設(shè)置互鎖控制機(jī)構(gòu)，并有緊急調(diào)停按鈕。

(5)機(jī)器手為壁掛式設(shè)置，每側(cè)1臺(tái)，應(yīng)考慮噴漆室側(cè)骨架的承重需求。

(6)由于采用靜電旋杯噴涂，漆霧飄逸減少，噴漆室風(fēng)速及風(fēng)壓降低，車身進(jìn)出通道完全可以采用軟體卷式快速升降門，便于布置且體現(xiàn)生產(chǎn)的高效化。

(7)機(jī)器人的布置尺寸需參照噴漆室尺寸、車體尺寸及車身下底邊的離地尺寸、各運(yùn)動(dòng)軸自由度等，行走軸采用防爆結(jié)構(gòu)。

靜電旋杯對(duì)油漆材料的要求

(1)客車涂裝一般采用雙組分溶劑涂料，需增強(qiáng)涂料的導(dǎo)電性，一般通過(guò)添加靜電稀釋劑(二丙酮醇、乳酸丁酯、低碳醇類、酮類)，控制電阻率保持在15～40 MΩ。

(2)為避免因刮膩?zhàn)硬课划a(chǎn)生電屏蔽而影響油漆吸附效果，膩?zhàn)討?yīng)采用導(dǎo)電膩?zhàn)?烘干2～3 mm/2 MΩ以下)。

表1 設(shè)置中涂機(jī)器人需依據(jù)的參數(shù)及要求

另外，目前噴涂機(jī)器人主要品牌有杜爾、ABB、發(fā)那科、安川(MOTOMAN)、川崎(KAWASAKI)等。旋杯主要品牌有薩麥斯(SAMES)、ITW蘭氏等。

機(jī)器人噴涂系統(tǒng)主要組成包括6軸機(jī)器人、行走軌道(第7軸)、機(jī)器人控制柜、示教盤、旋杯、集中輸調(diào)漆、噴涂電控柜、軟件控制系統(tǒng)?？蛙噰娡繖C(jī)器人根據(jù)不同配置，單體噴漆室總預(yù)算約在600萬(wàn)～800萬(wàn)元(配備2臺(tái)機(jī)器人)，其中行走軌道約1萬(wàn)美元/m，機(jī)器人約25萬(wàn)美元/臺(tái)。

投入及產(chǎn)出經(jīng)濟(jì)效益分析

按中涂漆測(cè)算，設(shè)備投入及產(chǎn)出經(jīng)濟(jì)效益如下。

(1)中涂漆價(jià)格為45元/kg(包含固化劑及稀釋劑綜合費(fèi)用)。

(2)若現(xiàn)有空氣噴槍油漆利用率40%，靜電旋杯油漆利用率為80%，按10 m大客車計(jì)算，目前單車油漆消耗平均約為15 kg/車，改用靜電旋杯油漆利用率提高近1倍，油漆消耗減少15×0.4/0.8＝7.5 kg/車。

按產(chǎn)能1萬(wàn)輛/年計(jì)算，年油漆消耗量減少7.5 kg/車×1萬(wàn)=75 t，折算成人民幣為75 t×45元/kg＝337.5萬(wàn)元。

若單體噴漆室機(jī)器人投資700萬(wàn)元，預(yù)計(jì)2年左右即可完全收回總投資。