机械手喷涂工艺教材

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5.1 针孔、气孔 聚氨酯漆膜产生针孔、气孔的原因： （1）烘干炉升温区温度高或升温速度过快——当烘干炉升温区温度高或升温速 度过快时，漆膜表层先固化，漆膜内部的溶剂挥发不出去，随着继续烘干，内部溶剂 受热气化膨胀，冲破表层漆膜产生针孔、气孔。 （2）黏度过大——黏度过大的聚氨酯涂料，其流平性变差，喷涂后漆膜表干较 快，阻碍漆膜内溶剂挥发进而产生针孔。 （3）喷房湿度低——当喷房湿度低时，溶剂挥发较快，会使聚氨酯漆膜表干快，经 烘干后产生针孔、气孔。 （4）混入杂质——如果聚氨酯涂料中混入油污等杂质或车身门槛表面有污物时， 因聚氨酯涂料与杂质的表面张力不同也会造成针孔的产生。 相应的防治措施： （1）可通过随行测温仪对车身门槛位置升温速度进行检测，将烘干炉升温区的 温度调至合适并减缓升温速度，使聚氨酯漆膜内溶剂充分挥发出去。 （2）聚氨酯涂料开盖后溶剂较容易挥发，黏度增加较快，故搅拌罐应封闭良好， 应在阴冷环境保存并及时使用。 （3）可通过调整空调送风湿度来调整喷房湿度，减缓溶剂挥发速度。 （4）聚氨酯换料供料时要保证杂质不混入供料罐中，同时车身喷涂区要洁净无 污物。

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当今世界，在全球经济化的浪潮中，中国正一步步成为全球重要制造业基地。 随着信息技术，尤其是计算机技术的发展，给传统制造业带来巨大变革。制造业的 发展前景正从过去的劳动集中型向技术发展。工欲善其事，必先利其器。科学技术 的发展首先带来的是生产工具的变革。新型智能化生产工具的出现带动了我国产业 结构的升级。为了我顺应时代潮流，我国在党中央的正确领导下正快速朝着科技化 信息化的方向发展。 我国改革开放时间较晚，现代科技发展较晚，应用程度不够普及。在此背景 下，国家积极引进国外先进技术，这些举措旨在促进现代制造业的发展。在加强中 外合作的同时，引进了一批具有国际先进水平的自动化生产系统及设备。这些系统、 设备的成功应用使我国的制造业焕发了新的生机。上海大众就是中外合作成功的典 范。上海大众通过与德国大众合作的方式，在引进德国先进的制造工艺技术的同时 也引进了德国先进的制造设备技术。先进的冲压设备、输送设备、喷涂设备、自动 装配设备及机器人的大量引进吸收，通过机电一体化的结合工作，极大地推动了我 国工业的发展，促使本土制造业在模仿学习的同时创造新的技术，加快我国的现代 化建设。 喷涂工业的自动化是实现自动化生产的重要环节，他的特点是可以通过PLC编 程来完成各种预期的作业，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现在 人的智能和适应性。机械手作业的准确性和环境中完成作业的能力，在汽车制造领 域有着广泛的发展空间。机械手的发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识： 其一、它能部分的代替人工操作；其二、它能按照生产工艺的要求，遵循一定的程 序、时间和位置来完成工件的传送和装卸；其三、它能操作必要的机具进行焊接和 装配，从而大大的改善了工人的劳动条件，显著的提高了劳动生产率，加快实现工 业生产机械化和自动化的步伐。因而，受到很多国家的重视，投入大量的人力物力 来研究和应用。在我国近几年也有较快的发展，并且取得一定的效果。本课题通过 研究上海大众PLC编程控制如何实现机械手操作，并结合实际生产分析生产过程中 设备出现的一些问题，分析问题的原因找出维修方法，并针对问题制定保养计划。 通过问题提出一些改进方案，从而使自己对所学的知识有进一步的巩固提高。

机器人组成：（如图1）
机器人由两部分组成： Controller: 控制器 Manipulator: 机械手

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机械手(Manipulator) 聚氨酯喷涂机器人机械部分是一个能 实现6个自由度的机械手，机器人的6个 旋转轴如图4所示，旋转轴的旋转角度 和角速度如表1所示。 图4机器人的6个旋转轴 表1 旋转轴的旋转角度及角速度 轴 旋转角度（°） 角速度（°/ s） A1 +/-185 156 A2 +35/-155 156 A3 +154/-130 156 A4 +/-350 335 A5 +/-130 355 A6 +/-350 647
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一、开机上电，将操作模 式选择器置于减速手动模式
二、调入程序 RAPID语言所编写的简单程 序都是由三个最基本的部分组 成
+ Program：程序 + Main routine：主程序，主程序
必不可少并总是程序执行的起 点 + Subroutine:子程序 + Program data:程序中所使用的数 据
+ 聚氨酯涂料的主要成分及涂膜性能 + 汽车门槛部位喷涂用的聚氨酯涂料，是一
种以带有封闭基团的聚氨酯树脂为主体， 添加各种填料、颜料、助剂和有溶剂的抗 石击防护材料。 + 聚氨酯涂料形成涂膜具有良好的抗石击性、 耐腐蚀性、耐化学药品性、耐磨性等特点， 并且涂膜表面平整光滑，符合车身门槛部 位漆膜表面美观和抗石击的要求。
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注：机器人所运行的轨道为第7轴，称 为A7，通过示教器的A7单轴控制，可以 控制机械手在轨道上行走。

+ 控制系统：
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(Controller)（如图5） Mains Switch:主电 源开关 Teach Pendant: 示教器 Operator’s Panel: 操作盘 Disk drive:磁盘驱动 器

+ 施工条件 + 聚氨酯涂料喷涂的施工条件见表2： + 表2 聚氨酯涂料施工条件 + 项目 聚氨酯涂料 + 施工压力 60~90bar + 膜厚范围 100~150um + 施工环境温度 ≥20℃ + 过滤精度 100目 + 固化条件 140℃，20min + 流挂极限 300um + 设备要求 搅拌罐（1~10转/分）、过滤器、加压泵、稳压调压装置、带 有送排风的操作间 + 储存条件 30℃以下储存期不超过3个月 + 聚氨酯喷涂由于粘度较高，一般采用机器人喷涂，得到的涂膜质量高而 稳定

+ 5.3 漆膜边缘发虚 + 聚氨酯漆膜边缘发虚的原因： + （1）喷房温度太低——当喷房温度太低时，聚氨酯
涂料的黏度大，喷枪的喷幅较小，挡板和遮蔽纸部分区域 失去遮挡缺陷的作用，漆膜边缘发虚缺陷下移，显现在聚 氨酯涂膜边缘。 + （2）喷涂压力太低——喷涂压力太低，喷枪的喷幅 较小，同样产生聚氨酯涂膜边缘发虚。 + 相应的防治措施： + 增大压力，调整喷枪喷幅，确保挡板和遮蔽纸能遮挡 缺陷。
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七、错误信息 无论何时何种错误，一旦发生，系统会立即 弹出错误信息窗口。 Error code number： 对 应每个错误系统给出的唯一的错误代码 Category of error： 错误类別 Reason for error： 错误发生的原 因 Message log： 记 录错误发生的时间，简单的原因 按下Check功能键还能看到系统提供的排除该 错误的方法和建议 八、关机 注意：机器人所有的输出信号都会因关机而 消失，夹具上的工件可能 因此而掉下来。 首先停止程序的运行。 然后旋转主电源开关由1-0，切断380V入力。 建议：除非停电不要关机，这样能保证后备 电池的寿命。

+ 涂料自动供应系统
+ 输送系统 + 自动喷涂系统
+ 光电安全保护装置
+ 送排风系统

聚氨酯喷涂室体
压缩空气
输料泵
输料泵
聚氨酯涂料桶
搅拌罐 聚氨酯循环回路


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由于设计的需要，这三种车车型外观不一， 如果机器人机械手在自动化喷涂过程中都按 同一轨迹运行，即有可能发生车身与机械臂 相撞的后果。所以机器人机械手在喷涂过程 中所运行的轨迹各不一样。 前段时间，有一实习生操作，由于车型数据 的混乱，误将桑塔纳B2车型当做桑塔纳 vista进行整喷，由于程序中加入了一条识 别车型混乱数据报警的程序，该失误得以弥 补，否则桑塔纳B2将当做桑塔纳vista整喷， 机械手的运行轨迹将按照喷涂vista的程序 进行执行。轻则影响桑塔纳B2的喷涂工艺， 重则机械手运行时与桑塔纳B2发生相撞事故， 可能会引发一系列的损失。所以，人机操作 的同时，一定得观察操作界面的数据，是否 与现场的实际数据相吻合。因此，减少不必 要的返工与损失。PLC编程报警程序起到了 重要性的作用。

+ 4.3 程序控制机械手喷涂的缺陷与解决措施 + （1）缺陷：机器人运行时是间断性动作的工作原理，其 靠每单轴的运动进行动作，由于间断性的时间很短，肉眼 无法观察。其动作时，是由于单轴的间断动作，所以机器 人在喷涂的时候无法很完美的均匀喷涂。 + 解决措施：未喷涂到的地方，进行人工补喷。 + （2）缺陷：机器人在动作喷涂的时候，例如举臂，将有 重力势能枪嘴出胶的时候会下掉，将有一部分胶掉落未喷 涂上车，会影响喷涂质量 + 解决措施:未上胶的地方靠质量检查员观察，不符合规格 的进行人工补喷。

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