汽车轮毂喷漆的自动化解决方案

㭞䓷㭅㧌
㭞䓷㭅⨗
⢁㕌㡘
㕗⨆⳷㠖㡘
52%'7
㑕ⷛ䓺 ⢁㕌㡘
,2
㑕ⷛ䓺 ⢁㕌⟆
,2
,2
㑕ⷛ䓺 ⢁㕌⟆
,2
㑕ⷛ䓺 ⢁㕌⟆
㪉ェ
㾄ⰵ 㪔屮 㪔Ⰹ
㻖㵔䊎㏎㵝
⡒㈊〛㾖⹅䄖䓵Ⱀ鼻䁱㈠㰚 㼏㚠ᷛ 㡜⧖㔷咒〛㡘㦬㻖㵔㞈㵠
㞛䓝
䄔子ᷛ
⢁子ᷛ
㵝子ᷛ
图3 控制系统原理框图
4.4 输送链同步跟踪系统 输送链跟踪系统是机器人对运动中的工件进
5）工作环境：
6）防爆等级： 符合国标
环境温度： 机器人5°～45°C
控制柜5°～52°C
相对湿度： 最大95%
保护：
机器人IP67
控制柜IP54
远程I/O：
InterBus64/64,AB公司R10
128/128，ProfiBus 256/256
串行接口： 西门子Modbus RS-232,RS-
行精确作业的必备装置，为机器人对轮毂进行精 确喷涂提供相对位置数据，系统实时检测链速变 化并把数值传送给机器人控制器，使机器人的喷 涂动作随链速的加快（减慢）而加快（减慢）， 始终保持示教时机器人喷枪与工件的相对位置与 姿态关系，从而确保工件喷涂质量。输送链同步 跟踪系统也是输送链的状态监测装置，当监测到 输送链状态异常时，会触发系统报警或停机。 4.5 喷具
速度，另外，换色阀应安装在机器人手臂上，位 置尽量接近喷枪，可以减少换色、清洗过程中的 浪费。每个色漆模块带回流口，并配有逆向截止 阀，可防止油漆回流、串色。
5 结束语
本文以一个汽车轮毂机器人自动喷涂典型案 例为基础，全面介绍了汽车轮毂自动化喷涂的解 决方案，可为轮毂生产企业提供生产技术升级、 改造的参考，对于提升产品市场竞争力会起到积 极的推动作用。另外，我们在推广轮毂生产中的 喷涂自动化解决方案的同时，还在研究轮毂生产 的其他环节的自动化生产装备技术，目前，可应 用机器人来解决输送线在运动过程中的自动上 件、两条输送链间在运行状态下的工件转挂和输 送线在运动过程中的自动下件等工作，大大降低 了人员配置和人工工作量。作者将持续关注该领 域的生产技术革新。
图2 水帘式喷漆室平面布置参考图
注：罩光漆喷涂工位与面漆喷涂工位相同。
4 装备配置方案说明
4.1 系统构成
面漆机器人喷涂工作站系统构成 1）涂装机器人 2）工作站控制系统 3）输送链同步跟踪系统 4）2色1溶剂自动换色模组组件 5）工件位置检测与启动开关组件 6）自动静电空气喷枪组件 7）输供漆系统 8）油漆管、气管、接头组件 9）机器人防护服 10）机器人调高底座
常温
机器人 (该工艺段兼做面漆流平段)
5 喷罩光漆
6 罩光流平
7
面漆(或粉末 固化)烘干
8
强冷
9 检查修饰
10
下件
≥5 ≥30 ≥4
常温 常温 180 常温
机器人+人工 机器人/人工
12）喷涂工艺描述： 面漆喷涂工艺：喷涂一道面漆，配置4台机器 人，输送链两侧各放置2台机器人，分别负责轮毂 所在侧面和部分端面的喷涂,每台机器人配一把自 动空气喷枪。 罩光漆喷涂工艺：喷涂一道罩光漆，配置4台 机器人，输送链两侧各放置2台机器人，分别负责 轮毂所在侧面和部分端面的喷涂,每台机器人配一 把自动空气喷枪。
关键词：喷涂；轮毂；喷涂机器人；PLC
中图分类号：TP242.2
文献标识码：A
文章编号：1009-0134(2013)07(下)-0085-03
Doi:10.3969/j.issn.1009-0134.2013.07(下).24
1 轮毂自动喷涂工艺现状
目前我国轮毂涂装线的喷涂工艺多采用人工 作业，随着中国轮毂产业日趋国际化，产品质量 控制、成本压力和环保要求等方面都提出越来越 高的要求，手工作业的诸多弊端严重制约了轮毂 产业发展，喷涂机器人作为当前最先进的自动喷 涂设备，是解决轮毂涂装生产中诸多问题的最佳 方案，本文针对轮毂喷涂工艺要求，阐述如何采 用喷涂机器人来解决轮毂自动喷涂。
工作站控制系统对工件种类信息进行排队保
存（断电记忆）。排队长度大于悬链缓存工件数
量。工作站控制系统具备通过操作台手动修改颜
色排队信息的人工干预功能，并具备通过操作台
人工选择喷漆工艺和自动选择喷漆工艺进行工作
的两种功能。
㩰㸜〛
㑕㋹ゑ㞈Ⳡ㾦子
6,(0(1663/&
&38
&3 㶙㕈㚄㌊
参考文献：
[1] 门连通,苏关新.汽车铝合金轮毂涂装线的工艺及设备简 介[J].材料保护.2000,08.
[2] 王锡春.汽车涂装工艺技术[M].化学工业出版社,2005.
第35卷 第7期 2013-07(下) 【87】
4台 1套 1套 4套 1套
4套 1套
4套 4套 4件
【86】 第35卷 第7期 2013-07(下)
罩光漆站的配置与面漆站相同，下面对各个
主要设备进行详细的介绍：
4.2 喷涂机器人
系统采用防爆型喷涂机器人，主要性能指标
如下：
1）持重：
≥10kg
2）轴数：
6轴
3）重复精度： ≤0.3mm
4）电源电压： 3相380V 50Hz
摘 要：中国轮毂行业逐步参与国际竞争，轮毂生产必将跨入高度自动化阶段，涂装是轮毂生产的最后
一道工序，机器人作为当今最先进的自动化涂装装备已经成为主流，他具有节约油漆、降低
人员配置、生产效率高、成膜品质好、质量稳定等优点。本文综合了几个大型轮毂制造企业
的生产工艺特点，设计了适合于大批量汽车轮毂喷漆的喷涂机器人解决方案。
系统可以通过工作站控制柜对机器人的暂
停、急停、启动等进行控制，增强了控制系统的
灵活性。从设备管理角度考虑，应尽量减少操作
工人对机器人的直接操作，以避免因误操作而破
坏源程序和参数设置。作站控制系统负责一切与
喷漆相关的工艺，悬链上有无工件及通过速度等
工艺信息，工作站控制系统均进行独立判断，悬
链仅负责将工件输送过喷漆间。
汽车轮毂喷漆的自动化解决方案
Automation automobile wheel hub painting solution
赵宏剑，张 波，刘 彤，赵增强
ZHAO Hong-jian，ZHANG Bo，LIU Tong，ZHAO Zeng-qiang
（北京机械工业自动化研究所，北京 100120）
喷漆室可采用水旋式喷漆室或水帘式喷漆 室，两种结构各有特点，下面以面漆喷涂工位为 例，介绍两种结构喷漆室的性能特点和平面布置 方式：
1）水旋式喷漆室 性能特点：漆雾净化效果好、生产过程中的 动力消耗较大、制造成本和使用维护成本较高。
图1 水旋式喷漆室平面布置参考图
2）水帘式喷漆室 性能特点：漆雾净化一般、生产过程中的动 力消耗小、制造成本和使用维护成本小。
汽车轮毂涂装线从工件输送形式上通常分为 地面输送和悬挂输送，生产工艺有所不同，本文 以悬挂输送线为例来阐述轮毂的喷涂工艺和装备 技术。
2 涂装工艺要求
以国内某知名车轮制造公司实际案例参数为 例，其工艺参数如下：
1）工件最大直径：650mm； 2）输送方式：悬挂链，连续输送； 3）挂具容量：2个工件/挂； 4）工艺链速：2.5m/min； 5）工件间距：970mm； 6）涂料颜色数：2色1溶剂（可根据实际需要 增减）； 7）漆膜厚度：15~20μ； 8）油漆粘度范围：15~22S（涂4杯）； 9）油漆种类：单组份或双组份（双组份油漆 需要配备双组份定量配比系统）；
3 应用环境
3.1 公用动力 空气压力：≥7 kg/cm2；
收稿日期：2013-05-13 作者简介：赵宏剑（1976 -），男，吉林农安人，高级工程师，本科，研究方向为工业机器人的开发和应用。
第35卷 第7期 2013-07(下) 【85】
气源流量：≥1m /min（每台机器人）； 气源质量：含油量≤0.1PPM、含水量≤1.38g/m3、 含尘微粒≤1μ； 电源：4.5KW（每台机器人） ；2 KW（每套 总控系统）；3相5线380V/50Hz。 3.2 喷漆室
国内、外用于轮毂喷涂的喷具为空气喷枪和 静电空气喷枪，采用静电空气喷枪可以提升油漆 利用率。由于轮毂结构的特殊性，喷枪选型时在 满足性能要求的前提下要选择外形小巧的型号， 静电喷枪要选择机器人版静电喷枪。 4.6 自动换色、清洗模组
本系统为每台机器人配置1套2色1溶剂的CCV 自动换色阀组，用于实现自动清洗、换色，阀组 中配有一路空气阀，通过电磁阀有序的控制溶剂 和空气通路的通断，可大大加快清洗、换色的
422,RS-485
4.3 控制系统
系统在面漆站和清漆站分别配置了一套工作
站总控制系统，工作站控制系统是整个喷涂工作
站的控制核心，除对四台ABB机器人进行远程控
制，还要对其周边设备进行集中控制。控制系统包
括：工控机、PLC、人机操作界面、机器人远程控
制、工件号选择、工件队列显示与修改、工作区安
全检测单元、工件到位检测、安全检测单元等。
10）面漆线工艺流程：除尘擦净→喷面漆→
喷粉室（兼作面漆流平）→喷罩光漆→罩光流平
→油漆（或粉末固化）烘干→强冷；
11）面漆线工艺设计参数如表1所示。
表1 面漆线工艺设计参数
序号 1 2 3
4
工序名称 上件
除尘擦净 喷面漆
喷粉
工艺时间 工艺温度 （min） （℃）
备注 机器人/人工
常温
常温
机器人+人工