金帥　劉雄才　余維　高謙　楊家浩

摘 要：機(jī)器人已經(jīng)成為當(dāng)今整車(chē)廠涂裝自動(dòng)化主流設(shè)備，具有作業(yè)效率高、噴涂質(zhì)量穩(wěn)定、柔性生產(chǎn)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外汽車(chē)及汽車(chē)零部件涂裝領(lǐng)域有了非常多色應(yīng)用。關(guān)鍵詞：整車(chē)廠;機(jī)器人;涂裝中圖分類(lèi)號(hào)：U466 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B ?文章編號(hào)：1671-7988（2020）02-168-03

Abstract： The robot has become the mainstream equipment of coating automation in oems nowadays， which has the advantages of high operating efficiency， stable spraying quality and strong flexible production capacity， and has been applied in the coating field of automobile and auto parts at home and abroad.Keywords： OEM; Robot; PaintCLC NO.： U466? Document Code： B ?Article ID： 1671-7988（2020）02-168-03

1 引言

越來(lái)越多的企業(yè)開(kāi)始普及、推廣高科技自動(dòng)化涂裝生產(chǎn)設(shè)備，涂裝領(lǐng)域供應(yīng)商通過(guò)大量的行業(yè)工藝總結(jié)，以及對(duì)各種工業(yè)機(jī)器人的深入理解，充分發(fā)揮了工業(yè)機(jī)器人的靈活性，自動(dòng)解算出正面噴涂路徑、邊角噴涂路徑、內(nèi)側(cè)噴涂路徑、交叉噴涂路徑等智能化的工業(yè)包，并通過(guò)圖形顯示在我們的界面中，實(shí)現(xiàn)了良好的人機(jī)交互功能。涂裝工藝機(jī)器人解決方案的核心技術(shù)是集成于機(jī)器人本體上的各類(lèi)應(yīng)用設(shè)備，相比其他整車(chē)制造工藝，應(yīng)用種類(lèi)更為豐富，本文就整車(chē)廠涂裝工藝中幾類(lèi)常見(jiàn)的機(jī)器人解決方案做簡(jiǎn)單分享。

2 機(jī)器人在涂裝工藝中應(yīng)用分類(lèi)

2.1 涂膠工藝應(yīng)用

2.1.1 涂膠機(jī)器人基本配置

涂膠機(jī)器人站由：機(jī)器人本體、涂膠槍、分配器（流量控制）、供膠系統(tǒng)、熱交換器、供膠管路、溫控機(jī)組、控制柜、等位照相機(jī)等組成（見(jiàn)圖1所示）。

2.1.2 涂膠應(yīng)用介紹

（1）車(chē)底密封與噴涂（UBS=Under Body Sealing，UBC= Under Body Coating）;車(chē)底焊縫密封與車(chē)底涂膠作業(yè)。

（2）內(nèi)部焊縫密封（IBS= Inner Body Sealing）;車(chē)身內(nèi)腔焊縫密封作業(yè)。

（3）裙邊防石擊涂層（RPP= Rock Protect Paint）;應(yīng)用3D SENSOR對(duì)車(chē)身定位，并噴涂防石擊涂料。該涂料應(yīng)用于車(chē)身底盤(pán)，涂料烘烤固化后具有吸音、減震、防沙石沖擊和防腐蝕等作用。

（4）液態(tài)阻尼材料（LASD= Liquid Applied Sound Deadener）;液體隔音阻尼材料是當(dāng)下替代傳統(tǒng)瀝青阻尼材料的技術(shù)，普遍采用機(jī)器人施工。具有清潔環(huán)保，設(shè)計(jì)柔性好，施工便利等特點(diǎn)。 目前液體隔音阻尼材料機(jī)人施工，主要有兩類(lèi)不同的解決方案。源于北美的IPS配合MSA槍頭技術(shù)和源于歐洲的Dose配合Flat Stream槍頭技術(shù)。

（5）高外觀密封膠（FD）;高外觀密封膠是指客戶在最終使用時(shí)有機(jī)會(huì)直接看到的密封膠，所以對(duì)外觀有較高的要求，機(jī)器人施工的復(fù)雜程度也最高。為了達(dá)到施工精度與質(zhì)量穩(wěn)定，高外觀密封膠機(jī)器人系統(tǒng)一般采用雙Doser分配器來(lái)保證穩(wěn)定精準(zhǔn)的流量控制，采用軌跡測(cè)算照相機(jī)系統(tǒng)來(lái)保證涂膠軌跡和位置精度。

涂膠機(jī)器人站內(nèi)，可通過(guò)系統(tǒng)優(yōu)化，可以集成多個(gè)涂膠工藝，幾種工藝共享機(jī)器人（涂膠槍?zhuān)ㄎ徽障鄼C(jī)，控制系統(tǒng)等），降低設(shè)備投資，發(fā)揮自動(dòng)化設(shè)備的優(yōu)勢(shì)。除了機(jī)器人本體以外，分配器（流量控制）與涂膠槍是涂膠機(jī)器人系統(tǒng)中最為核心的部件，代表了不同的技術(shù)路線。

由于柔性化生產(chǎn)，照相機(jī)定位技術(shù)在機(jī)器人涂膠工藝得到廣泛應(yīng)用，一般通過(guò)四臺(tái)照相機(jī)測(cè)定車(chē)身在機(jī)器人工作站中的坐標(biāo)位置。相比之前的機(jī)械定位，照相機(jī)定位更適合多種車(chē)型的共線生產(chǎn)，通過(guò)增設(shè)照相機(jī)數(shù)量，可以進(jìn)一步拓展車(chē)型容量。

多功能涂膠槍在涂膠機(jī)器人系統(tǒng)中已得到較多的應(yīng)用，可以接入兩種不同的材料，配備三個(gè)角度的噴嘴，以提高施工的柔性和能力。例如在車(chē)底密封工藝中，使用同一把多功能涂膠槍可以實(shí)現(xiàn)PVC噴涂和焊縫密封兩個(gè)不同工藝。

2.2 噴涂工藝應(yīng)用

2.2.1 噴涂機(jī)器人基本配置

噴涂機(jī)器人工作站由：機(jī)器人本體、霧化器、控制柜（PLC/機(jī)器人）、輸調(diào)漆系統(tǒng)等組成。

2.2.2 噴涂應(yīng)用介紹

（1）車(chē)身清潔

噴漆前采用機(jī)器人設(shè)備替代傳統(tǒng)的鴕毛機(jī)和人工擦拭（見(jiàn)圖2所示）對(duì)車(chē)身表面進(jìn)行清潔處理。機(jī)器人設(shè)備同時(shí)可集成擦拭，吸塵，吹灰等多種應(yīng)用操作。

（2）外表面噴涂

外表面噴漆機(jī)器人在整車(chē)廠較早得到普遍應(yīng)用。不同應(yīng)用場(chǎng)合較常見(jiàn)各類(lèi)機(jī)器人安裝解決方案：落地式安裝、壁掛0°角安裝、壁掛80°角安裝、壁掛180°角安裝、導(dǎo)軌式壁掛0°角安裝、提升導(dǎo)軌式壁掛180°角安裝六種安裝安裝方式。從加電形式上有內(nèi)部或外部加電，從換漆方法上有換色閥或彈夾式等。

（3）內(nèi)腔噴涂

內(nèi)腔噴漆機(jī)器人目前在國(guó)內(nèi)也已得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。內(nèi)表面噴漆機(jī)器人也是不同解決方案共存的情況，輸送形式上有步進(jìn)式和連續(xù)式，開(kāi)門(mén)方法上有獨(dú)立開(kāi)門(mén)機(jī)與噴漆機(jī)器人自帶開(kāi)門(mén)器，布置上有單層和雙層等。

大量的噴涂機(jī)器人運(yùn)用，在建廠規(guī)劃時(shí)就要充分考慮機(jī)器人發(fā)生故障時(shí)的迂回方案。當(dāng)機(jī)器人站內(nèi)有一臺(tái)機(jī)器人發(fā)生故障無(wú)法工作，該機(jī)器人的工作由本站內(nèi)的其他機(jī)器人承擔(dān)，生產(chǎn)線仍保持運(yùn)行的工作模式。目的是在高自動(dòng)化條件下，最大程度降低停線檢修，維修等待等對(duì)正常生產(chǎn)的干擾。降級(jí)模式運(yùn)行時(shí)間可以是數(shù)小時(shí)或數(shù)天，期間機(jī)器人相應(yīng)調(diào)整運(yùn)動(dòng)軌跡，動(dòng)作速度和 噴涂流量等參數(shù)，直至停線維修條件具備時(shí)才對(duì)故障故障機(jī)器人進(jìn)行檢修，短期內(nèi)機(jī) 器人運(yùn)行工況超出正常條件。迂回方案充分利用機(jī)器人站的現(xiàn)有硬件能力，通過(guò)軟件編程和短期“超頻”實(shí)現(xiàn)最大化連續(xù)生產(chǎn)，不僅可應(yīng)用在噴漆機(jī)器人，也可應(yīng)用于涂膠等其他工藝機(jī)器人。因機(jī)器人故障發(fā)生的不確定性，因此對(duì)于每個(gè)機(jī)器人站需要準(zhǔn)備多套程序來(lái)應(yīng)對(duì)各種情況。

2.3 空腔注蠟工藝應(yīng)用

汽車(chē)底盤(pán)下部環(huán)境相對(duì)惡劣，僅僅靠電泳漆的保護(hù)難以保證防銹穿的要求，空腔注蠟通過(guò)120℃熔融蠟注滿空腔，注入120KG左右，車(chē)身內(nèi)殘留1-3KG，在空腔內(nèi)形成均勻細(xì)致的蠟?zāi)?。蠟?zāi)幽軌蚱鸬矫芊庾饔?，隔離水層的功能，是電泳漆防腐功能的補(bǔ)充。

空腔臘機(jī)器人和專(zhuān)用注臘機(jī)對(duì)比：空腔臘機(jī)器人具有柔性好，投資低的特點(diǎn)，但需要轉(zhuǎn)換槍頭，施工速度沒(méi)有專(zhuān)機(jī)高。

2.4 車(chē)身搬運(yùn)應(yīng)用

油漆車(chē)身搬運(yùn)機(jī)器人通過(guò)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)機(jī)器人的各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)機(jī)器人的實(shí)際作業(yè)。搬運(yùn)機(jī)器人加快車(chē)身轉(zhuǎn)移速度，與傳統(tǒng)升降機(jī)設(shè)備比較占用面積小，同時(shí)降低了單車(chē)制造成本。手臂承載機(jī)構(gòu)可沿著導(dǎo)軌進(jìn)行移動(dòng)，導(dǎo)軌安裝與立柱上，位于被看管設(shè)備上方。機(jī)器人共有五個(gè)自由度。

（1）手臂承載機(jī)構(gòu)沿導(dǎo)軌移動(dòng)，由安裝于承載機(jī)構(gòu)上的雙作用氣缸驅(qū)動(dòng)裝置，保證操作機(jī)手臂實(shí)現(xiàn)600mm的往復(fù)運(yùn)動(dòng);

（2）手臂在肩關(guān)節(jié)中的轉(zhuǎn)動(dòng)，由安裝于承載機(jī)構(gòu)上的雙作用氣缸驅(qū)動(dòng)裝置，運(yùn)動(dòng)傳遞機(jī)構(gòu)和安裝于肩部的滾珠絲杠實(shí)現(xiàn);

（3）手臂在肘關(guān)節(jié)中的轉(zhuǎn)動(dòng)，由安裝于小臂上的雙作用氣缸驅(qū)動(dòng)裝置，運(yùn)動(dòng)傳遞機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。

2.5 質(zhì)量檢驗(yàn)應(yīng)用

2.5.1 外觀檢測(cè)

將漆膜檢測(cè)儀器集成與機(jī)器人設(shè)備之上（見(jiàn)圖3所示），實(shí)現(xiàn)漆膜質(zhì)量的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。自動(dòng)化檢測(cè)準(zhǔn)確性，重復(fù)性高，并可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)人工檢測(cè)樣本數(shù)低，數(shù)據(jù)分析慢的缺 點(diǎn)，更有利于滿足產(chǎn)品高質(zhì)量的要求。常見(jiàn)的機(jī)器人自動(dòng)化檢測(cè)有膜厚檢測(cè)，顏色檢測(cè)，外觀檢測(cè)（桔皮等），缺陷檢測(cè)等。

2.5.2 在線膜厚檢測(cè)

在免中涂工藝中，需要嚴(yán)格監(jiān)控色漆層的漆膜厚度，以確保涂層的外觀與耐候性能。機(jī)器人在線膜厚檢測(cè)技術(shù)（見(jiàn)圖七所示）提供了100%實(shí)時(shí)膜厚檢測(cè)的解決方案。實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)到連續(xù)膜厚異常車(chē)輛≥5臺(tái)時(shí)，發(fā)出緊急停止質(zhì)量避免質(zhì)量問(wèn)題溢出。100%實(shí)時(shí)檢測(cè)的“大數(shù)據(jù)”為潛在的漆膜質(zhì)量進(jìn)一步分析提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2.5.3 離線漆膜外觀檢測(cè)

將顏色、外觀、漆膜等多個(gè)檢測(cè)儀器集成與機(jī)器人設(shè)備之上，一次實(shí)現(xiàn)多種數(shù)據(jù)的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。由于檢測(cè)數(shù)據(jù)量多，檢測(cè)時(shí)間較長(zhǎng)（數(shù)分鐘），并采用接觸式測(cè)量，主要用于離線檢測(cè)。但相比傳統(tǒng)手工檢測(cè)，大大提高了樣本數(shù)量和數(shù)據(jù)處理效率。

2.5.4 在線漆膜缺陷檢測(cè)

將漆膜缺陷識(shí)別照相機(jī)集成與機(jī)器人設(shè)備之上，實(shí)現(xiàn)在線的漆膜缺陷識(shí)別和標(biāo)示。系統(tǒng)由缺陷識(shí)別單元和缺陷標(biāo)記單元組成，識(shí)別標(biāo)記出的缺陷由后續(xù)人工處理。漆膜缺陷自動(dòng)化識(shí)別案例：鈑金，灰粒，桔皮，劃傷等。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，針對(duì)不同的機(jī)器人種類(lèi)，我們實(shí)現(xiàn)了精細(xì)化的控制管理，并在此基礎(chǔ)上針對(duì)需求定制MES解決方案，打造智能制造生產(chǎn)企業(yè)、提高工作效率。工廠MES系統(tǒng)完整解決方案極大地提高了客戶的生產(chǎn)效率。隨著越來(lái)越多的機(jī)器人應(yīng)用解決方案，也對(duì)運(yùn)行管理提出了新的課題和挑戰(zhàn)。日益進(jìn)步的高自動(dòng)化率可能推進(jìn)工藝監(jiān)控，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，質(zhì)量追蹤等引發(fā)出新的思路，配合涂裝材料的不斷革新，整車(chē)涂裝工藝技術(shù)必將得到新的提升。

參考文獻(xiàn)

[1] 傅紹燕.涂裝工藝及車(chē)間設(shè)計(jì)手冊(cè).[S]機(jī)械工業(yè)出版社，2013.

[2] 馮立明，張殿平等.涂裝工藝及裝備.[M]化學(xué)工業(yè)出版社2013.

[3] 汪士選.汽車(chē)涂裝.[M]化學(xué)工業(yè)出版社出版，2010.

[4] 王錫春.涂裝車(chē)間設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二版）.[S]化學(xué)工業(yè)出版社.2013.