喷涂机器人关键技术

《喷涂机器人关键技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《喷涂机器人关键技术（9页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、喷涂机器人技术浅谈漆膜厚度控制 F-.1引言随着国内乘用车工业发展，越来越多机械喷涂取代了手工 作业。在这种趋势中，机器人喷涂所占 比例也越来越大。如原 先在车身喷涂中普遍使用6杯站或9杯站系统，也有被机器人喷 涂代替趋势。汽车车身外覆件也大量使用机器人喷涂，如国内轿 车保险杠喷涂中超过一半产量使用了机器人。机器人喷涂既保持 了手工喷对复杂形面适应，又具精准性和重复性。本文将讨论机 器人施工时影响最后涂膜厚度各种因素，为生产中对膜控制调节 提供某些思路。2膜厚控制意义对于涂装施工而言，涂膜厚度是涂装工艺中最重要控制因素，其意义在于：（1）防止因膜厚不恰当导致涂层缺陷。依照笔者经验，现场 生产中

2、涂层外观缺陷有超过一半以上是由于漆层膜厚控制不当 导致。某些常用涂装缺陷如流挂、漆层薄、露底色等直接与膜厚 控制失控关于，尚有某些缺陷也间接同这关于。譬如，保险杠喷 涂第一层助黏底漆膜厚不够，会导致整个涂层附着力下降，同步 底漆膜厚达不到规定期其导电效果也会下 降，这会引起第一道 色漆使用静电喷涂时涂料转移率下降，最后导致色漆局限性。（2）协助外观指标调节。常用漆膜外观指标如光泽、色差、 桔皮、DOI等都需要以膜厚控制作为基本。上述指标都明显受到 膜厚，特别是面漆膜厚影响，因而，在整个涂装质量控制中，把 膜厚作为最重要控制因素是必要。（3）成本控制。除了膜厚控制对涂装质量影响体现质量成本 外，

3、涂装重要成本中约有一半被涂料所占据。精准膜厚控制不但 有助于涂装质量稳定，尚有助于涂料节约。记录显示，采用同样 设备喷涂时，与否精准控制膜厚其所消耗涂料相差25%以上。当前在国内使用机器人喷涂重要有日本岩田或三菱机器人，这些 设备引进较早，控制精度较差；新涂装线普遍采用ABB、FANUC、 MOTOMAN、DURR等多轴机器人，在本文中重要是以ABB机器 人为基本进行讨论。3影响漆膜厚度因素在机器人喷涂施工中，涂层膜厚可以按如下公式计算：干膜厚度=（流量X涂料体积固体含量X涂料转移率）/ （走枪 速度X喷幅宽度）(1) 流量，即喷涂时单位时间从喷枪口流出涂料体积。在 机器人喷涂中，这个数据直接

4、在BRUSH (刷子)参数表中拟定。 某些老式机器人喷涂中，流量控制没有和机器人系统建立联系， 无法在一种喷涂程序中间随时更改流量。而大某些新机器人流量 控制系统直接由机器人IPS系统控制，使流量控制更加精准和便 捷。如在ABB机器人喷涂流量控制中，依照流量控制与否闭环 分两类。一是对流量精度高设备采用闭环控制，在闭环控制中， 惯用设备配备有两种：一是使用计量齿轮泵，即泵每转一圈所获得体积数是恒定， 机器人1PS系统控制计量泵转速来达到定量供漆，在此类系统 中，涂料动力来自齿轮泵产生压力。二是通过流量计和节流阀构成闭路系统来控制，在此类系 统中，涂料压力来源于供漆系统，流量计获得流量信号传到机

5、器 人IPS系统与已标定值作比较，当流量有偏差时，信号返馈给节 流阀，通过变化节流阀开闭度来调节。使用第二种方案控制时对 供漆压力稳定性规定高。机器人喷涂系统提供了多级修正流量偏 差办法。如在ABB TR5002喷涂机器人上，对于系统偏差有两种途径可以调节。一是可以通过机器人设鼍中ROBOT PARAMETRE中涂料特 性设立，这种状况下容许对于每种涂料系统进行不同设立，如可 以修正流量受到涂料黏度和相对密度影响。二是可以通过TEACH PADENT中BRUSH设立。如当BRUSH 中设立是200而实际测量得到流量是220时，可以设立BRUSH 比例为200/ 220=91%，这样实际喷涂流量

6、成为200。需要注意 是这种设立重新开机后参数自动恢复到100%。喷涂中流量范畴 选用重要受到两个环节影响：计量泵和雾化器。这两个设备瓶颈 决定了最后可以获取流量范畴。如当使用6 cc计量泵时，由于泵受控转速范畴是0150 r /min，因而它额定流量在0900 mL/min。同步，雾化器也存 在不同流量上限。如ABB机器人旋杯ROBOBEL625上限为400 mL / min，因此在这种设备配备中，最高流量只能是400 mL / min。 同样，过低流量在使用计量泵时泵转速过慢，无法达到应有精度。 另一种需要关注因素是，在空气喷涂时，流量大小影响到涂料雾 化效果。依照机器人喷涂保险杠经验，空

7、气喷枪选用允许流量 20%70%较为适当，旋杯选用20%100%流量。（2）涂料转移率，指最后附着在产品表面涂料占涂料从喷枪 中喷出总流量比例，也称作上漆率。事实上整个涂装设备发展历 史也可以看作是一部提高涂料转移率历史，由于它与涂装制导致 本和环保这两个主题密切有关。影响转移率重要参数涉及：雾化 器种类、静电高低、喷涂参数、导电性等。使用如何喷涂设备是 决定转移率第一因素，由于不同设备转移率有着明显差别。某些重要雾化器转移率从小到大为：普通空气喷枪，静电 空气喷枪，旋杯。它们在喷涂金属或者塑料零件时涂料转移率见 图1、图2。静电是影响涂料转移率第二大因素，有无静电和静 电高低差别在施工中体现

8、得非常明显。由于静电喷涂时，涂料粒 子带电导致涂料向工件吸附，因而需要先到达工件表面带电颗粒 迅速转移电荷，维持工件表面和喷枪之间电压差，保证两者之间 空间电场强度对于涂料转移率非常核心。这就又增长了一种因 素，即工件接地状态直接影响了涂料转移率。这一因素在喷涂导电性不好工件时特别明显，如塑料保险杠。 实验表白，在使用ROBOBEL喷涂色漆时，普通接地和良好接地 产品转移率相差10%20%。如ROBOBEL625在喷涂使用金属夹 接地SVW门槛条实测转移率为70%左右，而接地不良状况下只 有50%左右。对于空气喷枪来说，雾化空气压力对转移率影响 也是较大，雾化压力过大会导致空气喷到被喷涂面后反

9、弹气流增 长，制止后续小漆粒到达被喷涂面，导致转移率下降。（3）固体含量。固体含量参数普通有体积比例和质量比例两 种，计算膜厚时使用是体积比例。在涂装施工中，经常会忽视这 一因素变化带来不稳定，由于机器人喷涂中其她因素精准控制， 这一因素影响比起在手工喷涂中显得更为突出。下面几种因素也许引起施工时涂料固体含量不稳定: 不同批次涂料固体含量变化。作为原漆控制指标固体含 量导致偏差普通在2%,这种偏差影响有时是很大。例如一种遮 盖力为11m色漆，原漆固体含量在(272)%之间，这样高低 极限偏差在(2925)/ 25=16%。如果本来使用29%喷涂膜厚在 12m，当前25%只能喷到12 / 29x

10、25=10. 3m，显然膜厚不够 了。这种状况下，就需要对涂料原料固体含量指标严格监控， 并规定供应商对于敏感涂料给出更小范畴。 原漆存储时间过长导致偏差。普通涂料黏度随着存储时 间延长会上升，而在调配涂料时常是以涂料黏度作为控制指标。 这就浮现了原漆存储先后所调配涂料固体含量变化。例如。一种 涂料在存储6个月后黏度上升了 10%(这一幅度是比较正常， 如存储环境温度高，黏度上升幅度还要大)，在调节到同样黏度 时需要加入稀释剂较6个月前增长，这就减少了调配好涂料固体 含量，其她喷涂因素不变状况下，涂料膜厚会减少。 不规范调漆操作和存储方式会导致固体含量减少。如 原漆在包装桶中没有得到充分搅拌，

11、固体含量高成分留在桶中， 这样间接地减少了涂料固体含量。尚有，调配好涂料放置时间过 长而密封不好导致溶剂挥发后，固体含量会增长。(4)走枪速度。以ABB TR5002喷涂机器人为例，枪速范畴 为：03000 mm/s。生产中，普通旋杯选用速度为6001000 mm / s,空气喷枪选用速度为8001500 mm / s之间。理论上 喷涂速度同膜厚成反比关系，但事实上，由于不同速度选用喷涂 参数会间接影响到转移率，因此在满足喷涂节拍前提下，优先选 用较低枪速。关于枪速对于转移率影响，可以这样解释：枪速慢， 获得同样膜厚使用涂料流量低，相应雾化空气也小，对于提高转 移率有利。对于旋杯也 是如此，这

12、也许与电荷转移需要时间关 于。测试表明，在同样条件下喷涂产品，使用旋杯速度在500 mm / s时比速度为700 mm / s时转移率提高5%。（5）喷幅宽度。指雾化器喷出涂料在被喷涂面覆盖宽度。喷 幅宽度受到下述参数影响：喷枪离被喷涂表面距离、雾化和扇面 参数（空气喷枪）或者整形空气（旋杯）。单头空气喷枪喷涂形 状是椭圆形，旋杯雾形是圆形，双头喷枪依照两个喷头夹角，形 状有所不同，但是基本也呈椭圆形。从空间角度看，它们雾形是 都是圆锥形或者椭圆锥形。因而当喷涂距离变短时，喷幅宽度成 比例地缩小。对于空气喷枪来说，雾化空气压力与扇面空气压力 比值对喷幅宽度呈线性影响。因此当在修改相应喷涂流量时

13、，需 要考虑由于调节雾化和扇面空气值间接影响到喷幅宽度。4膜厚控制对于机器人涂装施工而言，保证生产工艺稳定是需要优先控制。上述5个影响膜厚因素可以采用不同方式控制和调节。（1）为保证涂料固体含量参数稳定，推荐下列办法: 监控不同批次原漆固体含量，特别是对于膜厚敏感涂料， 如遮盖力高色漆； 缩短原漆存储时间，尽量使用新鲜涂料； 避免涂料存储环境温度过高； 规范调漆操作； 不同季节所用稀释剂配方不同，可以通过机器人IPS设 立参数调节，避免流量更改。（2）喷涂速度在喷涂轨迹程序编制过程中调节，一旦拟定 之后就基本不再变动，只有在某些特定状况下进行调节，如喷涂 遮盖力特别差色漆而喷枪流量接近上限时采

14、用调低速度办法较 为有效。（3）喷幅宽度重要在程序编制时拟定，后期调节重要是针 对某些特殊平面，如对于窄平面使用小幅宽能有效节约涂料。调 节中需要关注由于喷幅变化带来其她影响喷涂质量状况，如当通 过喷涂距离调节幅宽时，涂料到达被喷涂面溶剂含量同步发生变 化，也许发生相应流挂或者干喷；当通过雾化扇面压力调节时， 也许会影响到涂料雾化效果。（4）涂料转移率普通不作为生产中调节因素，在生产中需 要关注是由于转移率变化导致喷涂质量事故。普通多发生在由于 转移率下降导致漆层变薄。如静电喷枪因设备故障导致电压下降 引起转移率减少。（5）流量调节是生产中最频繁用于调节参数。需要注意是， 调节空气喷枪流量时，一同调节气体雾化和扇面压力值会随之发 生变化，这会同步 影响到转移率，最后影响到膜厚。5结语漆膜厚度虽然只受到上述讨论5个因素影响，机器人喷涂 又使咱们对于这些因素控制能力得到加强，但由于这中间每个因 素又受到整个涂装系统各种因素影响，因而在实际生产线施工 中，需要依照实际状况，设计出有效施工参数监控体系，保证膜 厚可控可调。