汽車噴涂生產(chǎn)線上的機(jī)器人

ainet.cn 2009年01月09日

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汽車生產(chǎn)線的噴漆和涂裝是汽車生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，現(xiàn)代汽車生產(chǎn)都采用機(jī)器人盡享噴涂

汽車車身涂裝以工藝復(fù)雜、工序多、涂層質(zhì)量要求高等特點(diǎn)在汽車涂裝中最具代表性。

可進(jìn)行自動噴漆或噴涂其他涂料的工業(yè)機(jī)器人。中國研制出幾種型號的噴漆機(jī)器人并投入使用，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效果。噴漆機(jī)器人主要由機(jī)器人本體、計(jì)算機(jī)和相應(yīng)的控制系統(tǒng)組成，液壓驅(qū)動的噴漆機(jī)器人還包括液壓油源，如油泵、油箱和電機(jī)等。多采用5或6自由度關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)，手臂有較大的運(yùn)動空間，并可做復(fù)雜的軌跡運(yùn)動，其腕部一般有2～3個自由度，可靈活運(yùn)動。較先進(jìn)的噴漆機(jī)器人腕部采用柔性手腕，既可向各個方向彎曲，又可轉(zhuǎn)動，其動作類似人的手腕，能方便地通過較小的孔伸入工件內(nèi)部，噴涂其內(nèi)表面。噴漆機(jī)器人一般采用液壓驅(qū)動，具有動作速度快、防爆性能好等特點(diǎn)，可通過手把手示教或點(diǎn)位示數(shù)來實(shí)現(xiàn)示教。噴漆機(jī)器人廣泛用于汽車、儀表、電器、搪瓷等工藝生產(chǎn)部門。

采用機(jī)器人噴涂

　　為了追求噴涂過程更大的靈活性和更高的效率，從20世紀(jì)90年代起汽車工業(yè)開始引入機(jī)器人來代替噴涂機(jī)械，同時開始使用機(jī)器人進(jìn)行內(nèi)表面的自動噴涂。

　　現(xiàn)代汽車工業(yè)的迅速發(fā)展帶來汽車型號的迅速變化和車體設(shè)計(jì)的不斷調(diào)整，只有采用機(jī)器人才能適應(yīng)這種頻繁變化的生產(chǎn)要求。機(jī)器人的作用是控制噴槍，使之在噴涂過程中與噴涂表面保持正確的角度和恒定的距離（一般為200mm）。為了實(shí)現(xiàn)這一任務(wù)，工程師采用專門的軟件對噴涂對象的三維模型進(jìn)行處理，確定噴槍的移動路徑和相應(yīng)的噴涂參數(shù)。然后將這些數(shù)據(jù)傳輸給機(jī)器人控制器，在整個噴涂過程中控制機(jī)器人的動作。一般來說，只有在比較復(fù)雜的和要求非常精確的噴涂過程才需要這樣的處理。

　　與傳統(tǒng)的機(jī)械噴涂相比，采用機(jī)器人噴涂有2個突出的優(yōu)點(diǎn)：可以減少大約30%～40%的噴槍數(shù)量；提高了噴槍運(yùn)動的速度。為了適應(yīng)高速噴涂，在內(nèi)表面噴涂和第2層金屬漆噴涂時都要采用高速旋轉(zhuǎn)噴槍。

20世紀(jì)90年代以來，大規(guī)模集成電路及計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展使工業(yè)機(jī)器人的制造技術(shù)日臻成熟，機(jī)器人性能的改善和工作可靠性的提高以及其外形體積和價(jià)格的不斷下降，使其在汽車制造業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。

在汽車裝配上,幾乎所有的工位均可應(yīng)用機(jī)器人來提高裝配作業(yè)的自動化程度,如車門的安裝儀表板的安裝、車燈的安裝等，以及點(diǎn)焊作業(yè)，涂膠作業(yè)，噴漆作業(yè)。

汽車行業(yè)中機(jī)器人的設(shè)計(jì)和應(yīng)用集中在方法、工具和步驟上，機(jī)器人技術(shù)不不斷發(fā)展讓工廠的管理者們降低成本，同時加強(qiáng)質(zhì)量和生產(chǎn)力。隨著機(jī)器人在汽車行業(yè)的廣泛應(yīng)用，制造裝配系統(tǒng)、工廠安全可靠以及實(shí)時性能的評估和控制就變得尤為重要。汽車機(jī)器人的停機(jī)，每分鐘就可能給企業(yè)帶來重大損失。以美國汽車工廠為例，機(jī)器人停機(jī)所造成的損失每分鐘可達(dá)5000-10000美元，有的甚至高達(dá)20000美元。所以，如何合理應(yīng)用工作機(jī)器人和未來機(jī)器人的發(fā)展方面成了人們普遍關(guān)心的問題。

機(jī)器人在汽車生產(chǎn)中的應(yīng)用

1、機(jī)器人在噴涂生產(chǎn)線上的應(yīng)用

機(jī)器人的噴涂工作主要有2種模式：一種是動/靜模式，在這種模式下，噴涂物先被傳送到噴涂室中，在噴涂過程中保持靜止（見圖1）。另外一種是流動模式，在這種模式下，噴涂物勻速通過噴涂室（見圖2）。在動/靜模式時機(jī)器人可以移動，在流動模式時機(jī)器人是固定不動的。

圖1

圖2

在外表面噴涂過程中，機(jī)器人安置在可升降的軌道上，能夠自由接近噴涂體的表面，因此可以縮小操作空間，降低運(yùn)營費(fèi)用。在舊工廠的改造中，如果以這種方式用機(jī)器人取代舊機(jī)械，就可以保持原有的噴涂室不變。這樣既能降低改造成本，又能縮短工期。在內(nèi)表面噴涂室中，不同機(jī)器人的軌道可以上下平行安裝。用于打開引擎蓋和后備箱蓋的操作機(jī)器人安置在較高的軌道上，這樣就能“跨越”安置在下方軌道上的噴涂機(jī)器人而工作（見圖3）。這種方案可以使噴涂室縮短1～2m，既能減少建設(shè)投資，又能降低運(yùn)營成本。

圖3

機(jī)器人的電源、控制器和安全系統(tǒng)都安裝在噴涂室外的控制箱內(nèi)。由于控制箱也采用模塊化的設(shè)計(jì)，因此能很方便地針對客戶實(shí)際的涂裝流程進(jìn)行優(yōu)化的配置。在杜爾公司生產(chǎn)的先進(jìn)的涂裝系統(tǒng)中，采用了多運(yùn)動柔性控制技術(shù)，將機(jī)器人的控制和噴涂流程的控制集成在一起進(jìn)行處理，不需要再設(shè)置噴涂流程的控制了。

在汽車的生產(chǎn)過程中，除了在噴涂生線上的應(yīng)用，有整個生產(chǎn)中的焊接、安裝、物流配送等方面都有應(yīng)用。而且大大提高了工作效率，降低了生產(chǎn)成本。為企業(yè)帶來的很大的好處，而且隨著科技的發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人在汽車生產(chǎn)廠的應(yīng)用也會越來越廣泛。

　　在環(huán)保意識日益增強(qiáng)的今天，人們稱環(huán)保效果好的涂裝廠為“綠色工廠”，技術(shù)陳舊的涂裝廠為“褐色工廠”。無論是新建綠色工廠還是改造褐色工廠，建立機(jī)器人全自動噴涂生產(chǎn)線都是十分必要的。在新建工廠時，合理使用資金是最重要的原則，因此降低噴涂生產(chǎn)線的投入是非常關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)。而對于那些需要改造的工廠來說，如何將機(jī)器人合理引入到現(xiàn)有的涂裝生產(chǎn)線，以及由此而產(chǎn)生的費(fèi)用則是關(guān)鍵性的問題。

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