工业柔性机器人喷涂技术和计算方法
发表时间:2017-02-21 17:03

  早期的喷涂设备有往复机配合自动喷枪进行简易的喷涂,随着技术的日新月异和产品的多样化,简易的往复机已经不能满足形状各异和复杂喷涂工艺的要求。工业柔性机器人喷涂技术已经不可逆转地成为了涂装生产线中不可缺少的一个重要环节。

  为了追求喷涂过程更高的效率和更大的灵活性,从20世纪90年代起汽车工业开始引入机器人技术。喷涂机器人是机器人大家族中一个分支,在高质量喷涂应用中获得迅猛的发展,喷涂机器人主要包含三部分:机器人本体、雾化喷涂系统和喷涂控制系统。雾化喷涂系统包括:流量控制器、雾化器和空气压力调节器等。喷涂控制系统包含了空气压力模拟量控制、流量输出模拟量控制和开枪信号控制等。与传统的机械喷涂相比,采用喷涂机器人大大降低了人工喷涂的劳动强度,解决了人为喷涂厚度不均和情绪不稳定的问题,涂装生产线一般都是连续运行的,工人可能由于生病、家里的原因请假以及个人的情绪波动都会影响喷涂产品的质量,机器人不知疲倦的工作不仅为企业节约了人力成本,而且提高了喷涂的质量。因为喷涂机器人会按照工程师的程序指令进行稳定、重复地工作,喷枪与工件之间保持着既定的距离、角度,输出的油漆量也是设定好的,雾化效果也是预先设定好的,而且机器人还可以带着喷枪到达人工难以喷涂的部位,因为柔性机器人的安装方式很灵活,可以安装在地面、倒立悬挂在喷漆室顶部和喷房侧面进行喷漆。不仅如此,机器人由于喷涂的稳定性和一致性,不会出现超范围喷涂,这样大大节约了油漆,提高了油漆的回收率。安全是喷涂环节中企业非常重视的,喷涂机器人很大的贡献之一就是将喷涂工作者从危险的工作环境和枯燥的工作状态中替换出来,这样可以减少公司在防护用具上的支出,并降低了后续因工作环境因素导致工人身体伤害的补偿成本及法律成本。机器人本身的灵活性决定了可以在高密度生产线或空间内安装,可以有地面、墙壁、导轨、顶棚等多种多样的安装方式,并且机器人的大小不同,可以选择最适合喷房尺寸的机器人,这样使得喷漆室的面积缩小,节约了场地成本。喷涂的环境也是需要一定的能熬来维持的,空间的缩小能使得能耗的降低。

  喷涂机器人的发展是非常迅速的,早期的喷涂机器人无法在一个喷涂程序中间随时更改流量,而今流量的控制直接在机器人的控制系统中进行控制,使流量控制更加准确和便捷。在机器人防爆方面,目前广泛采用气体正压防爆方式,就是将机器人手臂上的电机等电器原件封闭在壳体内,工作时壳体通入高于外界压力的25pa的阻燃气体,以防止工作环境可燃气体的进入,而且对壳体内气压进行实时的监测,这使得喷涂机器人的安全级别是很高的。为了减少现场轨迹编程的时间,机器人离线编程技术得到了应用,通过计算机编程软件的轨迹画面就可以生成机器人的轨迹指令,节约了在机器人示教的中的时间。同时机器人视觉的发展也给企业带来了福音,同样的工件配合机器视觉就不用担心工件在挂具上摆放的不一致,摆放凌乱的工件也同样可以进行喷涂,因为偏差会让机器人实时地矫正自己的轨迹位置,从而让工件获得好的喷涂效果。

  机器人喷涂的质量因素中,其中有一个重要的因素是漆膜厚度的控制,干膜的厚度是F*N*M/S*W,F是流量,N是涂料体积固体含量,M是涂料的转移率,S是走枪速度,W是喷幅的宽度。流量的控制分两类,一种是使用计量齿轮泵,即每转一圈所获得的体积数是恒定的,机器人通过控制计量泵的转速来定量供漆,在这类系统中,涂料的动力来自齿轮泵产生的压力。二是通过流量计和节流阀组成的闭路系统来控制,在这类系统中,涂料的压力来源于供漆系统,流量计获得流量信号传到机器人系统与已标定的值作比较,当流量有偏差时,机器人通过改变节流阀开闭度来调节流量。使用第二种方案控制对供漆压力的稳定性要求很高。影响涂料的转移率的第一因素是喷涂设备的选择,普通空气喷枪、静电空气喷枪和旋杯对涂料的转移率有明显区别,影响涂料转移率的第二个因素是静电。走枪速度的控制也是很关键的,在生产中一般旋被的选用速度为600至1000mm/s,空气喷枪选用的速度为800至1500mm/s之间。最后影响膜厚的一个因子是喷幅宽度,对于空气喷枪来说,雾化空气压力与扇面空气压力的比值对喷幅宽度呈线性影响。所以当修改相应的喷涂流量时,需考虑因为调整了雾化和空气压力值间接影响到喷幅的宽度。