涂装喷涂机器人换色系统及影响

为提高汽车涂装的品质和涂料的利用率，减少汽车喷涂过程中涂料对人的伤害，现在汽车涂装普遍采用喷涂机器人进行喷涂，涂装生产线基本实现了无人化自动喷涂。伴随着人们对汽车产品需求的多样化，单条生产线多车型、多颜色喷涂的混流化程度不断提高，在一定的生产节拍内，需要尽可能减少机器人换色和清洗的时间，为保证喷涂质量，对于机器人换色和清洗的要求也越来越高。

一：喷涂机器人换色系统及原理

1.1 喷涂机器人换色块结构

喷涂机器人换色是通过换色阀组实现的，换色阀组安装在机器人的大臂内，比较靠近机器人的雾化器。换色阀组是由一块块换色块集成的，每一个换色块可转换2种颜色，可根据现场需要来增减换色块数目，每种颜色的涂料通过单独的供漆管路连接到换色块上。

1.2 喷涂机器人换色原理

当喷涂某一颜色时，控制压缩空气的电磁阀接收信号，此时气控柜内两位三通阀打开，释放压缩空气进入，微阀在压缩空气作用下开启，此颜色油漆流入通道，然后经过稳压器进入到齿轮泵，在高压静电及整形空气的作用下，通过旋杯的离心力作用，使油漆雾化附着在车身表面。若此颜色不进行喷涂时，微阀不进行开启，油漆在进入后，从另外一个接口流入到循环管路进行循环。每次喷涂完成后，通道都需要用溶剂和压缩空气进行吹洗。

1.3 影响换色效果因素

在生产实际过程中，影响换色过程的因素有很多，包括换色步骤时间、溶剂温度、压缩空气压力、油漆类别、硬件设施状态。

a.换色步骤时间

换色步骤时间影响管路清洗效果，在保证生产节拍的情况下，需尽可能的增加换色步骤时间，以便充分对管路残留物清洗并将管路吹扫干净避免产生过电流等报警故障，机器人单台喷涂时间的缩短可优化机器人仿型，比如提高机器人枪速、降低机器人喷涂过程中的等待时间;可通过提高机器人填充速度为清洗提供优化空间。

b.清洗溶剂、压缩空气

不同温度条件下的溶剂清洗效果有一定差距，现场对溶剂温度控制从温控系统和机器人加热器双重控制，但是由于季节温度变化，溶剂经过加热后到使用段存在热损失现象，影响清洗效果，溶剂温度越高清洗能力越强。

清洗溶剂是由溶剂与纯水按照一定比例配制而成，不同配比对物料清洗效果存在差异，溶剂与纯水配比越高清洗能力越强。

压缩空气压力主要用于对残留溶剂、油漆吹干，保证排放管路干净，避免形成回路从而形成限流，当电流过高时就产生高压或者过电流故障，因此保证足够压力对吹扫效果很重要。

c.不同属性油漆

油漆中主要含有树脂、助剂、填料，不同油漆填料组成成分及比例有所差异，溶剂对其清洗能力不同。经过现场实际对比与数据分析，在同样的条件下不同的油漆清洗效果状态存在差异，油漆中含有颜料，浅色油漆清洗效果好于深色油漆，本色漆清洗效果好于金属漆;因此在现场溶剂必须满足对最难清洗的油漆清洗的要求。

d.硬件设备状态

所有的指令需要通过硬件来完成，硬件的状态对于执行效果起着重要作用;主要硬件有空气溶剂模块、阀门、EX600。

空气溶剂模块允许溶剂和压缩空气同时通过，其内部的阀门可以交替通过溶剂和压缩空气，从而形成混合物，以便保证能够将管路、旋杯清洗干净。当该模块出现破裂、损坏时，溶剂、空气渗漏，无法有效清洗管理。阀门通过压缩空气驱动打开，无压缩空气时通过弹簧作用关闭，阀门长时间使用后导致弹簧老化变形与阀芯磨损，无法关闭阀门或无法完全关闭阀门，从而使上一种油漆渗漏与下一种油漆混合，导致油漆污染串色。EX600是控制中枢，位于机器人工艺控制柜，由它发出执行指令，通过电磁阀片控制压缩空气实现阀门动作开闭;当电磁阀片损坏时，就会出现漏气现象，从而空气无法驱动相应阀门，导致无法实现相应的换色执行过程。

二：机器人喷涂混色原因

2.1 机器人喷涂时混色

混色是指机器人在喷涂当前颜色时喷出的漆里含有其他颜色涂料，喷涂部位出现色差，车身前盖在喷涂珠光白颜色时混入红油漆。造成混色的原因可以分为两类，一类是清洗程序设置问题，一类是设备故障。

2.1.1 因清洗程序设置引起的混色问题

a.长清洗程序引起的混色

从程序上对机器人进行设定：换色时，机器人进行循环管路清洗、旋杯清洗；喷涂下一台车身前进行管路填充、旋杯填充，即我们常说的长清洗。如果清洗换色程序设定机器人在换色时管路清洗或填充时间不够，管路中就会残留上一台车身的油漆，在填充下一台车身颜色时不能把管路中的废漆都排出来，喷涂时就会发生混色。通过调节循环管路清洗时间、清洗溶剂流量、压缩空气吹扫时间，在生产节拍内增加清洗和吹扫时间，可有效缓解混色。

b.短清洗程序引起的混色

如果喷涂同一种颜色，不进行换色，只对旋杯进行清洗，不进行管路清洗；喷涂下一台车身时也仅对旋杯进行填充，不进行管路填充，即所谓的短清洗。如果旋杯清洗不干净，旋杯内部通道或者旋杯外面就会残留上一台车身颜色的油漆，在喷涂下一台车身时，很容易将旋杯上残留的油漆喷涂在下一台车身上造成混色。

2.1.2 因设备故障引起的混色

由于机器人与换色、清洗相关的微阀或单向阀等损坏，导致机器人换色、清洗程序不能正常执行，混色就会发生。如换色块上某种颜色的微阀不能正常关闭，油漆在压力的作用下会不断地流出，相当于常开，该颜色的油漆不断地混入当前喷涂的车身上，导致混色。清洗过程中如果存在微阀开关延迟、闭合不严的情况，清洗过程就不能够正常进行，管路中很容易残留上一台车身的余漆，如果下一台车身颜色和上一台车身颜色不同，在喷涂下一台车身时，机器人第一枪喷涂中会携带有管路中的余漆，造成下一台车身在第一枪的喷涂位置混色。

更换喷涂机器人的微阀可避免混色发生，但微阀价格昂贵，设备维护费用大大增加。为解决管路残留，保证喷涂质量，我们可以对机器人提前设定好预喷涂轨迹和参数，让机器人在喷涂第一枪时喷涂在车身外面，排放掉管路中残留的余漆和清洗溶剂，然后开始对车身进行喷涂，这样既能避免混色，又能减少机器人微阀更换频率，降低设备维护费用。