喷涂设备升级带来工艺质量的革命
前言：一流的涂装设备才能有效的保证汽车涂装的质量和效果，作为民族汽车产业的代表，奇瑞汽车股份有限公司从一开始就非常注重先进设备的引进和学习。德国DURR公司 RP6型喷涂机器人，让奇瑞汽车更加的绚丽多彩。
◇奇瑞汽车股份有限公司 陶洋 孙中乐
关键词：涂装车间 喷涂机器人 自动喷涂机
多年以来，汽车涂装业的车体喷涂主要包括自动喷涂和手工喷涂两种方式，自动喷涂主要用于对车身外表面进行高压静电式喷涂，而手工喷涂主要用于车身内表面的喷涂。自动喷涂外表面成为近年来各大涂装厂的首选，为了追求更大的喷涂效率和更高的喷涂质量，高压静电喷涂机器人已逐渐取代传统往复式自动喷涂机。
奇瑞汽车股份有限公司涂装四车间采取的是德国DURR公司提供的RP6F140涂装机器人，整条线共采用16台喷涂机器人，其中中涂4台，面漆BC1 4台，面漆BC2 4台，清漆4台。该条线也是奇瑞公司引进的第一条机器人喷涂线。和奇瑞公司涂装一车间、涂装二车间采用的传统意义上的典型自动涂装机（ESTA）相比，喷涂机器人有着很大程度的改进。
一、外观上：
传统自动喷涂机采取的是顶喷机加侧喷机的形式，其侧喷机可以实现对车身左右两侧的喷涂，而顶机是用来专门喷涂车身前后盖及顶盖的。而四涂喷涂机器人采取的4台RP6型喷涂机器人，从外观上来看更为小巧，安装也更为便捷，通过其封闭的表面，简单、易清洁，现代化的驱动技术，简易的驱动轮系，从而很好的降低了维护和维修费用。
图1：传统自动喷涂机外观 图2：喷涂机器人外观
二、结构上：
喷涂机器人控制PLC采取的是SIEMENS S7-400型号，CPU选取的是CPU 416F-2。由于机器人是采取的6轴运动，相对于传统往复机有着更为复杂的运动，所以每一个机器人就需要一个运动PLC来控制，四涂车间机器人采用的运动控制是KEBA公司的RC2运动PLC。机器人的电柜采取的是1.2m高的小电柜，每个站4台机器人共用一个PSMP（Power Supply Module Panel）即电源柜，一个SCMP(Station Control Module Panel)站控制柜，而每一个机器人都有独立的RCMP（Robot Control Module Panel）即机器人控制柜和MVSP，便于快速查找故障。RP6F140型机器人通过完整的应用技术，使得整个油漆、溶剂等管路被置于机器人能量链中，更好的保护了机器人的管路。
和典型自动喷涂机相比，机器人增加了一些新的部件保证了机器人运行的平稳性和可操作性：
1、Purge Unit：使得整个底座和1#手臂能始终保持正压，从而保证可燃气体无法进入腔体内，同时也能给机器人降温，避免了夏季因室温与油漆之间的温差产生的冷凝水，大大减少了高压故障出现的频率。
图3：Purge Unit的强大功能
2、示教盘：也是机器人所特有的一个必不可少的部件，用来精确控制机器人的运动，实现在线编程、紧急故障处理等功能。
图4：示教盘为机器人所独有
3、刹车释放器：用于紧急状况下对机器人进行手动移动。
图5：刹车释放器用于紧急状态下手动移动机器人
4、PHG盒和安全盒SB（Safe Box）：更加快捷的操作机器人。
5、通过多楔式插入接头：使得更换部件更为简单。
图6：多楔式插入接头，方便维护
三、工艺质量上：
典型自动喷涂机是以侧喷机加顶喷机对中涂和面漆进行多品种生产，但在车身造型和尺寸差别比较大的情况下，该机存在很大的局限性，对涂装质量（如膜厚均匀度、防流挂性）有许多不利影响，奇瑞在新建设的涂装车间中广泛的应用了多功能机器人技术，并发挥其功能方面的突出优点，不仅使标准的自动喷涂段喷杯数量由9只减少到4只，标准喷漆室的宽度由4.6m减少到3.8m，而且取消了顶喷机横梁，消除了典型自动喷涂机的诸如掉脏、纤维等种种弊端。机器人的作用是控制雾化器，使之在喷涂过程中与喷涂表面保持恒定的距离和正确的角度，机器人最多可以设置64个BRUSH（即油漆参数刷子），所以能保证每一个喷涂点能以最佳的喷涂角度及参数。
图7：自动喷涂机仿型示意图 图8：机器人仿型示意图
图7为自动机的侧机仿型轨迹，自动机雾化器喷涂时运行轨迹是锯齿形状。图8为机器人的喷涂时雾化器运行轨迹，运行轨迹可以在空间任意角度调节，每相邻两条轨迹之间可以控制在15CM，雾化器的扇面为45CM,喷涂时油漆可以均匀覆盖车身表面，达到完美工艺要求。锯齿形状的轨迹在锯齿的波峰和波谷时喷涂时易出现漆膜过厚现象，通过加长锯齿形状改变喷涂效果，这样在喷涂死角位置就容易出现浪费油漆现象。
四、环保上：
与传统的机械式往复机喷涂相比，机器人喷涂可以大大的减少雾化器的数量，提高了喷枪的运行速度，可大大提高生产线的节拍产量。以涂装四车间为例，在链速相同的情况下，机器人只需要4只雾化器即可很好的完成喷涂任务，而自动喷涂机则需要9只雾化器才能完成，数量上可以节约一半以上。
由于外观结构上较为小巧，所以RP6F140型机器人足以保证用最低的油漆和溶剂损耗量、最短的清洗时间达到高效率的喷涂。此外机器人喷涂的油漆利用率高达95%，可最大限度的降低油漆的浪费，改变传统涂装车间内的高污染，此外机器人还专门设立废溶剂处理系统，回收所有因换色清洗而产生的废溶剂，使得涂装车间真正向绿色化车间发展。
图9：机器人废溶剂回收系统
五、运动上：
RP6F140涂装机器人共有6个轴向运动，每个轴都有其独立的伺服电机控制该轴运动，这个6个轴分别是：
- 轴1: 机器人旋转轴
- 轴2: 垂直手臂旋转轴
- 轴3: 水平手臂旋转轴
- 轴4: 可转动手动轴
- 轴5: 手动轴
- 轴6: 手动轴/可转动雾化器
自动机的喷涂功能是独立的，喷涂工作由侧机和顶机共同完成，顶机共有X轴、Y轴、Y1轴、Z轴、B轴等5轴运动，侧机为3轴运动。机器人可以实现空间的六轴的任意角度喷涂，而自动机有一定的局限性；通常每个站的机器人是用四台完成车身喷涂，每个机器人可以实现相同的功能；而自动机的侧机和顶机实现的喷涂部位是固定的，通常车身侧面用侧机喷，车身顶面用顶机喷涂。
图10：机器人及自动机外观及各运动轴
六、安全上：
由于高压静电喷涂机器人在正常喷涂时高压值可达60000伏，为了保证安全，机器人电压隔离是通过采用玻璃纤维制造的机器人绝缘手臂来实现的，其各个手臂的盖均由该玻璃纤维制作而成，很好的保障了正常喷涂时与外界的绝缘。与传统自动喷涂机顶机安装有防碰撞光栅相比，喷涂机器人仅靠高压防碰撞，无专业的防碰撞装置，使得当车身发生错位等意外情况时无法很好的对车身进行保护，机器人的防碰撞保护也将是今后机器人应用中的重点和难点所在。
图11：自动喷涂机顶机防碰撞光栅
结束语：
喷涂机器人较之传统的自动喷涂机而言有着更好的油漆利用率，大大的节约了雾化器的数量，同样也更加环保，更容易维护。奇瑞公司通过涂装四车间的首条机器人喷涂生产线，正在摸索着喷涂机器人维护、保养中的技术，用更先进的设备打造一款又一款的精品汽车。
