汽车涂装作业机器人关键技术分析

汽车涂装作业机器人关键技术分析

Summary：随着设备智能化的推进，制造业对新工厂设备柔性化生产的要求越来越高，汽车涂装生产工艺采用灵活的机器人进行喷涂已成为主流。提高机器人喷涂车身品质，并发挥好机器人喷涂的柔性，已成为汽车制造涂装车间的一个关键课题，即如何在新工厂或更新改造工厂设计规划阶段将机器人喷涂柔性与高质量的要求考虑进去，从源头上提升机器人喷涂品质和生产的柔性化。为提高涂装作业机器人在汽车领域的应用效果，对其结构及功能进行分析，重点围绕涂装作业机器人在汽车领域的仿真技术应用、污染防控技术应用、安全技术应用及防止喷涂串色应用这几个关键技术进行分析，并提出相应的措施方法，使其能够更好的服务于汽车行业，成为汽车行业发展重要的主推力量。Keys：汽车；涂装作业；机器人；关键技术引言汽车涂装作业机器人可进行自动喷涂油漆或其他涂料，在汽车领域被广泛应用。因其高度智能化和喷涂均匀的优点，其在汽车领域占比越来越高。喷涂料多含有危害人体健康的化学成分，如苯、二甲苯等，传统的汽车喷涂采取人工方式，采用这种方式对人体产生极大的危害，涂装作业机器人的出现有效解决了这一问题。同时涂装作业机器人和人工的很大区别在于可有效改善喷涂效果，同时提高工作效率。对车企来说，这就是企业利润的提高，可有效控制生产成本。本文将对喷涂作业机器人结构及功能进行介绍，并针对涂装作业机器人在汽车领域的仿真技术应用、污染防控技术应用、安全技术应用及防止喷涂串色应用这几个关键技术进行分析，并提出相应的措施方法，使其能够更好的服务于汽车行业，使其成为汽车行业发展重要主推力量。1汽车涂装面临的新挑战1.1产品材料多样化、结构复杂化和开发的短周期趋势汽车作为交通运输和出行的重要工具，减轻质量、节约能源、节省使用成本已经成为全球性的可持续发展要求，相关法规日趋完善和苛刻。无论是提高传统汽车的燃油经济性，还是普及电动汽车，面临的一个共同课题就是必须进一步减轻汽车质量。为满足用户不断提高的新需求，多品种短开发周期已经成为主流车企的战略选择。1.2用户需求的个性化和订单的即时交付趋势我国汽车市场的个位数增长已成常态，出现产能过剩，全行业进入发展的转型调整期，以往按预测计划生产的方式，无论是车型品种还是交付周期都无法满足用户的需求。用户个性化定制，按订单顺序生产，即时交付，是生产方式转型的新模式。汽车涂装生产方式要转型，适应（不同车型、不同处理工艺、不同涂层体系、不同颜色、不同图案等）按订单顺序、高效率涂装的要求。1.3日趋迫切的环境友好及高质量发展要求节能环保、持续减少涂装的资源占用和消耗，提高质量和效率，降低成本，一直是涂装技术进步的驱动力，节能环保和资源效率水平是汽车涂装先进性的重要标志。就目前我国汽车涂装发展的水平而言，这方面暂无成熟的经验可供借鉴，面临的是全球共性课题。2汽车涂装作业机器人关键技术2.1仿真技术应用分析喷涂作业机器人在汽车喷涂作业的大量使用，致使机器人仿真技术在该领域得到越来越多技术人员的关注。技术人员通过仿真软件可以进行喷涂作业机器人的选型并进行项目模拟作业，从而评估项目实施的可行性。仿真技术应用可有效解决喷涂奇异点的问题。喷涂作业机器人五轴角度接近于0时，机器人会发生靠近奇点的故障报警,从而造成喷涂停止，这就是常说的喷涂奇异点。而离线程序不仅通过仿真软件可传输给喷涂作业机器人，还能将喷涂作业机器人的内部程序输送给仿真软件，从而在仿真软件中利用信号分析器等工具,定量地分析各种链速波动、喷涂一时停止等喷涂环境下的机器人的轴角度的变化,再现喷涂作业机器人实际工况，从而针对性的针对喷涂奇点问题进行调试,基于这一功能，可解决喷涂奇异点的问题。仿真技术的应用，可使得汽车厂家在现场不停机作业的情况下，真实的模拟实际作业情况，这可有效提高工作效率，为汽车企业带来收益。2.2污染防控技术应用分析（１）调整喷涂作业机器人喷涂角度。喷涂作业机器人雾化器需避免垂直于开门机器人开门挂钩，并且调整开门钩子和汽车表面需喷涂地方叠加位置的喷涂角度，这样喷涂料可以尽可能少的掉在钩子上，降低清洗喷涂钩子的频率，提高生产效率。（２）定期检查车身工装夹具。车身工装夹具在长期使用中，其夹具实际位置会发生变化，这一变化会直接影响开门钩子位置及角度，最终导致喷涂料累积等情况，因此需要定期对工装夹具进行位置的校准。（3）轨道保养。需要定期对轨道的导向块、齿条、毛毡齿轮、直线导轨等零部件进行彻底清洁。当喷涂作业频率增加时，则需要增加喷涂作业的频率。（4）定期检查润滑系统是否运行顺畅。导向块、齿条、毛毡齿轮、直线导轨等零部件都需要配置有单独的润滑系统，相关人员要定期对润滑油箱的液位情况进行确认，当润滑油不够时，要及时添加，保证整个轨道系统的充分润滑，提高轨道的使用寿命。2.3安全技术应用分析（１）人员安全保证。喷涂作业机器人是一个拥有多轴活动关节的工业机器人系统。该系统可分为工作站和工作线，不论哪一种都要求机器人工作区域是相对密闭的环境，该环境内只允许加工件和工装存在其中。目前常采用相应的检测装置检测环境的安全性，如工作人员需佩戴有门磁装置，确保喷涂作业过程中，无人员在内部。同时配有光幕等装置，当在机器运行过程中，有人员进入时，机器人会自动停止作业，保证人员安全。（２）待加工件安全保证。设计人员在工件设计阶段就要考虑喷涂作业机器人如何识别该工件。输送该工件的设备要把工件相应参数发送给喷涂作业机器人，喷涂作业机器人要对工件进行特征点识别，常用的识别方法有光幕识别或者超声波识别，识别后的特征数据与数据库进行对比，如相符则进行喷涂，不相符要及时停止输送工件，避免不安全情况的出现。（３）关联设备安全保证。与喷涂作业机器人关联的设备有待加工件传输设备、消防安全设备、各种温度传感器设备等等。这些设备与喷涂作业机器人进行联锁作业，因此需保证其安全有效。可采用以下措施：待加工件传输设备的安全可采用与喷涂作业机器人电气信号共用的方法，包括待加工零部件的各种参数共享等；温度传感器设备要与喷涂作业机器人共享报警、停止等安全信号；消防安全设备要能够在发出报警信号后，迅速停止喷涂作业机器人作业，避免火灾等情况对机器人的进一步损害。2.4防止喷涂串色应用分析（１）管路清洗人员负责制。清洗管路不能只有一个工人操作，要多个工人同时操作，多次清洗避免管路中存在异物，重点需要清洗过滤器；（２）在喷涂机器人的前端安装Ｙ型过滤器，防止管路中仍然存在金属丝、金属油漆渣等异物，起到双重保护的作用。结束语目前新能源汽车快速发展，加上智能化装备新技术快速推进，使整个汽车制造行业不断转型升级。面对未来设备智能化发展，机器人技术已经得到了广泛的应用。对于车身喷涂工艺来说，新技术、新工艺和新材料的变化势必带动机器人技术的发展，涂装工艺中灵活的、柔性化的机器人喷涂技术日益受到重视，如何让机器人喷涂技术发挥更大作用，需要对机器人喷涂技术的应用不断进行研究和探索，为保证喷涂工艺稳定和喷涂品质打下坚实基础。Reference［1］杨露