喷涂机器人大致可以分为机械、工艺和电气3部分，工艺部分对漆面质量影响极为关键。喷涂机器人的工艺由喷涂轨迹、清洗程序、喷涂参数所组成。喷涂轨迹和清洗程序由喷涂机器人厂家编写，喷涂参数由油漆厂家与喷涂机器人厂家共同设置。本文对喷涂轨迹与喷涂参数以及相对应的报警进行介绍。

1 喷涂轨迹

1.1 喷涂轨迹常用设计方式

       喷涂轨迹可以通过在线示教和离线仿真的方式设计。目前*常用的方式是在线示教与离线仿真相结合。先通过离线仿真软件（如DURR公司的3D-onsite、ABB公司的Robot Studio、FANUC公司的ROBOGUIDE）进行程序编写，再利用示教盘在线对程序进行微调。无论是哪种方式，在程序编写之前都需要根据机器人的数量、生产节拍、喷涂面积和甲方要求来规划喷涂区域以及机器人分布。一般来说，两条轨迹之间的距离在80 mm、100 mm、150 mm之间选择。喷涂速度在300 mm/s、350 mm/s、400 mm/s、450 mm/s、500 mm/s之间进行选择，机器人雾化器距离车身的距离一般设定为200 mm或220 mm，并垂直车身表面。机器人速度和轨迹距需要根据汽车厂对重叠率以及生产节拍的要求进行选择。

1.2 程序介绍

        下面将对DURR喷涂机器人外板喷涂的轨迹程序进行说明。用3D-onsite打开喷涂程序，3D-onsite上的图形编辑器、程序编辑器和漆刷编辑器是一一对应关系，即当其中一种编辑器发生变化时另外两种编辑器会随之发生变化。在3D-onsite上可以形象地进行程序编写、车型模拟、工艺参数修改等操作。下面主要介绍DURR喷涂机器人的程序格式。

RESELECT（R11） 选择机器人
SETOBJECT（车型） 选择车型
WAITCONVEYOR（） 等待输送位置
TACKING（ON） 车身追踪
WAITPAINTPOSITION（） 等待喷涂位置
CALL （） 调用喷涂子程序
TRCKING（OFF） 关闭车身追踪
REDSELECT（R11） 释放机器人

          程序解释：“RESELECT”指令选择机器人与“REDSELECT”释放机器人所对应，选择需要编程的机器人。用“SETOBJECT”指令选择需要喷涂的车型。“WAITCONVEYOR”指令后是数值，是指当车身到达指定位置后，喷涂机器人开始动作，此数值是根据入口ZONESTRAT开关位置、清洗程序时间、输送链速计算得出。为了确保车身到达机器人起枪位置之前机器人已经完成清洗、油漆加载等动作，需要在3D-onsite软件上设置Conveyor Stop的数值，此数值必须小于WAITCONVEYOR数值。“TACKING（ON）”指令是开启车身追踪，与“TRCKING（OFF）”所对应，此指令开启后机器人会随着车身的移动而移动。“WAITPAINTPOSITION”指令是等待喷涂位置，当车身位置到达WAITPAINTPOSITION数值时，机器人调用喷涂子程序（喷涂车身部件程序），在喷涂子程序中会设置机器人的速度、加速度（ACC）、工具（SET TOOL）等。

2 工艺参数

       刷子表上的工艺参数包括吐出量、成型空气、高压、旋杯转速4个部分，这4个工艺参数都可以在一定程度上影响漆面品质。吐出量决定漆膜厚度，成型空气决定漆雾大小，高压决定油漆上漆率，旋杯转速决定油漆雾化程度。只有在这4个工艺参数合理搭配下才能得到较好的漆面品质。为了提高漆面品质，减少生产成本，通常会采用调整工艺参数的方法来减少漆膜弊病。

2.1 吐出量

       整车膜厚的要求决定了机器人的吐出量大小，吐出量代表喷涂机器人喷涂流量，吐出量主要影响漆面的遮盖力、流挂极限以及整车外观。吐出量一般设置为200~400 mL/min，但是在棱角、门把手、流水槽处的流量设定比较小，需要根据具体情况进行设置。机器人的吐出量是通过机器人二臂上的齿轮泵进行计量，齿轮泵的准确性对吐出量的影响极为关键，所以需要定期对齿轮泵进行流量标定，如果齿轮泵的设置数值与实际数值之间偏差超出10％，则需要检查维修或者更换齿轮泵。而DURR喷涂机器人ECORPE033型号下机器人齿轮泵的寿命一般为2~3 a，在生产过程中关于齿轮泵的报警主要为以下5个方面，见表1所列。 2.2 成型空气

       成型空气的作用是控制喷涂扇面，喷涂扇面决定着重叠率，重叠率越高，膜厚就会越均匀。但并不是重叠率越高漆面质量就会越好。在同样的条件下，重叠率越高，机器人喷涂速度就会越快，上漆率就会越低，喷漆室体内的风速对漆雾影响越明显，漆膜弊病越多。目前汽车厂使用的重叠率是有50%、66%、75%、83%等，如图1所示，*常用的是66%和75%。
重叠率与扇副之间的关系：重叠率=（1-轨迹距/扇副）x100%。

       根据汽车厂要求的重叠率与轨迹距计算出扇副，通过扇副试验计算出成型空气数值。成型空气的数值不是一成不变的，在喷涂边角位置或者门框部位需要改变成型空气的数值。成型空气的数值会随着吐出量的变化而等比例变化。
成型空气是通过DURR喷涂机器人的气控柜提供的气源，经过机臂一中的LL比例阀调节，送入涡轮中，再由成型空气孔喷出。所以为了避免成型空气设置值与实际不一致，我们通常会清理成型空气环并定期做扇副试验。如果扇副试验不合格，则需要对空气供应管路和LL比例阀进行排查。

2.3 高压

        喷涂机器人的高压决定着油漆的上漆率，电流或电压越大，油漆的上漆率越高。油漆是通过机器人的高压控制器和高压发生器带上电荷，这样油漆与车身之间就会形成电流回路。

        油漆的特性决定了喷涂机器人的加电方式。水性漆采用外加电机器人，油性漆采用内加电机器人。外加电机器人设置电流，内加电机器人设置电压，电压一般设置为70 kV，电流一般设置为300~400 μA。电压/电流设置完成后基本不会再改变。外加电机器人是通过雾化器上的放电环电离周围的空气，再通过空气电离油漆粒子间接让油漆带电。内加电机器人通过高压线缆让二臂中油漆管路周围的金属带电，进而电离油漆粒子，油漆在二臂管路中就会带上电荷。

       无论是哪种加电方式，高压控制器都会为高压发生器提供电源，输出控制信号。高压发生器会给高压控制器一个反馈信号，高压控制器与高压发生器之间形成了一个闭环控制。如果高压控制器设置的电压与高压发生器输出的电压差距较大，则高压控制器会通过SERCOS网络将故障发送至RPC中，RPC会在上位机界面上发出报警，图2为SERCOS网络环。引起高压报警的因素主要有：1）喷漆室体中内湿度过高；2）雾化器距离车身太近，滑橇偏移会导致雾化器距离车身过近；3）线路虚接，高压控制器与高压发生器之间的线路，高压控制器的SERCOS网络环虚接；4）外加电机器人放电针和静电环之间凡士林较少，凡士林被击穿；5）高压发生器与高压电缆之间的凡士林被击穿；6）高压电缆在高压发生器内的深度不够，DURR喷涂机器人要求的深度是80 mm；7）硬件损坏，例如：高压发生器、高压控制器、高压电缆、放电针损坏等。


2.4 旋杯转速

2.4.1 旋杯转速影响

       喷涂机器人旋杯转速是油漆雾化的关键参数，旋杯转速的设置是根据油漆的特性、设备的能力以及现场的工艺决定的。具体数值要通过油漆厂家与设备厂家共同试验得出。一般情况下，中涂漆旋杯转速为40 000~45 000 r/min，色漆旋杯转速为45 000~50 000 r/min，清漆旋杯转速为45 000 r/min。

油漆是通过旋杯的高速转动进行雾化，对于金属漆来说，雾化程度越高油漆内的金属粉排列越规则，漆面外观越好。在旋杯高速旋转时产生的离心力将油漆雾化成直径为20~50 μum的小漆滴。旋杯转速越高，漆滴的直径越小，漆膜的平滑度越好，光泽度越高。但是如果旋杯转速过高，漆滴直径过小，雾化过细，漆雾损失严重，风速敏感，降低涡轮使用寿命，同时喷涂在被涂物上的油漆越干，漆面就会出现橘皮的品质问题。

2.4.2 旋杯转速驱动原理和检测原理

       旋杯转速驱动原理：驱动空气由气控柜提供，经过机器人本体一臂中ML比例阀的调节到达雾化器中的涡轮处，驱动涡轮轴承带动旋杯动作。转速检测原理：涡轮轴承上均匀分布着四组对称的面，每组都有一个光面和一个暗面，轴承转动1圈可以有4组光暗出现，进而形成光信号，光信号经过光波导管、光纤传送到机器人本体一臂下的光电转换器中，经过光电转换器转换成电信号，随后电缆将电信号传递给ML比例阀中形成转速反馈。ML比例阀将设定的旋杯转速与实际反馈回来的旋杯转速进行对比，进而通过调整驱动空气的压力以及BR电磁阀来调整旋杯转速。另外如果需要旋杯转速骤降，则DURR机器人会通过RPC发出信号经过SERCOS网络到达ML比例阀，ML比例阀通过控制BR电磁阀达到旋杯转速骤降的目的。

常见的旋杯转速报警见表2。

       汽车漆面品质决定车身品牌价值。想要得到漆面光滑、膜厚均匀、无漆膜弊病的车身表面涂层，就必须严格按照要求对喷涂机器人进行维护保养，定期更换机器人衣服，避免由于设备问题引起的漆面弊病。同时也需要不断的优化喷涂轨迹与工艺参数，减少漆膜弊病。

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