汽車(chē)車(chē)身自動(dòng)噴涂解決方案

摘要：軟仿形自動(dòng)噴涂是隨著汽車(chē)業(yè)的發(fā)展 而出現(xiàn)的高新技術(shù)設(shè)備，它是根據(jù)汽車(chē) 特 別是轎車(chē)大批量生產(chǎn)的特點(diǎn)把業(yè)機(jī)器人技術(shù)硬自動(dòng)噴涂機(jī)技術(shù) 綜合．簡(jiǎn)化而成的新型自動(dòng)涂裝設(shè)備隨著競(jìng)爭(zhēng)的B益激烈汽車(chē)市場(chǎng)逐漸步八徼和時(shí)代低成本 ．高品質(zhì)成為各大汽車(chē)廠(chǎng)追求的目標(biāo)軟自動(dòng)噴涂機(jī)就是適應(yīng)這一中國(guó)國(guó)情的理想的車(chē)身噴涂藝解決方案。

按照涂裝設(shè)備種類(lèi)劃分，目前國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的汽車(chē)車(chē)身自動(dòng)噴涂解決方案可分為噴涂機(jī)器人和軟仿形自動(dòng)噴涂機(jī)兩大類(lèi)。

噴涂機(jī)器人方案由于其具有適應(yīng)能力強(qiáng) 、柔性好 、控制靈活等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外大型汽車(chē)車(chē)身涂裝 生產(chǎn)線(xiàn)上的首選設(shè)備，但其高昂的設(shè)備投資和龐大的使用成本卻讓許多汽車(chē)廠(chǎng)家望而卻步 。對(duì)于一些中小規(guī)模的汽車(chē)涂裝線(xiàn)而言 ，軟仿形自動(dòng)噴涂機(jī)不失為一個(gè)經(jīng)濟(jì)適用的解決方案 。

軟仿形自動(dòng)噴涂是隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展而出現(xiàn)的高新技術(shù)設(shè)備。它是根據(jù)汽車(chē) ，特別是轎車(chē)大批量生產(chǎn)的特點(diǎn) ，把工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、硬仿形自動(dòng)噴 涂機(jī)技術(shù)綜合、簡(jiǎn)化而成的新型自動(dòng)涂裝設(shè)備 。相對(duì)于噴涂機(jī)器人方案 ，軟仿形自動(dòng)噴涂機(jī)具有如下優(yōu)點(diǎn) ：

1、投資成本低 ；

2、噴漆室內(nèi)占用空間小 ；

3、巴室內(nèi)通風(fēng)量低 ，節(jié)約生產(chǎn)成本 ；

4、示教 方式 簡(jiǎn)便 、直觀(guān) ，調(diào)試周期短 ；

5、由于機(jī)械主體通過(guò)密封帶與噴漆室隔離，日常維護(hù)的工作量小 。

但是長(zhǎng)期以來(lái) ，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的汽車(chē)車(chē)身仿形自動(dòng)涂裝設(shè)備都是被幾家國(guó)際知名廠(chǎng)商壟斷的 。 在北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所機(jī)器人中心專(zhuān)家們多年的潛心研究下 ，于1999年成功研制出國(guó)產(chǎn)的第一套具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和多項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù)的汽車(chē)車(chē)身軟仿形自動(dòng)噴涂系統(tǒng)，填補(bǔ)了我國(guó)汽車(chē)涂裝領(lǐng)域的一項(xiàng)空 白。該系統(tǒng)已在南京春蘭汽車(chē)有 限公司卡車(chē)涂裝線(xiàn)上投入使用 。北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所的科研小組隨后又于
2004年在原有技術(shù)基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出了新 一代適應(yīng)轎車(chē)涂裝工藝要求的軟仿形自動(dòng)噴涂系統(tǒng)。下面就以某轎 車(chē)廠(chǎng)的應(yīng)用為例，介紹一下達(dá) 套國(guó)產(chǎn)的車(chē)身噴涂軟仿形自動(dòng)噴涂機(jī)解決方案。

1、技術(shù)分析

通常的轎車(chē) 中涂線(xiàn)噴涂系統(tǒng)廣泛采用高壓靜電旋杯進(jìn)行噴涂 ，面漆線(xiàn)噴涂系統(tǒng) 則采用高壓靜電旋杯 + 住復(fù)式噴槍 + 高壓靜電旋杯的方式進(jìn)行噴涂。使用往復(fù)式空氣噴槍的目的是為了使金屬漆的顆粒產(chǎn)生無(wú)序排列，以形成不同的光學(xué)效果 。目前 ，最新的發(fā)展趨 勢(shì)是應(yīng)用改進(jìn)了結(jié)構(gòu)的旋杯代替噴槍?zhuān)赃_(dá)到相似的噴涂效果 ，并可大大提高油漆的利用率 。最后一道高壓靜電旋杯用于噴涂罩光清漆 ，以提升車(chē)身色彩的豐滿(mǎn)度。

2 、生產(chǎn)基本需求

生產(chǎn)綱領(lǐng)：50000輛／年 ，設(shè)備年時(shí)基數(shù) 3820h ，雙班 工作制 ；

生 產(chǎn) 鏈 速 ： 中 涂 線(xiàn)1．74 m ／m in ，面漆 線(xiàn) 1．86m ／m in ；

輸 送方式 ：地面 反向積放鏈 ；

設(shè)計(jì) 通 過(guò)最 大外 形 尺寸 ：4 5 00 m m X 175 0 m m × 135 0m m ；

3、中涂線(xiàn) 和面漆線(xiàn)工藝布置

中涂線(xiàn) ：準(zhǔn)備室 (安裝車(chē)型與顏色輸 入裝置 ) 一手工噴涂區(qū)一自動(dòng)噴涂杯站 一手工噴涂 區(qū)；

面漆線(xiàn) ：準(zhǔn) 備室 (安裝車(chē)型與顏色輸入裝置) 一手工噴涂區(qū) 一 自動(dòng)噴涂杯站 一 自動(dòng)噴涂槍站一手工噴涂區(qū) 一 自動(dòng)噴涂杯站 一手工噴涂 區(qū)。

4 、轎車(chē)車(chē)身中涂 、面漆噴涂系統(tǒng)構(gòu)成，自動(dòng)噴涂機(jī)分別應(yīng)用在中涂線(xiàn)和面漆線(xiàn)，其系統(tǒng)構(gòu)成如表 l所示 。

5 、噴涂工作站構(gòu)成四杯站構(gòu)成如表2所示 ，六槍站構(gòu)成如表3 所示 。

每套伺服仿形噴 涂系統(tǒng)配置一套伺服 仿形頂 噴機(jī) 。頂噴機(jī)上配置1只靜電旋杯（杯站）或1組空氣噴 槍?zhuān)ū荆糜谕瓿绍?chē)身的水平面和前、后圍的自動(dòng)噴涂作業(yè) 。5個(gè)自由度分別為垂直運(yùn)動(dòng)、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、噴槍往復(fù)運(yùn)動(dòng)、跟蹤運(yùn)動(dòng)和旋杯間距調(diào)整運(yùn)動(dòng)（杯站）。

每套伺服仿形噴涂系統(tǒng)配置一對(duì)伺服仿形側(cè)噴機(jī)，對(duì)稱(chēng)地分置于輸 送線(xiàn)兩側(cè) 。在每個(gè)側(cè)噴機(jī)上配置 1 只靜電旋杯（杯站） 或 l組空氣噴槍 (槍 站)，用于完成車(chē)身側(cè)面的噴涂作業(yè) 。3個(gè)自由度分別為腕部擺動(dòng)、腕部前后伸縮運(yùn)動(dòng)和垂直升降運(yùn)動(dòng)。在連續(xù)的生產(chǎn)線(xiàn)上，頂 、側(cè)噴機(jī)通過(guò)多軸的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)使噴具的位姿總能隨 著車(chē) 身表面的 變化而變化，保持最佳的噴涂姿態(tài) ，進(jìn)而保證噴涂質(zhì)量 。

6、車(chē)身自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)通過(guò)一組非 接觸式光電開(kāi)關(guān)采集被噴涂車(chē) 型的特征點(diǎn) ，并把測(cè)得的信號(hào)傳送到車(chē)身自動(dòng)識(shí)別控制單元，通過(guò) PLC 進(jìn)行信號(hào)分析、判斷。

7、輸送線(xiàn)跟蹤裝置實(shí)時(shí)檢測(cè)輸送鏈的運(yùn)行速度 ，系統(tǒng)對(duì)當(dāng)前鏈速進(jìn)行分析、判斷。當(dāng)鏈速的變化超出系統(tǒng)允許范圍時(shí) ，噴涂機(jī)停止運(yùn)行并觸發(fā)報(bào)警 ，大大提 高了系統(tǒng)的安全性。

8 、工作區(qū)安全檢測(cè)裝置在工作區(qū)的入 I：1和 出 I：1分別安置有兩組光 電檢測(cè)裝置，實(shí)時(shí)監(jiān)控工作 區(qū)入 I： 1 和 出 I：1 的狀 況 。

在設(shè)備工作時(shí) ，當(dāng)檢測(cè)到有人員誤入噴涂工作區(qū)時(shí) ， 自動(dòng)噴涂機(jī)停止工作并發(fā)出警報(bào) ，以確保人員及設(shè)備的安全 。

9 、噴具及控制單元：

四 杯 站 配 置 4 套 日本R ansburg 公司的 M M B -ll型靜 電旋杯 ，在頂噴機(jī)上配置 2 套旋杯 ，在 2 個(gè)側(cè)噴機(jī)上 各配置 l套旋杯 ；

六槍站 在頂 、側(cè)噴機(jī)分別配置 2把 D evilbiss 自動(dòng)空氣噴槍 ；口每只旋杯或每組噴槍配有獨(dú)立的控制箱，對(duì)每只旋杯和噴槍 的各個(gè)氣路、漆路進(jìn)行控制 ；

在每 個(gè)工作站還 配有一 套噴具總控 制系統(tǒng) ，通過(guò) 觸摸屏對(duì)工作站 內(nèi)各個(gè)旋杯 、噴槍 的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定 ，并對(duì)運(yùn)行狀 況進(jìn)行監(jiān)控 ；

每只旋 杯配置 l 臺(tái) FG P 式伺服驅(qū)動(dòng)齒輪泵 ；

M M B —ll 型靜 電旋杯 采用內(nèi)置式高壓發(fā)生器 ，最大 90kV ；

最大轉(zhuǎn)速 為 80000r／m in (空載) ；

光纖轉(zhuǎn)速 檢測(cè) ；

換色模塊采用 C C V 油漆換色閥組，具有適應(yīng)范圍廣、油漆利用率高 、防 自污染性好 和清洗換色快等優(yōu)點(diǎn) 。

lO 、工作站控制 系統(tǒng)整個(gè)系統(tǒng)分為兩級(jí)控制，即一臺(tái)上位機(jī)和兩臺(tái)下位機(jī) ，兩臺(tái)下位分別控制頂噴機(jī)和兩臺(tái)側(cè)噴機(jī)；

1、頂側(cè)噴涂機(jī)采用獨(dú)立的控制單元，結(jié)構(gòu)清晰，控制靈活；

2、下位機(jī)控制系統(tǒng)采用西門(mén)子s7-300系列PCL控制，上位機(jī)采用工控制機(jī)控制；

3、上位機(jī)與下位機(jī)通訊采用西門(mén)子Profibus總線(xiàn)通信；

4、編程、監(jiān)控和常用和操作主要集中在上位機(jī)完成，人機(jī)界面采用工業(yè)組態(tài)軟件設(shè)計(jì)，使得應(yīng)用過(guò)程更加人性化；

5、新車(chē)型作業(yè)程序的編寫(xiě)借助一個(gè)圖形界面完成，待操作員把各個(gè)運(yùn)動(dòng)段的數(shù)據(jù)填入表格，后臺(tái)程序會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)新的作業(yè)程序，過(guò)程簡(jiǎn)單，直觀(guān)，大大提高了工作效率。

結(jié)語(yǔ)

由我國(guó)自主研發(fā)的該軟仿形自動(dòng)噴涂系統(tǒng)方案具有技術(shù)成熟、投資較小、操作簡(jiǎn)便、使用維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)中、小型卡車(chē)、橋車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)上得到了廣泛的推廣應(yīng)用。由此可見(jiàn)，在今后較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，該軟仿形自動(dòng)噴涂機(jī)方案在機(jī)車(chē)車(chē)身涂裝方面還會(huì)有更加廣闊的應(yīng)用空間。