机器人涂装系统的应用

　　生产实践清楚地证明，只有与实践相结合的设计，才是好的设计，才能被广泛推广和应用。所以我们在设计机器人涂装系统时必须降低设备的复杂程度,否则很难得到实际的推广和应用。在目前全球一体化的市场形势下，设计产品时更需要全面考虑各种相关的因素。我们生产的机器人涂装系统不仅要在发达国家使用，也必须能够在中国和印度这些新兴的市场中得到推广应用。

　　新的机器人涂装系统在技术上是非常先进的，不仅可以对车辆的内外表面进行全自动的喷涂，而且能保证极高的涂装质量。目前系统地绝缘已经发展到可以让水性基的油漆进行直接上电式喷涂，而且，对车辆内部可以进行静电喷涂。

　　对于很多人来说评价一个设备系统的最终标准就是生产效率。这个标准对于机器人涂装系统就显得更加重要和严格，当然这对经济和环境的发展都会有好处。然而由于系统具有了新的先进的功能，必然会使得设备变得非常复杂，需要由训练有素的工作人员操作和维护它们。这在推广应用时就成了一个问题，而且在新兴国家更为突出。出于这个原因我们必须找出办法，在提高生产效能的同时降低复杂程度。本文所述的实例就说明了实现这两个目标并不互相矛盾。

瘦身——机器人的运动轴简化

　　提到涂装机器人就必然谈到它的运动轴和有关的性能，包括是否容易进入喷涂位置，在已有的喷涂间里安装时是否方便合算，占用空间大小，是否节约生产成本等等。涂装机器人既可以应用于工件静/动的喷涂模式也可能应用于工件移动的喷涂模式。在前种模式中机器人必需增加一个运动轴，在后种模式中由于车体连续地通过喷涂区，机器人就不需要另设运动轴。

　　出于这个原因，在杜尔公司最近的一些大订单中就不包括七轴的机器人。这样就能减少业主的投资成本，同时也在很多方面降低了设备的复杂程度。不仅简化了运动控制系统的编程，而且因为没有了故障率较高的可移动电缆，使得维护工作也变得简单了。

 
图1：以移动模式工作的机器人涂装站，由两台悬挂的机器人进行外表面喷涂。

　　还有像这种类似的情况就是，手轴部分可以选择用两轴而不是三轴，来连接产生匀称的雾化喷涂扇面的高速旋转的雾化器设备。这样不仅简化设备结构，而且只需两个轴的驱动系统就可以了。

采用集成式换色技术

　　先进的应用技术也具有提高效率的巨大潜力。其中一个就是减少换色时的损失。现在技术上和应用上，换色装置已经与雾化器的距离相当近了，我们怎样来实现进一步的节能降耗呢？答案就是：把换色装置整合在雾化器里面！

　　杜尔公司生产的用于涂装车身的EcoBell2系统就应用了集成式换色技术。该系统采用EcoBell2 ICC型雾化器，在这种雾化器中安装了集成式换色装置，这个装置可以转换7种颜色，每种颜色的涂料都通过一个单独的计量泵供应。这些计量泵不需要清洗，所有的计量泵通过一个气动切换离合器连接到伺服马达，这样这个多泵的系统实际上只需要一个伺服马达。如果需要系统的颜色超过7种时，还可以外接附加的换色装置。

图2：在西班牙巴塞罗那的尼桑公司使用了新型雾化器。

图3：带集成式换色装置的新型雾化器（左）和外部的上电系统。

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　　采用集成式换色系统在换色过程中能大幅度降低涂料和清洗剂的消耗，这样做虽然稍微增加了设备的复杂程度，但与其带来的好处相比则是微不足道的了。采用普通雾化器换色时一般要消耗40毫升涂料，采用新型雾化器更换涂料时其消耗量可以降到6毫升。这使得不仅涂料的消耗量降低了85%，而且清洗剂的消耗量也有同样程度的降低。

　　让我们来以有8个机器人喷涂的色漆底漆站为例，估算一下集成式换色技术在实际生产过程中的效益。如果采用传统的换色系统每换一次色要消耗近320毫升涂料，而涂装一个车体所用涂料的总量约为1040毫升（以涂装面积9m²计算，体积固化比为25%，着漆率为75%），这就是说换色过程中的涂料消耗超过了喷涂用涂料的30%。这样，颜色的使用频率和颜色的多少就决定了换色的损失，如果我们现在要把换色的损失降低一半，而不是用我们的新型EcoBell2 ICC系统，如此大的节约量如果想通过提高着漆率来实现的话，就必须将着漆率在现在的基础上再提高15%，显然这样高的比例用目前的技术是根本达不到的。

　　在降低涂料消耗的同时，集成式换色系统还能把换色的时间从12秒减少到6秒，减少了一半的时间。这就意味着能缩短涂装每个工件的周期，据统计这相当于增加了5%的生产能力。如果一个工厂每小时涂装30台车辆，每天工作20小时，就是每天能多涂装30台车辆。

提高内喷和细节喷涂的着漆率

　　虽然采用静电旋杯喷涂车内表面比空气喷枪喷涂提高了着漆率，但水基涂料运用静电喷涂，就必须保证设备的电绝缘性，这就大大增加了设备的复杂程度和成本。由于这个原因，很多生产厂家不得不放弃了静电喷涂技术，着漆率又降回到传统空气喷枪的水平。

　　采用新的钟形旋杯式雾化器和定形气流环技术能很容易地聚集喷射的涂料，大幅度提高着漆率，使气动雾化器以一种全新的方式工作。杜尔公司的EcoBell系列产品就是这种新型雾化器，用于内喷涂生产时平均提高着漆率15%，已经成功应用于很多项目中。采用这种雾化器时就不需要静电加电和系统绝缘，设备相对简单多了。

　　提高喷涂的着漆率不仅能节约涂料的用量，还有另外一个重要的作用。由于减少了喷涂过程中的“不粘附喷涂物”，生产环境变得更为清洁了，这在环境保护越来越重要的今天显得犹为重要。此外设备的清洗间隔时间也可以延长，又进一步提高了生产能力。

　　聚集喷射涂料的特点使EcoBell 2 HD型雾化器还可以应用于其它场合，如喷涂塑料的装饰部件。这种部件往往形状复杂，而且只有很小的面积需要喷涂。由于这种雾化器具有高度的灵活性，所以能够适应部件复杂的外形，有效地进行喷涂。

图4：EcoBell2 HD型雾化器，可用于静电或非静电式内部喷涂。

 
图5：图中的曲线表示在汽车发动机的机舱内喷涂时雾化器的运动轨迹。

 
图6：EcoBell 2 HD新型雾化器喷涂塑料装饰件时能达到很高的着漆率。

总结

　　以上这些例子说明了采用机器人涂装系统时如何能够在尽量降低设备复杂程度的条件下提高生产效能。以一个每天涂装1000台车体的工厂为例，以每个车体的涂装面积为9m²计算，如果生产效能提高1%就意味着每台车体降低成本3欧元，这还不包括减少设备维护量所带来的节约。

　　我们设计机器人涂装线的原则就是尽量采用必要的先进技术和设备来满足客户个性化的需求。

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