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涂装车间PVC喷涂机器人工艺调试及质量控制

发表时间：2020/11/2 来源：《基层建设》2020年第21期作者：余能1 宋锡洋2 张晓霞3

[导读] 摘要：文章阐述了新车型在调试过程中，涂装车间PVC喷涂机器人喷涂工艺自主调试过程，着重讨论从机器人示教准备、机器人示教、带胶喷涂PVC质量调试三个方面。

        泸州发展机械有限公司四川泸州 646000
        摘要：文章阐述了新车型在调试过程中，涂装车间PVC喷涂机器人喷涂工艺自主调试过程，着重讨论从机器人示教准备、机器人示教、带胶喷涂PVC质量调试三个方面。同时，阐述在新车型调试过程中出现的质量问题进行分析并提出创新的解决措施。
        关键词：PVC喷涂机器人；机器人示教；喷涂PVC质量
        引言
        汽车涂装用PVC车底涂料广泛应用在各种车身上，可提高汽车车身的密封、隔音、减震、耐腐蚀和抗石击性能。传统的车底涂料施工采用手工操作，随着机器人技术的成熟，PVC车底涂料的施工已广泛采用机器人喷涂，自动化程度及涂胶质量得到了很大的提高。但不论是手工施工还是机器人喷涂，施工过程中均会因胶内杂质、胶温等因素的影响出现喷涂扇面缺陷问题，直接影响到车身涂胶质量和生产节拍，增加材料的消耗，因此，生产过程中喷涂扇面缺陷的预防和控制至关重要。
        1工艺方案的选择原则
        喷涂废水回用处理方案的选择须考虑经济效益、环境效益和社会效益，因此必须从整体优化的角度出发，结合当地实际要求、水质特点，选择切实可行、合理、经济的方案。喷涂废水处理方案选择中应考虑以下几点：1）工艺方案及设备应先进、稳定、可靠，保证处理后水质达到要求；2）设备运行费用低，力求以最小的投入实现最大的效益；3）设备运行原理简单、灵活，对进水水质、水量适应性强，最大程度发挥设备处理能力；4）实现设备自动控制，减少人员作业内容，降低作业强度和人工成本。
        2 PVC喷涂机器人仿形调试技术开发和调试应用
        2.1闪干烘房的废气利用
        针对水性漆喷涂的车间，其色漆通常为水性漆，喷涂后需进入水汽烘干炉进行烘烤，一般温度会控制在80℃左右，采用天然气作为动能对空气进行加热处理，其产生的废气一般直接排放到空气中。随着我国在环境保护方面法律规章制度的日益完善化，对于废气排放中VOC含量做出了明确的规定，故水汽烘干炉中产生的废气也需进行焚烧处理。如果将废气直接送到废气焚烧系统燃烧，废气包含的VOC浓度较低，需处理的风量较大，天然气消耗量较大；如果将这些气体与喷漆室内的废气相结合，混合之后的废气温度较高，极易造成浓缩转轮效能的丧失。为防止减少转轮的正常使用年限，通常会把闪干烘房排出的废气热量用在新风的加热处理上。
        一般情况下，闪干烘房中废气排放的温度为80℃左右，其与闪干新风通过板式换热器进行换热，促使新风的实际温度升高25℃左右，从而实现热能的回收与有效利用。在此过程当中，经过换热处理的废气排放时温度大概在50℃左右，与喷漆室废气互相混合，只会促使废气的温度得到小范围的温度升高，不会影响转轮的处理效率。这种方式不但能够使得闪干废气的温度得到明显降低，同时有效降低了水蒸汽的含量，防止了废气在高湿度的状况下对转轮的正常使用年限造成的不利影响。
        2.2车身标记
        车身根据不同机器人需喷涂区域标记不同颜色。新车型喷涂区域90％以上左右侧对称，工作站为2台喷涂机器人可将车身以前后轮中轴线左右对分工作区域，涉及到机器人负荷、工作节拍和防碰撞参数设置较容易。例如喷涂站四台机器人。车身划分为四等份进行标记，喷涂区域调整方法为前后划分区域移动。此方法有效防止遗漏喷涂工艺，导致临时增加喷涂区域，节拍浪费及机器人协调影响（等待时间）。工作站PVC机器人均匀分工，消除后续节拍不足的影响导致重新分配程序，增加调试周期和调试工作量。如图1（虚线可左右移动满足实际调试需求）。

        图1 机器人喷涂区域划分
        2.3 GAD站优化
        前期焊装车间车身质量不稳定（新车型批量生产前期焊缝整车尺寸有差异），带PVC胶可集中优化喷涂搭接不严以及过喷涂的问题。车身质量逐渐稳定后，可优化胶条未覆盖焊缝间隙问题。通过不断的喷涂车身，查看喷涂缺陷位置并统计，在线优化仿形，使喷涂胶条能覆盖焊缝。在经过优化调整，使胶条均匀覆盖焊缝，再通过优化喷涂参数（机器人喷涂姿态、速度等），从而消除胶污染和总装车间PVC胶与装配干涉抱怨，在实际生产的过程中由于外界环境的变化（如材料改变）再根据现场情况优化仿形。
        2.4供胶系统温度控制
        PVC胶的黏度受温度影响，而在生产过程中，黏度的过大变化是我们不希望的，这就要求我们对供胶系统的温度进行控制。现生产线输胶管路一般均有温控系统，保证温度设置的合理性、做好日常施工温度监控是预防各类施工问题的关键。在生产过程中，还要确保供胶管路周围无热源，防止管路受热胶变干。
        2.5焚烧后的废气热量利用
        较为常见的废气焚烧装置有RTO和TAR两种，都是通过高温把废气当中的VOC燃烧进行分解，从而形成二氧化碳和水，最后形成干净的气体然后排放出去。但是由于RTO与TAR设备在结构上存在一定的差异性，二者在出口位置上排放的温度是有所不同的，其中，前者的温度能够达到110℃～130℃左右，TAR温度高达560℃左右。需要指出的是，TNV设备当中TAR是非常关键的构成部分，是由燃烧室、换热器、燃烧机及主烟道调节阀共同构成的，排放出去的烟气能够进行焚烧室的废气预热升温，同时对烘干室进入的新风实施加热处理。在正式开始使用废气处理装置的基础上，RTO排放的110℃～130℃高温气体，其中大部分车间是通过非常直接的方式来进行气体排放的，如果把这种气体利用换热器来进行加热处理，在较长的时间内换热器便会有有机化合物的形成，这会给换热器的整体运行效率造成一定的影响。对此，通常会把这种气体通过管道送达到漆渣处理区域，通过余热对漆渣进行烘干，尽可能地将漆渣的含水率降到最低的程度，这样才能够把漆渣处理成本掌控在最低的状态。
        2.6 UBS站优化
        根据工艺要求保证区域全覆盖，用电泳车身膜厚优化，通过优化喷涂工作面的喷涂角度喷涂速度及搭接区域（可节省材料成本），消除膜厚质量问题，满足工艺要求。针对胶粒优化，需对仿形进行排查。直接喷上车身的可修改仿形，如飞溅上车身或者反弹上车身。根据现场情况考虑人工擦净或者遮蔽。在实际生产的过程中如果有质量问题，现场工艺人员及时跟进。检查胶压、材料属性、温度，是否引起扇面的变化和膜厚不均的现象，逐一排查，找到影响因素并控制，消除质量缺陷。
        2.7自主研发韧性调试工具
        GAD机器人调试中，激光调试器与工作面(车身)距离为3CM，机器人内部针对GUN1、GUN2与GUN3之间转换的轨迹运算时，由于无法判断运行方向且机器人枪头在车身内部运行空间狭小，激光器与车身极易碰撞，造成激光调试器和机器人的损坏，影响调试和新车型项目进度，对仿形调试经验不足而言，此类情况无法避免（主机厂外包调试新型车的重要原因）。现场通过自主研发韧性调试工具替代激光调试器，解决碰撞后损坏激光调试器的难题，有效提升调试进度。制作方法：制作3CM长的塑料条，底部打磨成与枪嘴的形状一致，拆卸出枪嘴，替换成塑料条（图2）。

      图2 自主研发韧性调试工具展示
        参考文献
        [1]孙亦炯,高水彬.机器视觉系统在车底密封涂胶机器人中的应用[J].现代涂料与装,2014,17(12):6-8.
        [2]邢兵兵,李文鹏,宋晓旺等.浅谈乘用车底涂胶机器人喷涂调试[J].上海涂料,2014,52(6):32-35.
        [3]郭逸飞，宋云，孙晓峰，等.国外VOCs污染防治政策体系借鉴[J].环境保护，2012(13):75-77.
        [4]孙华.涂镀三废处理工艺与设备[M].北京:化学工业出版社,2006.