某車型噴涂系統(tǒng)仿形開發(fā)過程及工藝參數(shù)的調(diào)試

宋澤宇 付景順

摘 要：從確定機(jī)械臂動(dòng)作過程、現(xiàn)場示教、仿形的編寫、工藝參數(shù)的調(diào)試等方面，闡述了涂裝集成噴涂系統(tǒng)開發(fā)仿形程序的過程。

關(guān)鍵詞：新車型；仿形；工藝參數(shù)調(diào)試

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.13.018

1 集成噴涂系統(tǒng)的介紹

本工廠的涂裝車間采用了色漆噴涂和清漆噴涂組成的集成噴涂系統(tǒng)，整個(gè)集成噴涂系統(tǒng)分為BC站和CC站，BC站噴涂底漆和色漆，CC站噴涂罩光漆。BC1站噴涂水溶性底漆，共6個(gè)機(jī)械臂，省略中涂環(huán)節(jié)節(jié)省了三個(gè)工藝步驟。BC2由BC2內(nèi)噴站和BC2外噴站組成，噴涂色漆，共16個(gè)機(jī)械臂。CC站噴涂罩光漆，由10個(gè)機(jī)械臂組成。工廠涂裝車間的整個(gè)集成噴涂系統(tǒng)由德國DURR公司負(fù)責(zé)建線，于2017年5月投入生產(chǎn)。

2 集成噴涂系統(tǒng)仿形程序的開發(fā)

新車型涂裝機(jī)器人仿形開發(fā)大致可分為以下幾個(gè)流程：確定機(jī)械手臂運(yùn)動(dòng)過程→仿形程序→現(xiàn)場示教→試運(yùn)轉(zhuǎn)→設(shè)置噴涂參數(shù)→工藝參數(shù)的調(diào)整。

2.1 制定機(jī)械手臂的運(yùn)動(dòng)過程

確定機(jī)械手臂的運(yùn)動(dòng)軌跡要滿足集成噴涂系統(tǒng)的特性，同時(shí)還要滿足生產(chǎn)接拍的要求，在滿足這些要求的前提下再確定機(jī)械手臂的行程速度、噴涂的中心點(diǎn)與車身之間距離、往返間距等一些仿形參數(shù)。通過對集成噴涂系統(tǒng)中幾類機(jī)械手臂性能及特點(diǎn)的分析，我們設(shè)計(jì)了機(jī)器人的布局并且定義了每個(gè)機(jī)器人的功能，也就是工作方式噴涂車身的部位。機(jī)械手臂工作的時(shí)間必須要滿足生產(chǎn)節(jié)拍的要求。我們定義機(jī)械臂的工作時(shí)間為，實(shí)際噴涂時(shí)間與跟蹤輸送鏈等待時(shí)間以及旋杯清洗時(shí)間之和。下面我們距離做一說明，比如BC2外噴工作站，R21機(jī)械臂負(fù)責(zé)噴涂頂蓋、立柱、后背門等車身比較高部位的噴涂，R22機(jī)器手臂負(fù)責(zé)機(jī)艙蓋、前翼子板、前后車門的噴涂，R23機(jī)器手臂負(fù)責(zé)后翼子板、后背門下部區(qū)域的噴涂。待確定方形參數(shù)后，在根據(jù)新車型外觀的特征，使用圖形編輯器來設(shè)定機(jī)械手臂的運(yùn)動(dòng)軌跡，如圖1，每個(gè)站的機(jī)械手臂都對稱分布，分別噴涂左右側(cè)的車身。

2.2 編制仿形程序

2.2.1 3D Onsite 介紹

3D-OnSite是德國DURR公司開發(fā)的一款可視化和編程軟件，該軟件設(shè)計(jì)用于進(jìn)行三維圖示、生成和編輯機(jī)器人程序以及輸入相應(yīng)過程數(shù)據(jù)的參數(shù)。3D-OnSite可通過以太網(wǎng)直接與一個(gè)或多 EcoRC2機(jī)器人控制器進(jìn)行通信。機(jī)器人控制器閃存卡、程序文件和過程數(shù)據(jù)表中存儲(chǔ)的機(jī)器數(shù)據(jù)可在線讀取并通過下載進(jìn)行更新。3D Onsite提供的離線模擬示教方式具有與現(xiàn)場示教相同的功能，并且可以實(shí)現(xiàn)編程效率高、避免工作人員受噴漆室油漆污染等優(yōu)點(diǎn)。

2.2.2 編制仿形程序

首先使用3D-Onsite打開并啟動(dòng)一個(gè)E-Talk主程序，路徑設(shè)計(jì)器基于決定以下特性的多邊形定義：噴漆路徑的擴(kuò)展和定位，包括起點(diǎn)和終點(diǎn)以及路徑距離（“路徑”多邊形）單獨(dú)定義的漆刷的有效區(qū)域（“漆刷”多邊形）噴漆區(qū)域和/或噴漆路徑內(nèi)的間隙面（“噴槍”多邊形）不同速度規(guī)范的區(qū)域（“速度”多邊形）對于每個(gè)噴漆程序，一次只能生成一個(gè)“路徑”多邊形。在該“路徑”多邊形內(nèi)，可以定義多個(gè)“噴槍”、“漆刷”和“速度”多邊形?？赏ㄟ^移動(dòng)多邊形基點(diǎn)改變多邊形的擴(kuò)展，從而使其超過噴漆對象的尺寸。定義由圖形控制元素支持的多邊形后（至少“路徑”多邊形必須由操作者預(yù)設(shè)），可以啟動(dòng)路徑生成算法。由操作者執(zhí)行的不同附加規(guī)范以及多邊形邊界之間的交點(diǎn)以EcoTalk語法傳輸，隨后可在EcoRC2控制器上以與在便攜式編程器上手動(dòng)生成程序代碼相同的方式執(zhí)行。由自動(dòng)路徑設(shè)計(jì)器生成的程序可以不受限制地在可視化系統(tǒng)PC或便攜式編程器上以手動(dòng)方式重新進(jìn)行處理。在EcoScreen 3D-OnSite中對自動(dòng)路徑設(shè)計(jì)器生成的程序進(jìn)行模擬。路徑生成算法內(nèi)也會(huì)計(jì)算機(jī)械臂軸7的位置，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)有關(guān)勻速、無顛簸的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的最佳行進(jìn)方式。多邊形定義、起點(diǎn)、終點(diǎn)、參數(shù)等所有設(shè)置均存儲(chǔ)在EcoTalk程序中，并在路徑設(shè)計(jì)器重新啟動(dòng)時(shí)再次可用。EcoTalk程序能夠在EcoRC2操作系統(tǒng)、EcoScreen 3D-OnSite與離線編程系統(tǒng)（RobCAD、IGrip）之間隨時(shí)傳輸。

2.3 現(xiàn)場示教

在完成BC1內(nèi)噴站左邊機(jī)械手臂仿形程序后，將程序輸入機(jī)器人控制系統(tǒng)RPC內(nèi)，對其進(jìn)行現(xiàn)場示教，再離線仿形軌跡偏差進(jìn)行調(diào)整。

2.4 試運(yùn)行

把左邊機(jī)械手臂的程序復(fù)制到右邊，在離線模式下試運(yùn)行一站機(jī)器人，查看是否有左右機(jī)器人不能同步或者機(jī)械手臂之間碰撞等問題。再用同樣的方法設(shè)置其他機(jī)器人站。進(jìn)行現(xiàn)場試運(yùn)行，如果有限位報(bào)警出現(xiàn)，就調(diào)整機(jī)器人姿勢直至報(bào)警消失。

2.5 設(shè)定噴涂參數(shù)

當(dāng)機(jī)械臂在噴涂不同部位使用不同的參數(shù)，通過選擇“Polygon parameter”（多邊形參數(shù)）列表字段中的單個(gè)列表字段條目并對其進(jìn)行編輯，從而定義所需的多邊形參數(shù)。雖然可以選擇編輯順序，但還是建議由上至下地選擇列表字段條目以定義多邊形。如果之后要進(jìn)行編輯，可以單獨(dú)選擇并修改參數(shù)。車型外觀狀態(tài)不同，噴涂流量不同，表1列出不同部位色漆、罩光清漆噴涂流量。

3 漆膜等工藝參數(shù)的調(diào)試

3.1 漆膜厚度的調(diào)試

通過現(xiàn)場調(diào)試的過程中我們發(fā)現(xiàn)通過調(diào)整出漆的流量的方法可以使涂膜的厚度達(dá)到最佳，我們發(fā)現(xiàn)涂膜的厚度與出漆的流量成正比，因此，當(dāng)膜厚偏高時(shí)，我們可以降低出氣流量，而如果漆膜厚度偏低時(shí)，我們可以增高初期的流量使膜厚達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。另外噴涂的高壓對漆膜的均勻性也有一定的影響，當(dāng)噴涂表面漆膜不均勻時(shí)應(yīng)降低電壓，這樣能夠使漆霧均勻的散落在車身的表面。當(dāng)采用以上方法均不能得到較好的漆膜厚度時(shí)，我們需要調(diào)整機(jī)械臂的動(dòng)作過程，比如后背門中心線位置漆膜較厚，研究發(fā)現(xiàn)是因?yàn)樽笥覚C(jī)器人兩槍搭接量過多造成，將左右機(jī)器人槍距拉開后，漆膜厚度隨之降低。所以我們不難發(fā)現(xiàn)，涂裝過程中會(huì)有很多因素影響漆膜，只有在我們調(diào)試過程中持續(xù)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，最終才能達(dá)到最好的漆膜效果。

3.2 涂層橘皮的調(diào)試

下面我們對旋杯的工作原理介紹如下：油漆通過旋轉(zhuǎn)速度很高的噴杯在壓縮空氣的的作用下霧化，并在動(dòng)能和靜電吸附的作用下落在車身表面。理論上，如果如果旋杯轉(zhuǎn)速增加，油漆顆粒會(huì)被分散的更加細(xì)小，涂料在車身表面形成的漆膜會(huì)更細(xì)膩，能有效降低長短波而改善橘皮；但是如果速度超過某個(gè)范圍則會(huì)造成涂料中的溶劑揮發(fā)過快導(dǎo)致涂料顆粒干澀，如果清漆發(fā)生干噴會(huì)導(dǎo)致短波的增加，反而會(huì)加重涂料的橘皮。轉(zhuǎn)速的調(diào)整是重要的措施，轉(zhuǎn)速的調(diào)整需要逐步的實(shí)施，經(jīng)過反復(fù)多次實(shí)驗(yàn)，探索出該新車型機(jī)器人在不同涂料適應(yīng)不同懸杯轉(zhuǎn)速能夠使橘皮效果達(dá)到最佳，如色漆控制在35kr/min左右，清漆懸杯轉(zhuǎn)速控制在40kr/min左右。

4 結(jié)語

集成噴涂系統(tǒng)仿形開發(fā)是車型試制過程中非常關(guān)鍵的部環(huán)節(jié)，將直接關(guān)系到到整車漆膜質(zhì)量和外觀效果是否符合要求。需要掌握機(jī)器人噴涂基本原理，在實(shí)際工作過程中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合現(xiàn)場情況，才能夠新車型仿形開發(fā)過程中高效率地完成工作任務(wù)并達(dá)到預(yù)期的效果。