用噴涂機(jī)器人取代人工噴涂，可以將噴漆人員從惡劣、繁重、重復(fù)和單一的工作環(huán)境中解放出來。同時(shí)，通過噴涂機(jī)器人生產(chǎn)線的應(yīng)用與推廣，可以提高涂裝生產(chǎn)效率、油漆的利用率及油漆車身的涂膜質(zhì)量。以德國(guó)杜爾公司的EcoRP6F140型噴涂機(jī)器人為例。

噴漆室主要設(shè)備工藝

1、流程

涂裝三車間中涂、面漆線設(shè)備采用中涂一條線，輸送鏈速為8.2m/min。面漆兩條線，輸送鏈速為4.4m/min。中涂線由輸送工藝鏈入口EMS車型識(shí)別/MDIP操作臺(tái)、電離站、油漆管路LED顯示器和PR站（8臺(tái)機(jī)器人）組成；面漆Ⅰ/Ⅱ線由輸送工藝鏈入口EMS車型識(shí)別/MDIP操作臺(tái)、電離站、油漆管路LED顯示器、BC1站（4臺(tái)機(jī)器人）、BC2站（4臺(tái)機(jī)器人）和CC站（4臺(tái)機(jī)器人）組成。

2、EMS車型識(shí)別系統(tǒng)

車型識(shí)別包括光柵識(shí)別、條形碼識(shí)別、超聲波識(shí)別和EMS識(shí)別等方式。每種識(shí)別都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，車間機(jī)械化輸送系統(tǒng)采用的是EMS自動(dòng)識(shí)別車型系統(tǒng)。通過PVC細(xì)密封定色點(diǎn)用掃描槍對(duì)車身VIN碼進(jìn)行掃描，此處EMS讀寫站具有讀寫功能，可以將掃描的車身VIN碼信息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到滑橇上的載碼體內(nèi)，同時(shí)PLC將車身信息存儲(chǔ)到中央控制室數(shù)據(jù)庫中。當(dāng)滑橇運(yùn)送車身在進(jìn)入中涂線、面漆Ⅰ/Ⅱ線噴房入口時(shí)，噴房入口均設(shè)有一個(gè)EMS讀寫站，通過EMS讀寫站將滑橇上載碼體車身信息傳輸?shù)綑C(jī)器人站MDIP操作臺(tái)車型顏色顯示屏，如果載碼體中沒有存儲(chǔ)車身信息或者車身信息錯(cuò)誤時(shí)，需要人員核對(duì)隨車卡和車身VIN碼信息，并在MDIP操作臺(tái)修改為正確的車身信息數(shù)據(jù)。

電離站和機(jī)器人噴涂站

1、電離站

機(jī)器人電離站有5個(gè)桿，兩側(cè)各設(shè)一個(gè)垂直桿和一個(gè)傾斜的桿，根據(jù)設(shè)計(jì)最大通過車型車身尺寸固定安裝，頂桿具有自由編程的能力，即頂桿可以根據(jù)車身的高度不同自動(dòng)調(diào)整，每個(gè)桿上都設(shè)有離子風(fēng)嘴。電離站立柜包括驅(qū)動(dòng)裝置、運(yùn)動(dòng)裝置和垂直提升運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌（Z軸）。該站的作用是用于噴漆設(shè)備在噴涂油漆車身前吹掃車身上的顆粒和灰塵，并消除車身上的靜電荷。

2、機(jī)器人噴涂站

機(jī)器人噴涂站配備有一個(gè)PU操作臺(tái)、EcoPSMP（電源）柜、EcoSCMP（工作站控制）柜、SBI/SBO安全盒及KetopC100便攜式編程器。對(duì)應(yīng)每臺(tái)機(jī)器人配備一個(gè)EcoRCMP（過程與運(yùn)動(dòng)）柜和MVS氣動(dòng)控制柜及外部通風(fēng)部件。

①PU操作臺(tái)分為控制臺(tái)與監(jiān)控電腦?？刂婆_(tái)主要為了設(shè)備人員對(duì)機(jī)器人設(shè)備之間進(jìn)行日常操作、維護(hù)和控制。監(jiān)控電腦通過上層網(wǎng)絡(luò)與PLC連接，監(jiān)控電腦安裝有INTOUCH軟件。通過軟件的人機(jī)界面，工作人員可以實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)器人狀態(tài)及相關(guān)的一些報(bào)警、生產(chǎn)日志等信息。

②EcoPSMP（電源）柜用作電壓配電柜，供機(jī)器人工作站EcoSCMP柜與機(jī)器人EcoRCMP運(yùn)動(dòng)控制柜一起使用。

③EcoSCMP（工作站控制）柜用于機(jī)器人工作站的成套單元控制。電源單元為柜內(nèi)電氣設(shè)備提供了不同的電源，PLC控制過程設(shè)備和車身軌跡跟蹤。以太網(wǎng)開關(guān)用于網(wǎng)絡(luò)分配，所有相關(guān)設(shè)備（RC2、PC和PLC等）都按星形拓?fù)浞绞竭B接；現(xiàn)場(chǎng)總線部件將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（傳感器）和驅(qū)動(dòng)裝置（執(zhí)行器）連接至PLC；脈沖分配器在軌跡跟蹤中，傳輸裝置脈沖分配放大器所分配的脈沖是通過同步EcoRCMP柜的EcoRC2控制器來進(jìn)行控制。

④SBI/SBO安全盒采集機(jī)器人站現(xiàn)場(chǎng)安全信號(hào)，包括急停信號(hào)、光柵及搖擺門等安全元件。每個(gè)站都裝有5個(gè)急停按鈕，以備在緊急情況下停止設(shè)備運(yùn)行；每個(gè)站進(jìn)出口都有一對(duì)安全光柵、安全門，作用為防止人員進(jìn)入工作區(qū)域，造成人身安全事故；每個(gè)站通常設(shè)計(jì)方式為進(jìn)口有兩對(duì)接近開關(guān)、出口有一對(duì)接近開關(guān)，其作用是屏蔽光柵及傳遞數(shù)據(jù)。

⑤KetopC100便攜式編程器是一種用于機(jī)器人示教編程、診斷操作及顯示的裝置，是EcoPaintrobot機(jī)器人系統(tǒng)的一個(gè)固件。其主要任務(wù)是管理機(jī)器人程序、操作機(jī)器人EcoRC2控制器、軌跡點(diǎn)示教、路徑程序路線編程、顯示程序狀態(tài)

⑥EcoRCMP（過程與運(yùn)動(dòng)）柜用于控制6軸機(jī)器人的成套單元控制。當(dāng)電源發(fā)生故障時(shí)，UPS僅向少部分裝置供電，用于系統(tǒng)性地關(guān)閉控制器以便事后重新起動(dòng)。

⑦EcoRC2控制器是用來控制機(jī)器人和過程執(zhí)行中所有運(yùn)動(dòng)的一個(gè)部件，上層應(yīng)用程序允許用戶與整個(gè)系統(tǒng)通信，中間層控制單元用來監(jiān)視和控制工作流程，底層部件用于監(jiān)控軸、計(jì)量泵、高電壓部件及電子氣動(dòng)部件。EcoHTG100高電壓系統(tǒng)產(chǎn)生靜電應(yīng)用系統(tǒng)所需要的高電壓?？刂破鳛楦邏喊l(fā)生器提供可變直流電壓，該電壓在發(fā)生器中轉(zhuǎn)換成交流電壓，然后再次升壓和轉(zhuǎn)換成高達(dá)100kV的負(fù)極直流電壓。

⑧?MVS氣動(dòng)控制柜內(nèi)的壓縮空氣由熱再生干燥機(jī)處理后供給機(jī)器人，主要作用是安全以及工藝控制。進(jìn)入MVS柜后氣源通過閥單元分配出多路氣源，再經(jīng)過調(diào)節(jié)閥供給機(jī)器人各個(gè)應(yīng)用區(qū)域。安全方面是供給噴涂機(jī)器人安全控制部件外部通風(fēng)，應(yīng)用外部通風(fēng)部件是因?yàn)镋coRP6F140機(jī)器人在易爆區(qū)域，為了保證電氣設(shè)備在易爆區(qū)域安全運(yùn)行，該系統(tǒng)需要對(duì)安裝在機(jī)器人殼體內(nèi)的伺服電動(dòng)機(jī)、渦輪轉(zhuǎn)速和成形空氣控制裝置、高壓發(fā)生裝置及電磁閥組等電氣部件進(jìn)行通風(fēng)。驅(qū)動(dòng)裝置殼體中安裝了溫度傳感器，3個(gè)溫度傳感器串聯(lián)，設(shè)置的最大溫度為85℃。如果傳感器中的一個(gè)或者幾個(gè)達(dá)到最高溫度，則產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，停止噴漆程序。工藝控制方面通過EcoRC2控制器、BUS模塊、DDL模塊及電磁閥組組成下一級(jí)網(wǎng)絡(luò)層，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為氣信號(hào)，再控制機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)內(nèi)部部件（如成形空氣比例閥、驅(qū)動(dòng)空氣比例閥和換色閥等部件）。機(jī)器人按照噴涂工藝要求進(jìn)行作業(yè)，如長(zhǎng)清洗、短清洗、注漆及噴涂，噴涂過程中成形空氣、驅(qū)動(dòng)空氣和流量等工藝參數(shù)都能實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。

機(jī)器人系統(tǒng)

工業(yè)機(jī)器人由主體、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個(gè)基本部分組成。主體即機(jī)座和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括臂部、腕部和手部，有的機(jī)器人還有行走機(jī)構(gòu)。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括動(dòng)力裝置和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用以使執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作?？刂葡到y(tǒng)按照輸入的程序?qū)︱?qū)動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令信號(hào)并進(jìn)行控制。

1、主體

EcoRP6F140機(jī)器人用于車身內(nèi)表面和外表面噴涂，也可用于保險(xiǎn)杠附件噴涂，適用于汽車制造企業(yè)的所有油漆材料噴涂。機(jī)器人主體主要包括以下部件：

基體；

軸1和軸2驅(qū)動(dòng)裝置殼體；

機(jī)臂1；

軸3齒輪單元；

軸4、5和6驅(qū)動(dòng)裝置殼體；

機(jī)臂2；

手動(dòng)軸；

霧化裝置。

2、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

機(jī)器人為6個(gè)自由度的機(jī)器人，每個(gè)軸都有一套驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，由伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，如圖7中軸1的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括電動(dòng)機(jī)、定心凸緣和精密齒輪三個(gè)部分。每一個(gè)伺服電動(dòng)機(jī)都裝有制動(dòng)裝置，電動(dòng)機(jī)由EcoRC2控制器控制，按照機(jī)器人設(shè)定的運(yùn)行軌跡及速度運(yùn)行。集成于伺服電動(dòng)機(jī)中的編碼器對(duì)各個(gè)軸的行進(jìn)路徑進(jìn)行監(jiān)控和定位。其中機(jī)器人軸2有一個(gè)重量補(bǔ)償裝置，機(jī)臂1和由彈簧組件組成的重量補(bǔ)償裝置通過連接機(jī)構(gòu)連接。彈簧受到擠壓時(shí)，通過彈簧應(yīng)力給驅(qū)動(dòng)裝置卸壓。

3、控制系統(tǒng)

EcoRC2控制器是用來控制機(jī)器人和過程執(zhí)行中所有運(yùn)動(dòng)的一個(gè)部件，上層應(yīng)用程序允許用戶與整個(gè)系統(tǒng)通信；中間層控制單元用來監(jiān)視和控制工作流程；底層部件用于監(jiān)控軸、計(jì)量泵、高電壓部件及電子氣動(dòng)部件。EcoRC2控制器由底架、電源模塊、CPU模塊、通信模塊和數(shù)字輸入/輸出模塊等部件組成。機(jī)器人控制系統(tǒng)如圖8所示。

底架CR用于固定所有插入式模塊，“基本總線”安裝在底架后部下半部分，用于插入式模塊的插口，“基本總線”用于電源及各插入式模塊之間的通信。電源模塊PS244用來為其他部件供電，所需的電壓為直流24V。電源模塊用于插入式模塊的內(nèi)部操作電壓和傳感器的電源電壓。CPU模塊CU313用于編程和控制所有連接部件的中央處理單元。通信模塊SC102用于通過擴(kuò)展總線接頭將插入式接口與CPU模塊相連。數(shù)字輸入模塊DI325用于檢測(cè)18～30VDC范圍內(nèi)的外部電壓信號(hào)。數(shù)字輸出模塊DO321用于控制各種使用24VDC的外部設(shè)備。

車身跟蹤系統(tǒng)

為了提高生產(chǎn)節(jié)拍，EcoRP6F140機(jī)器人采用流動(dòng)模式，即機(jī)器人固定不動(dòng)，噴涂車身在滑橇上按照工藝輸送鏈設(shè)定速度以勻速向前通過機(jī)器人噴涂站。機(jī)器人站每臺(tái)機(jī)器人需要跟蹤滑橇上車身的實(shí)際位置進(jìn)行噴涂作業(yè)。車身跟蹤系統(tǒng)包括接近開關(guān)、編碼器、IT10脈沖分配器和IV20脈沖鑒頻器等部件。編碼器與工藝輸送鏈驅(qū)動(dòng)軸連接，輸送鏈運(yùn)行時(shí)編碼器采集鏈速信息發(fā)送到IV20脈沖鑒頻器，可以將車身在輸送上的實(shí)時(shí)位置傳送給PLC及各個(gè)機(jī)器人的EcoRC2控制器。