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噴涂機(jī)器人設(shè)計(jì)時(shí)與其他設(shè)備之間的關(guān)聯(lián)

分類：行業(yè)新聞
作者：
來源：
發(fā)布時(shí)間：2018-03-29
訪問量：0

【概要描述】在汽車涂裝生產(chǎn)線的規(guī)劃設(shè)計(jì)中，與噴涂機(jī)器人直接有關(guān)的包括與其他設(shè)備（輸送系統(tǒng)、輸調(diào)漆系統(tǒng)等）之間的連鎖、與室體（噴漆室）配合、工作界面分工及其他設(shè)計(jì)、控制要求...

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噴涂機(jī)器人設(shè)計(jì)時(shí)與其他設(shè)備之間的關(guān)聯(lián)

分類：行業(yè)新聞
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發(fā)布時(shí)間：2018-03-29
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詳情

在汽車涂裝生產(chǎn)線的規(guī)劃設(shè)計(jì)中，與噴涂機(jī)器人直接有關(guān)的包括與其他設(shè)備（輸送系統(tǒng)、輸調(diào)漆系統(tǒng)等）之間的連鎖、與室體（噴漆室）配合、工作界面分工及其他設(shè)計(jì)、控制要求等，并要滿足規(guī)劃設(shè)計(jì)所使用的油漆特性和對(duì)壓縮空氣質(zhì)量要求等。在對(duì)機(jī)器人選型、設(shè)計(jì)前，必須對(duì)生產(chǎn)線設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（生產(chǎn)產(chǎn)品、節(jié)拍、節(jié)距、最大車型尺寸、最大噴涂面積等）、工藝要求及人性化設(shè)計(jì)方面進(jìn)行綜合考慮，使機(jī)器人與其配套系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)工作最佳化和合理化。

本文以DURR 噴涂機(jī)器人為例，簡(jiǎn)單介紹規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)機(jī)器人系統(tǒng)與其他設(shè)備之間的關(guān)聯(lián)，同時(shí)對(duì)其工作界面分工、接口以及要求等方面進(jìn)行說明。

1 機(jī)器人與相關(guān)系統(tǒng)之間的連鎖

連鎖可分為機(jī)械和電氣連鎖，機(jī)器人與相關(guān)系統(tǒng)之間的連鎖就是電氣連鎖，電氣連鎖包括硬接線和軟接線連鎖。硬接線方式即傳統(tǒng)的接線方式，靠元件的輔助接點(diǎn)和導(dǎo)線連接來實(shí)現(xiàn)。硬接線系統(tǒng)具有可見的接線、接線端子、測(cè)試點(diǎn)。相對(duì)硬接線控制，采用先進(jìn)的可編程控制器、計(jì)算機(jī)的軟連接編程控制等就是軟接線。機(jī)器人采取的連鎖信號(hào)主要包括：與輸送系統(tǒng)的運(yùn)行信號(hào)、正常信號(hào)和急停信號(hào)；與噴漆室供排風(fēng)系統(tǒng)的供排信號(hào)；與消防系統(tǒng)的噴房消防正常信號(hào)。它們之

間的連鎖不僅有硬接線連鎖，而且有軟接線連鎖。涉及安全連鎖信號(hào)，通常采用硬接線連鎖。

2 機(jī)器人與輸送系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)

2.1 電氣及其通訊

機(jī)器人與輸送系統(tǒng)之間除正常的安全連鎖信號(hào)外，還有普通的信號(hào)交換、通訊，包括安裝在輸送鏈上的編碼器信號(hào)、車身（或噴涂物）在輸送鏈上的相對(duì)位置、產(chǎn)品（車身或噴涂物）型號(hào)和顏色（油漆代碼）等。

1）產(chǎn)品和顏色信息識(shí)別系統(tǒng)：要求系統(tǒng)具備自動(dòng)和手動(dòng)2 種工作模式。當(dāng)產(chǎn)品數(shù)據(jù)無效或遺失時(shí)，可以用機(jī)器人系統(tǒng)的上位機(jī)手動(dòng)操作進(jìn)行選擇；當(dāng)發(fā)生問題時(shí)，通過操作臺(tái)上的人機(jī)界面可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品、顏色的輸入。噴涂系統(tǒng)可以識(shí)別輸送系統(tǒng)所發(fā)過來的空滑撬代碼，自動(dòng)調(diào)整至非噴涂狀態(tài)。

2）顏色驗(yàn)證：如果機(jī)器人系統(tǒng)接收到與定義不符的顏色代碼，系統(tǒng)將報(bào)錯(cuò)，提醒工作人員處理。

3）產(chǎn)品信息：產(chǎn)品的型號(hào)和顏色信息由輸送系統(tǒng)負(fù)責(zé)及時(shí)地傳輸給機(jī)器人系統(tǒng)，機(jī)器人系統(tǒng)負(fù)責(zé)接收并識(shí)別輸送系統(tǒng)傳輸過來的信號(hào)。機(jī)器人與輸送系統(tǒng)的連鎖及通訊信號(hào)由機(jī)器人自行控制。當(dāng)輸送裝置停止時(shí)，機(jī)器人會(huì)停止動(dòng)作；當(dāng)輸

送裝置再次運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)器人將于其上次停止的地方繼續(xù)恢復(fù)工作，軟件系統(tǒng)不會(huì)發(fā)生重啟動(dòng)故障報(bào)警，并能繼續(xù)進(jìn)行從停止點(diǎn)起的仿形以及運(yùn)動(dòng)程序。

2.2 輸送系統(tǒng)

要求車身放在滑橇/ 輸送系統(tǒng)上的位置必須保證不變；輸送系統(tǒng)工作時(shí)必須不晃動(dòng)以保證完美的噴漆；總公差由輸送系統(tǒng)、車身、滑橇和基礎(chǔ)組成，通常系統(tǒng)允許公差≤±10.0 mm，否則將直接影響漆膜厚度和噴涂質(zhì)量。

2.3 工作界面分工

1）機(jī)器人系統(tǒng)在輸送鏈驅(qū)動(dòng)軸外伸部分安裝編碼器及編碼器防護(hù)罩、安裝支架，檢測(cè)輸送鏈與機(jī)器人的連鎖運(yùn)動(dòng)。機(jī)器人系統(tǒng)負(fù)責(zé)與輸送系統(tǒng)的連鎖裝置，并自行接取輸送系統(tǒng)信號(hào)（含工件輸送系統(tǒng)運(yùn)行、急停、準(zhǔn)備就緒等信號(hào)）。

2）機(jī)器人系統(tǒng)需明確跟蹤編碼器安裝要求（安裝位方式等），而輸送系統(tǒng)需提供輸送鏈驅(qū)動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)速度、相關(guān)圖紙及尺寸。同時(shí)要求輸送鏈驅(qū)動(dòng)電機(jī)外伸軸有中心定位孔，以便于跟蹤編碼器的安裝。

3）針對(duì)電氣連鎖、通訊信號(hào)交換，如通信協(xié)議不一致，需要提供轉(zhuǎn)換器、放線及信號(hào)連鎖具體是機(jī)器人系統(tǒng)負(fù)責(zé)還是輸送系統(tǒng)負(fù)責(zé)，可根據(jù)實(shí)際情況自行規(guī)定（以下機(jī)器人與噴漆室供排風(fēng)系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、輸漆調(diào)系統(tǒng)等工作界面分工同理），通常采用“誰(shuí)用誰(shuí)取誰(shuí)放線”等原則。

2.4 機(jī)器人與輸調(diào)漆系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)

1）涂料

涂料系統(tǒng)溫度必須保持恒定，其溫度控制范圍為（22±2）℃，同時(shí)針對(duì)不同的涂料著重點(diǎn)不同，如水性涂料的黏度、溶劑型涂料的電阻率。涂料種類可分為水性油漆、溶劑型涂料、高黏度油漆等。不同的涂料所要求輸送到噴漆室壁板（與機(jī)器人涂料管路對(duì)接）的壓力不同，同時(shí)要求涂料壓力穩(wěn)定、無脈動(dòng)。涂料要同時(shí)滿足每個(gè)霧化器的最大消耗量，包括噴涂和預(yù)加載時(shí)霧化器最大消耗量，其中涂料循環(huán)速度必須可調(diào)，以便更好地滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)的需要。

2）清洗劑

清洗劑（即去離子水、溶劑）輸送到噴漆室壁板所需的壓力要滿足實(shí)際需要，同時(shí)要求清洗劑壓力穩(wěn)定、無脈動(dòng)，并滿足每個(gè)霧化器的最大消耗量。為了實(shí)現(xiàn)高效的清洗效果，它必須保證所用供漆

的清洗劑有一個(gè)充分溶解所有涂料材料并應(yīng)用于整個(gè)涂料系統(tǒng)。之后，涂料可分為相應(yīng)的清洗程序，清洗程序和清洗時(shí)間不同。

3）明確涂料顏色數(shù)量，減少清洗劑和溶劑浪費(fèi)噴涂站通常分為底漆（中涂）站、色漆站、清漆站，需明確各站機(jī)器人數(shù)量、涂料循環(huán)方式（單線循環(huán)系統(tǒng)、兩線循環(huán)系統(tǒng)、三線循環(huán)系統(tǒng)等）、涂料（顏色）數(shù)量、清洗劑數(shù)量以及廢溶劑回流線等。既要滿足設(shè)計(jì)和使用要求，又要避免浪費(fèi)。

2.5 工作界面分工

1）機(jī)器人所使用的涂料、清洗劑（含霧化器自動(dòng)清洗裝置所用的清洗劑）由輸調(diào)漆系統(tǒng)負(fù)責(zé)連接至噴漆室內(nèi)壁板處的球閥接口處，機(jī)器人負(fù)責(zé)接至機(jī)器人管路、部件的提供以及安裝。

2）為了更好地滿足涂裝生產(chǎn)線的柔性化生產(chǎn)，規(guī)劃的噴涂顏色不能滿足實(shí)際需要，通常要求機(jī)器人系統(tǒng)為每臺(tái)機(jī)器人預(yù)留、安裝一套包含清洗劑、涂料、壓縮空氣快速接頭以及相應(yīng)管路，用于噴涂小系統(tǒng)供給的涂料，更好地滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要。

3）如果要求具備廢溶劑回收功能，需由機(jī)器人系統(tǒng)提出廢溶劑收集盒及霧化器自動(dòng)清洗裝置的位置和接口尺寸，以便廢溶劑回收設(shè)備安裝和回收。

3 機(jī)器人對(duì)噴漆室要求和對(duì)地電阻

3.1 對(duì)噴漆室要求

噴漆室具備正常噴涂的條件即噴漆室內(nèi)相對(duì)濕度、溫度和風(fēng)速均要達(dá)到設(shè)計(jì)要求，其中相對(duì)濕度需針對(duì)具體的涂料，如對(duì)溶劑型涂料、水性涂料等，其相對(duì)濕度要求不同。

3.2 對(duì)地電阻

通常包括車身與大地之間的電阻；兩個(gè)部件之間的電阻（塑料或金屬部分）；白車身（待噴涂）與大地之間的電阻；2 個(gè)單獨(dú)的部件之間的電阻（塑料或金屬部分）；滑橇（待噴涂）與大地之間的電阻；噴漆室的每個(gè)點(diǎn)和輸送系統(tǒng)的對(duì)地電阻。其中必須注意的是所有部件安裝在車身或滑橇上噴涂時(shí)必須具有導(dǎo)電性。

3.3 信號(hào)連鎖

機(jī)器人系統(tǒng)與噴漆室供排風(fēng)系統(tǒng)連鎖：當(dāng)噴房供排風(fēng)系統(tǒng)沒有正常運(yùn)行時(shí)，機(jī)器人系統(tǒng)要有相應(yīng)的報(bào)警和相應(yīng)的動(dòng)作。機(jī)器人系統(tǒng)與消防系統(tǒng)連鎖：當(dāng)消防系統(tǒng)發(fā)出火警信號(hào)時(shí)，機(jī)器人系統(tǒng)應(yīng)停止相應(yīng)的動(dòng)作，切斷高壓電源、運(yùn)動(dòng)軸電源，關(guān)閉涂料、溶劑、壓縮空氣管路，并發(fā)出報(bào)警指示。

3.4 工作界面分工

3.4.1 機(jī)器人基礎(chǔ)

機(jī)器人系統(tǒng)在詳細(xì)設(shè)計(jì)時(shí)，機(jī)器人需將動(dòng)靜載荷要求及具體安裝位置等詳細(xì)資料提供給噴漆室設(shè)計(jì)方，以便對(duì)室體進(jìn)行設(shè)計(jì)。負(fù)責(zé)噴漆室室體設(shè)計(jì)、制作、加工、安裝的過程包含機(jī)器人基礎(chǔ)，同時(shí)要求符合機(jī)器人所提供的負(fù)載、安裝位置、大小尺寸和高度。

3.4.2 人身安全及危險(xiǎn)防御

每一個(gè)機(jī)器人站點(diǎn)室體的出入門上都設(shè)置一個(gè)急停安全開關(guān)，并與自動(dòng)噴涂系統(tǒng)相連鎖，保證人員處于室體之外。機(jī)器人區(qū)域進(jìn)口及出口配備有光柵屏蔽開關(guān)，每個(gè)安全開關(guān)都必須接入每個(gè)自動(dòng)系統(tǒng)控制器。激活任何室體內(nèi)任何一個(gè)安全線路，便可以停止室內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行，中斷噴涂程序。在停止的地方重新啟動(dòng)系統(tǒng)不影響噴涂的質(zhì)量（發(fā)生急停時(shí)除外）。

機(jī)器人系統(tǒng)部分配套設(shè)備需安裝于噴漆室室體上，這就需要機(jī)器人系統(tǒng)將安裝在噴漆室室體上的各安全開關(guān)、配套設(shè)備的安裝位置、尺寸等詳細(xì)資料提供給噴漆室設(shè)計(jì)方，以便于對(duì)室體進(jìn)行設(shè)計(jì)、預(yù)留，確保機(jī)器人系統(tǒng)安裝在噴漆室上的設(shè)備滿足使用要求。

4 機(jī)器人對(duì)壓縮空氣的要求

1）壓縮空氣壓力、位置、消耗量機(jī)器人系統(tǒng)需明確所有機(jī)器人及配套設(shè)備供氣動(dòng)態(tài)壓力（通常為0.6 MPa）大小，以及每小時(shí)所消耗的壓縮空氣使用點(diǎn)的體積（Nm3/h）和總的體積（Nm3/h）。

2）壓縮空氣質(zhì)量

因空壓機(jī)輸出的壓縮空氣是不干凈的，除了含有水（包括水蒸氣、凝結(jié)水）和懸浮物外，還有油（包括油霧、油蒸氣）。這些污染物對(duì)提高生產(chǎn)效率、降低運(yùn)行成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量是不利的，因此在壓縮空氣供應(yīng)到機(jī)器人及配套設(shè)備之前就需要進(jìn)行一系列的干燥凈化處理。其中壓縮空氣質(zhì)量等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)ISO 8573.1 把壓縮空氣中的污染物分為固體雜質(zhì)、水和油，對(duì)于機(jī)器人所需的噴霧空氣質(zhì)量具體要求如下：

①壓力露點(diǎn)（即干濕程度）≤- 20 ℃，可通過干燥器來達(dá)到；②殘余含塵量（即塵埃粒徑和濃度）≤0.1mg/m3（對(duì)應(yīng)粒徑為0.1 μm），可通過過濾器來達(dá)到；③殘余含油量（即單位體積壓縮空氣含油質(zhì)量多少）≤0.01 mg/m3，通過過濾器來達(dá)到。因壓縮空氣質(zhì)量的高低直接影響投資和生產(chǎn)費(fèi)用的高低，所以應(yīng)該避免過高的質(zhì)量要求。使用干燥的及相應(yīng)無塵和無油的壓縮空氣較為經(jīng)濟(jì)實(shí)用，這樣可以避免油、水或冰以及灰塵引起機(jī)器人本體及元器件等多種故障，并可避免廢品發(fā)生及生產(chǎn)停頓。

3）接入機(jī)器人、電離站等所需的壓縮空氣管路接口，通常以螺紋標(biāo)準(zhǔn)符合DIN / ISO 228 標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)。

4）工作界面分工公用動(dòng)力將提供符合機(jī)器人系統(tǒng)要求（壓力、流量、質(zhì)量等）的0.6 MPa壓縮空氣，并負(fù)責(zé)將符合條件的壓縮空氣引入每個(gè)機(jī)器人的氣動(dòng)柜（具體工作界面分工可視情況而定）；如機(jī)器人系統(tǒng)需要高于0.6 MPa的壓縮空氣，則由機(jī)器人提供壓縮空氣增壓裝置，并能滿足使用需求。另外要求機(jī)器人的氣動(dòng)柜內(nèi)設(shè)有過濾器、調(diào)壓器和壓力表等，以進(jìn)一步確認(rèn)壓縮空氣是否達(dá)到實(shí)際使用要求。

5 其他設(shè)計(jì)、控制要求

5.1 供電要求

機(jī)器人系統(tǒng)根據(jù)機(jī)器人的數(shù)量（包含各個(gè)機(jī)器人站的消耗量和連接量）和配套設(shè)備提出具體供電要求，以便滿足現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備正常運(yùn)行。

工作界面分工：通常是公用動(dòng)力提供一路滿足要求的380 V 三相五線電源到機(jī)器人系統(tǒng)主電控柜（具體工作界面分工可視情況而定），機(jī)器人系統(tǒng)內(nèi)部供電自行分配或到此點(diǎn)接取電源，并負(fù)責(zé)此點(diǎn)后的所有電路的提供及連接。

5.2 中控室信息

要求所有噴涂機(jī)器人站與中控室有信息交換，即這些設(shè)備的上位機(jī)要連入設(shè)備控制以太網(wǎng)，允許相關(guān)人員在中控室或其他監(jiān)控站能夠監(jiān)控噴涂機(jī)器人站具體機(jī)器人的運(yùn)行狀態(tài)和報(bào)警信息。

機(jī)器人系統(tǒng)負(fù)責(zé)在機(jī)器人站控制柜內(nèi)提供一個(gè)RJ45 以太網(wǎng)接口，并在PLC 程序中準(zhǔn)備好機(jī)器人站狀態(tài)信息和基本故障信息的數(shù)據(jù)塊，由中控自行讀取，其他均由中控室負(fù)責(zé)。

5.3 車型識(shí)別防錯(cuò)系統(tǒng)

為了確保車身的信息準(zhǔn)確無誤，機(jī)器人系統(tǒng)應(yīng)在底漆（中涂）線、面漆線入口各設(shè)有一個(gè)產(chǎn)品識(shí)別系統(tǒng)，該系統(tǒng)將數(shù)據(jù)傳送至控制器，同時(shí)與輸送系統(tǒng)所傳輸給機(jī)器人系統(tǒng)的產(chǎn)品型號(hào)進(jìn)行比對(duì)，如果一致，將正確調(diào)用機(jī)器人噴漆仿型、噴漆參數(shù)；否則系統(tǒng)將報(bào)錯(cuò)，提醒工作人員處理。

6 結(jié)語(yǔ)

通過了解和掌握涂裝噴涂機(jī)器人系統(tǒng)與其他設(shè)備、室體之間的關(guān)聯(lián)，為汽車涂裝生產(chǎn)線中機(jī)器人系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)工作起到關(guān)鍵性的作用，直接影響、制約生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量和投資成本。根據(jù)生產(chǎn)線規(guī)劃設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、工藝要求及機(jī)器人系統(tǒng)與關(guān)聯(lián)設(shè)備、室體之間的密切配合，明確他們之間連鎖、工作界面、接口以及要求的分工。及時(shí)有效、合理分工、相互配合處理解決和完善設(shè)計(jì)中關(guān)聯(lián)設(shè)備問題，機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)才得以完善。

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