為了追求噴涂過(guò)程更大的靈活性和更高的效率,與傳統(tǒng)的機(jī)械噴涂相比,采用機(jī)器人噴涂有2個(gè)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(dòng)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(shí)都要采用高速旋轉(zhuǎn)噴槍。
從20世紀(jì)90年代起汽車(chē)工業(yè)開(kāi)始引入機(jī)器人來(lái)代替噴涂機(jī)械,同時(shí)開(kāi)始使用機(jī)器人進(jìn)行內(nèi)表面的自動(dòng)噴涂。
現(xiàn)代汽車(chē)工業(yè)的迅速發(fā)展帶來(lái)汽車(chē)型號(hào)的迅速變化和車(chē)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(guò)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(mén)的軟件對(duì)噴涂對(duì)象的三維模型進(jìn)行處理,確定噴槍的移動(dòng)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(gè)噴涂過(guò)程中控制機(jī)器人的動(dòng)作。一般來(lái)說(shuō),只有在比較復(fù)雜的和要求非常精確的噴涂過(guò)程才需要這樣的處理。
在環(huán)保意識(shí)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(wú)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(dòng)噴涂生產(chǎn)線都是十分必要的。在新建工廠時(shí),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(gè)環(huán)節(jié)。而對(duì)于那些需要改造的工廠來(lái)說(shuō),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(wèn)題。.
新一代涂裝機(jī)器人的設(shè)計(jì)貫徹了模塊化結(jié)構(gòu)的原則,機(jī)器人可以配備不同的連接裝置,這樣既能夠以固定方式工作也可以安裝在軌道上工作。軌道可以固定在噴涂室側(cè)壁上,也可以固定在靠近天花板的位置。如果把噴涂機(jī)器人的霧化噴槍改成操作夾具,就成為操作開(kāi)門(mén)的機(jī)器人了,因?yàn)?種機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是一樣的。
機(jī)器人工作臂的運(yùn)動(dòng)方式可以選擇裝配成兩軸或三軸的。雙軸的機(jī)器人配合高速旋轉(zhuǎn)的噴槍,以旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的運(yùn)動(dòng)方式工作,這樣能減少一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸,減輕重量、簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。
機(jī)器人的噴涂工作主要有3種模式:第一種是動(dòng)/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(guò)程中保持靜止。另外一種是流動(dòng)模式,在這種模式下,噴涂物勻速通過(guò)噴涂室。在動(dòng)/靜模式時(shí)機(jī)器人可以移動(dòng),在流動(dòng)模式時(shí)機(jī)器人是固定不動(dòng)的。第三種模式是跟蹤模式,在這種模式下,噴涂物勻速通過(guò)噴涂室,機(jī)械手不只跟蹤噴涂物,而且要根據(jù)噴涂面而改變方向和角度。
在外表面噴涂過(guò)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(yíng)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(kāi)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。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(yíng)成本。
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(duì)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(dòng)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。
由于噴涂車(chē)間的工作環(huán)境惡劣,噴涂機(jī)器人一經(jīng)誕生就取得了眾多用人單位的關(guān)注,隨著新勞動(dòng)法對(duì)勞務(wù)工的保護(hù)加強(qiáng),勞務(wù)工的法律保護(hù)意識(shí)加強(qiáng),噴涂機(jī)器人的普及是不可避免的趨勢(shì)。