專利名稱：一種大輪拖底盤柔性高效自動(dòng)噴涂系統(tǒng)及噴涂工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及涂裝技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種大輪拖底盤柔性高效自動(dòng)噴涂系統(tǒng)及噴涂工藝。
背景技術(shù)：
在農(nóng)機(jī)制造過程中，涂裝車間是三廢排放最多的環(huán)節(jié)之一，國家于2006年發(fā)布了 HJ/I^93-2006汽車涂裝《清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)》，從生產(chǎn)源頭上開始控制污染物的產(chǎn)生。因此近年來在制造業(yè)相關(guān)法規(guī)的驅(qū)動(dòng)下，減少涂裝公害、降低涂裝成本、提高涂裝質(zhì)量一直是農(nóng)機(jī)涂裝技術(shù)發(fā)展的主題。目前汽車行業(yè)的覆蓋件普遍采用機(jī)器人、靜電噴涂等智能化、高效率的涂裝工藝及設(shè)備；而80馬力 130馬力的大型輪式拖拉機(jī)(簡稱大輪拖)底盤類零件由于形狀復(fù)雜、品種繁多等因素，目前仍采用傳統(tǒng)人工空氣噴涂等低效率、高污染、高危害的工藝及方法，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的轉(zhuǎn)變和環(huán)保法規(guī)的日益嚴(yán)格，落后的涂裝技術(shù)逐漸被新型、 智能的噴涂技術(shù)所替代。目前國內(nèi)外尚無采用機(jī)器人自動(dòng)高效混氣噴涂的案例報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種智能、高效、低污染、高涂料利用率的新型大輪拖底盤柔性自動(dòng)噴涂系統(tǒng)及噴涂工藝，能夠解決現(xiàn)有輪拖底盤噴涂存在的問題，且能夠針對不同的工件靈活柔性的改變噴涂軌跡。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明創(chuàng)造采用如下技術(shù)方案
一種大輪拖底盤柔性高效自動(dòng)噴涂系統(tǒng)，包括噴涂機(jī)器人系統(tǒng)、混氣噴涂系統(tǒng)、上送下吸水旋噴漆室、寬推桿懸掛積放鏈和控制系統(tǒng)；
噴涂機(jī)器人系統(tǒng)，包括對應(yīng)于大輪拖底盤不同部位的噴涂機(jī)器人，該噴涂機(jī)器人利用示教器分別分配完成大輪拖底盤對應(yīng)部位的軌跡跟蹤與仿真，且通過噴涂機(jī)器人之間的相互配合完成整個(gè)大輪拖底盤零件的噴涂；
混氣噴涂系統(tǒng)包括安裝在噴涂機(jī)器人手臂前端的自動(dòng)混氣噴槍，及安裝在調(diào)漆間向自動(dòng)混氣噴槍供漆的集中供漆混氣噴涂系統(tǒng)；
上送下吸水旋噴漆室用于容納噴涂機(jī)器人和大輪拖底盤零件，并保證噴涂機(jī)器人合適的工作環(huán)境；
寬推桿懸掛積放鏈用于向噴涂機(jī)器人輸送大輪拖底盤零件，并配有線體速度跟蹤監(jiān)測設(shè)備及鏈速檢測單元；所述鏈速檢測單元實(shí)時(shí)測定寬推桿懸掛積放鏈速度反饋給噴涂機(jī)器人，所述線體速度跟蹤監(jiān)測設(shè)備將監(jiān)測到的寬推桿懸掛積放鏈速度變化值傳送給機(jī)器人控制器，以保持示教或噴涂時(shí)噴涂機(jī)器人動(dòng)作與大輪拖底盤零件的相互位置與動(dòng)作關(guān)系；
控制系統(tǒng)包括PLC、機(jī)器人控制系統(tǒng)、噴漆室控制系統(tǒng)和寬推桿懸掛積放鏈控制系統(tǒng)；各控制系統(tǒng)設(shè)有人機(jī)交互平臺(tái)，含人機(jī)交換界面，以顯示寬推桿懸掛積放鏈速度、噴涂機(jī)器人工作狀態(tài)以及報(bào)警顯示。為更好的實(shí)施本發(fā)明創(chuàng)造，所述控制系統(tǒng)采用Siemens S7-300 PLC作為控制核心；PLC到機(jī)器人控制系統(tǒng)、噴漆室控制系統(tǒng)和寬推桿懸掛積放鏈控制系統(tǒng)采用ftOfibus 網(wǎng)絡(luò)連接，并通過交換機(jī)以工業(yè)以太網(wǎng)方式與寬推桿懸掛積放鏈控制系統(tǒng)進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)噴涂機(jī)器人與寬推桿懸掛積放鏈之間的聯(lián)鎖控制。為更好的實(shí)施本發(fā)明創(chuàng)造，所述上送下吸水旋噴漆室設(shè)置為噴涂機(jī)器人噴涂區(qū)域和人工補(bǔ)漆區(qū)域，所述人工補(bǔ)漆區(qū)域位于噴涂機(jī)器人噴涂區(qū)域工序下位，且兩者通過安全護(hù)欄相隔。為更好的實(shí)施本發(fā)明創(chuàng)造，所述上送下吸水旋噴漆室內(nèi)設(shè)置控溫控濕的中央空調(diào)變頻送風(fēng)系統(tǒng)及變頻排風(fēng)系統(tǒng)，用于保證上送下吸水旋噴漆室內(nèi)的環(huán)境為溫度15°C :35°C、濕度50% 75%、空氣潔凈度空氣中灰塵顆粒粒徑彡5 μ m及0. 3m/s 0. 6m/s由上而下均勻的風(fēng)速(是指由上而下形成的氣流組織在操作人員的呼吸帶處的垂直風(fēng)速值，簡稱風(fēng)速)。為更好的實(shí)施本發(fā)明創(chuàng)造，所述的集中供漆混氣噴涂系統(tǒng)，包括高壓空氣管路、調(diào)漆桶、油漆循環(huán)桶、自動(dòng)噴槍循環(huán)泵、人工噴槍循環(huán)泵、清洗溶劑泵和溶劑桶；所述調(diào)漆桶通過自動(dòng)加料泵與油漆循環(huán)桶相連；所述油漆循環(huán)桶上設(shè)有氣動(dòng)攪拌器及液位控制器；所述自動(dòng)噴槍循環(huán)泵、人工噴槍循環(huán)泵通過管路與油漆循環(huán)桶相連；所述清洗溶劑泵和溶劑桶相連；且清洗溶劑泵、人工噴槍循環(huán)泵、自動(dòng)噴槍循環(huán)泵、氣動(dòng)攪拌器、液位控制器及自動(dòng)加料泵均與高壓空氣管路相連。為更好的實(shí)施本發(fā)明創(chuàng)造，所述集中供漆混氣噴涂系統(tǒng)的自動(dòng)噴槍循環(huán)泵經(jīng)輸送管路將要噴涂的水性漆輸送到上送下吸水旋噴漆室的槍站，所述槍站與噴涂機(jī)器人及其工藝噴涂控制柜集成。為更好的實(shí)施本發(fā)明創(chuàng)造，所述噴涂機(jī)器人噴涂區(qū)域入口和出口側(cè)分別對應(yīng)設(shè)置防止人員誤進(jìn)入的安全檢測光電管。為更好的實(shí)施本發(fā)明創(chuàng)造，所述寬推桿懸掛積放鏈速度檢測單元設(shè)置為旋轉(zhuǎn)編碼器。一種大輪拖底盤柔性高效自動(dòng)噴涂工藝，包括
a、采用寬推桿懸掛積放鏈輸送大輪拖底盤至上送下吸水旋噴漆室，并通過旋轉(zhuǎn)編碼器隨時(shí)測定寬推桿懸掛積放鏈速度反饋給噴涂機(jī)器人，進(jìn)行大輪拖底盤跟蹤與聯(lián)鎖；
b、采用落地大型長臂噴涂機(jī)器人將大輪拖底盤表面分成若干區(qū)域，利用示教器分別分配給不同的噴涂機(jī)器人完成大輪拖底盤90%以上面積的軌跡跟蹤與仿真；
C、由安裝在調(diào)漆間的自動(dòng)噴槍循環(huán)泵通過輸送管路將涂料輸送到噴漆室的槍站，槍站與噴涂機(jī)器人及其工藝控制柜集成，優(yōu)化走槍速度、噴涂流量、噴幅搭接率、扇幅寬度工藝參數(shù)，自動(dòng)混氣噴槍與噴涂機(jī)器人一起按照示教的軌跡和優(yōu)化的工藝參數(shù)運(yùn)動(dòng)；通過與噴涂機(jī)器人之間的相互配合完成整個(gè)大輪拖底盤零件的噴涂；
d、采用帶溫度、濕度、空氣潔凈度自動(dòng)控制的上送下吸水旋噴漆室，保證機(jī)器人在溫度 15°C :35°C、濕度50% 75%、空氣潔凈度空氣中灰塵顆粒粒徑彡5 μ m及0. 3m /s由上而下均勻的風(fēng)速等工作環(huán)境下完成噴涂作業(yè)。進(jìn)一步的，所述噴涂流量Q與相關(guān)工藝系數(shù)有如下關(guān)系Q = 6X1(T5 XhXVXff / { η XNXTX [100/(100-y) ] } 式中v為走槍速度，mm / S ； W為扇幅寬度，mm ； Y為噴幅搭接率y，％; h為工藝規(guī)定一次噴涂干膜厚度，μ m ； Q為機(jī)器人的噴涂流量，mL/min ； T為噴涂次數(shù)，次； N為涂料的施工固體分，> 45% ； η為噴槍傳遞效率，50% 70%。由于采用了如上所述的技術(shù)方案，本發(fā)明創(chuàng)造具有如下有益效果本發(fā)明利用智能噴涂機(jī)器人和適合大輪拖底盤噴涂的高效混氣噴涂系統(tǒng)進(jìn)行集成開發(fā)，提高了大輪拖底盤的涂裝水平。本發(fā)明利用噴涂機(jī)器人，能夠適應(yīng)對人體有害的噴漆操作，能做到人體難以適應(yīng)的高強(qiáng)度、快節(jié)拍連續(xù)作業(yè)；能夠針對不同的工件類型通過示教或離線編程，預(yù)先在機(jī)器人控制系統(tǒng)中設(shè)置對應(yīng)的程序，生產(chǎn)時(shí)根據(jù)生產(chǎn)指令自動(dòng)識(shí)別工件，靈活柔性的改變噴涂軌跡，使噴涂過程更精細(xì)，以其穩(wěn)定的涂裝質(zhì)量、自動(dòng)判斷適應(yīng)多品種產(chǎn)品混線生產(chǎn)。本發(fā)明利用混氣式噴涂，集中了無氣噴涂和空氣噴涂的特點(diǎn)，既可以噴涂粘度較高的涂料，獲得較厚的漆膜，涂裝效率高；又可以借助空氣輔助噴涂，具有較好的霧化效果， 漆膜的裝飾性好，較空氣噴涂節(jié)省了一道噴涂工序，提高了涂裝效率。本發(fā)明采用柔性高效的自動(dòng)噴涂系統(tǒng)，較傳統(tǒng)落后的人工空氣噴涂方式，實(shí)現(xiàn)更經(jīng)濟(jì)的涂料消耗，年可節(jié)約涂料15%以上，減少了對環(huán)境的污染和人員的傷害。本發(fā)明利用智能噴涂機(jī)器人與生產(chǎn)管理系統(tǒng)的聯(lián)鎖，方便了生產(chǎn)組織與管理，保證了產(chǎn)品的高品質(zhì)及穩(wěn)定性，提高了大輪拖產(chǎn)品的競爭力。


圖1是大輪拖底盤零件柔性高效自動(dòng)噴涂系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布局圖； 圖2是圖1的A-A剖視圖3是噴涂機(jī)器人在上送下吸水旋噴漆室內(nèi)的布置圖； 圖4是機(jī)器人噴漆室結(jié)構(gòu)布局圖； 圖5是圖4的俯視圖，噴漆室局部剖開； 圖6是機(jī)器人自動(dòng)噴涂工位結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7調(diào)漆間集中供漆系統(tǒng)設(shè)備布局示意圖。圖中1.噴涂機(jī)器人；2.上送下吸水旋噴漆室；3.電氣控制系統(tǒng)；4.寬推桿懸掛積放鏈；5.集中供漆混氣噴涂系統(tǒng)；6.旋轉(zhuǎn)編碼器；7.手動(dòng)輸入裝置；8.安全檢測光電管； 9.安全門開關(guān)；10.系統(tǒng)控制柜；11.噴涂控制柜；12.機(jī)器人控制柜；13.接近開關(guān)；14.人員進(jìn)出門；15.送風(fēng)空調(diào)平臺(tái)；16.送風(fēng)中央空調(diào)；17.機(jī)器人噴漆室；18.排風(fēng)系統(tǒng)；19.噴涂機(jī)器人系統(tǒng)；20.水旋漆霧處理系統(tǒng)；21.自動(dòng)混氣噴槍；22.換色閥；23.涂料調(diào)壓閥； 24.高壓空氣管路，25.調(diào)漆桶；26.自動(dòng)加料泵；27.油漆循環(huán)桶；28.氣動(dòng)攪拌器；29.液位控制器；30.自動(dòng)噴槍循環(huán)泵；31.人工噴槍循環(huán)泵；32.清洗溶劑泵；33.溶劑桶；34.機(jī)器人噴漆室；35 .人工補(bǔ)漆室；36 .調(diào)漆間。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例做進(jìn)一步的描述。結(jié)合圖1、圖2，本實(shí)施例的大輪拖底盤柔性高效自動(dòng)噴涂系統(tǒng)，包括對應(yīng)于大輪拖底盤不同部位的噴涂機(jī)器人1，該噴涂機(jī)器人利用示教器分別完成所分配的大輪拖底盤對應(yīng)部位的軌跡跟蹤與仿真，且通過噴涂機(jī)器人之間的相互配合完成整個(gè)大輪拖底盤零件的噴涂；混氣噴涂系統(tǒng)包括安裝在噴涂機(jī)器人手臂前端的自動(dòng)混氣噴槍21，及安裝在調(diào)漆間36向自動(dòng)混氣噴槍供漆的集中供漆混氣噴涂系統(tǒng)5 ；上送下吸水旋噴漆室2 用于容納噴涂機(jī)器人和大輪拖底盤零件，并保證噴涂機(jī)器人合適的工作環(huán)境；寬推桿懸掛積放鏈 4:用于向噴涂機(jī)器人輸送大輪拖底盤零件，并配有線體速度跟蹤監(jiān)測設(shè)備及鏈速檢測單元；所述鏈速檢測單元實(shí)時(shí)測定寬推桿懸掛積放鏈速度反饋給噴涂機(jī)器人，所述線體速度跟蹤監(jiān)測設(shè)備將監(jiān)測到的寬推桿懸掛積放鏈速度變化值傳送給機(jī)器人控制器，以保持示教或噴涂時(shí)噴涂機(jī)器人動(dòng)作與大輪拖底盤零件的相互位置與動(dòng)作關(guān)系；控制系統(tǒng)包括PLC、 機(jī)器人控制系統(tǒng)、噴漆室控制系統(tǒng)和積放鏈控制系統(tǒng)。結(jié)合圖2、圖6，噴涂機(jī)器人系統(tǒng)采用四臺(tái)落地大型長臂涂裝機(jī)器人1，將底盤表面根據(jù)不同部件分成67個(gè)區(qū)域，利用示教器分別分配給不同的機(jī)器人完成拖拉機(jī)底盤90%以上面積的軌跡跟蹤與仿真，通過機(jī)器人之間的相互配合完成整個(gè)底盤零件的噴涂。噴涂機(jī)器人系統(tǒng)包括四臺(tái)噴涂機(jī)器人、四臺(tái)機(jī)器人控制柜12和噴涂控制柜11，噴涂控制柜11也稱 PCE、一臺(tái)系統(tǒng)控制柜10也稱SCC，系統(tǒng)具有降級(jí)和防撞、在線跟蹤等功能。本機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)有手動(dòng)輸入單元MIS，PLC接收來自MES發(fā)給RFID的輸入單元的工件號(hào)信息或MIS確認(rèn)的工件號(hào)信息，并將其發(fā)送給噴涂機(jī)器人，通過對射傳感器檢測吊具上的工件，依靠與懸掛積放鏈同步動(dòng)作的脈沖編碼器計(jì)算脈沖數(shù)換算成距離，四臺(tái)機(jī)器人分別按照各自與工件感應(yīng)之間的實(shí)際距離設(shè)定PD Distance參數(shù)。機(jī)器人開始對工件的追蹤，在工件進(jìn)入設(shè)定的工作窗口后，按事前接受到的來自PLC的調(diào)用程序及顏色號(hào)執(zhí)行噴涂工作。根據(jù)拖拉機(jī)底盤涂裝是多品種混線生產(chǎn)的特點(diǎn)，由工藝人員通過離線編程軟件或機(jī)器人示教器，編制在不同節(jié)拍下、不同品種規(guī)格的底盤噴涂軌跡。以一定的節(jié)拍為基準(zhǔn)， 進(jìn)行不同品種底盤軌跡的示教；調(diào)試優(yōu)化后，再調(diào)整走槍速度(0.6 m/s、.9m/s)、扇幅寬度(20cm 30cm)、噴涂流量000 ^900mL/min)等工藝參數(shù)，滿足其他節(jié)拍的底盤噴涂需要。延長節(jié)拍時(shí)間可以降級(jí)使用，即將不工作機(jī)器人的工作軌跡分別由同側(cè)機(jī)器人完成。 噴涂軌跡確定后，機(jī)器人按照示教的軌跡運(yùn)動(dòng)，安裝在機(jī)器人手臂前端的自動(dòng)混氣噴槍21 將水性涂料噴涂到底盤表面的被涂區(qū)域.通過運(yùn)動(dòng)軌跡的相互搭接在車身上形成均勻的涂層。每次生產(chǎn)結(jié)束之后，使用溶劑進(jìn)行管路清洗。確認(rèn)管路清洗干凈之后，依次斷開機(jī)器人控制器和PCE及SCC柜的電源，才能結(jié)束生產(chǎn)。結(jié)合圖3、圖4和圖5，使機(jī)器人可靠工作的上送下吸水旋噴漆室2，采用帶溫度、濕度、空氣潔凈度可自動(dòng)控制的上送下吸水旋形式，分機(jī)器人噴漆室34、人工補(bǔ)漆室35兩個(gè)室體；采用一套控溫控濕的中央空調(diào)變頻送風(fēng)，兩套變頻排風(fēng)系統(tǒng)分別用于調(diào)節(jié)機(jī)器人噴漆室、人工補(bǔ)漆室兩個(gè)室體的氣流平均風(fēng)速分別為0. 3m/s、0. 6 m/s ；保證噴涂機(jī)器人在合適的工作環(huán)境，即溫度15°C ^35°C、濕度509Γ75%、空氣潔凈度空氣中灰塵顆粒粒徑彡5 μ m 及0.3m/s由上而下均勻的氣流組織下完成噴涂工作，達(dá)到高品質(zhì)涂裝所需要的潔凈度、濕度、溫度。經(jīng)過水旋器處理的漆霧大流量高空達(dá)標(biāo)排放。結(jié)合圖7，集中供漆混氣噴涂系統(tǒng)，包括高壓空氣管路M、調(diào)漆桶25、油漆循環(huán)桶 27、自動(dòng)噴槍循環(huán)泵30、人工噴槍循環(huán)泵31、清洗溶劑泵32和溶劑桶33 ；所述調(diào)漆桶25通過自動(dòng)加料泵26與油漆循環(huán)桶27相連；所述油漆循環(huán)桶上設(shè)有氣動(dòng)攪拌器觀及液位控制器四；所述自動(dòng)噴槍循環(huán)泵30、人工噴槍循環(huán)泵31通過管路與油漆循環(huán)桶27相連；所述清洗溶劑泵32和溶劑桶33相連；且清洗溶劑泵32、人工噴槍循環(huán)泵31、自動(dòng)噴槍循環(huán)泵30、 氣動(dòng)攪拌器觀、液位控制器四及自動(dòng)加料泵沈均與高壓空氣管路M相連。人工在調(diào)漆間36的調(diào)漆桶內(nèi)調(diào)漆到設(shè)定的粘度；油漆循環(huán)桶27設(shè)有氣動(dòng)攪拌器 28和液位控制器四，氣動(dòng)攪拌器保證涂料均勻，不至于沉淀；液位控制器保證油漆循環(huán)桶的涂料在滿足主管循環(huán)的一定容量內(nèi)，低于下限時(shí)，控制加料泵自動(dòng)往油漆循環(huán)桶加料；達(dá)到上限，停止加料。涂料循環(huán)泵保證油漆循環(huán)桶的涂料一直在主管循環(huán)，噴槍工作時(shí)可隨時(shí)供料。溶劑泵待上下班清潔噴槍和需要清洗管路時(shí)，由機(jī)器人控制柜啟動(dòng)工作。采用四臺(tái)AVX自動(dòng)混氣噴槍安裝在機(jī)器人手臂前端，與其配套的安裝在調(diào)漆間 36的集中供漆系統(tǒng)，由自動(dòng)噴槍循環(huán)泵經(jīng)輸送管路到機(jī)器人噴漆室34的槍戰(zhàn)與機(jī)器人及其工藝噴涂控制柜即PCE集成，通過優(yōu)化走槍速度、噴涂流量、搭接率等工藝參數(shù)，與機(jī)器人一起按照示教的軌跡和優(yōu)化的工藝參數(shù)運(yùn)動(dòng)，從而使運(yùn)動(dòng)軌跡相互搭接在不同品種底盤上，形成均勻一致的涂層。底盤零件的涂膜外觀要求沒有覆蓋件高，采用混氣噴涂一次可噴20 μ m 30 μ m (濕膜60 μ m 80 μ m)，可省一道噴涂工序及設(shè)備，完全可以滿足底盤表面質(zhì)量要求。自動(dòng)混氣噴涂工位所需的油漆采用一條主管循環(huán)的高壓集中供漆系統(tǒng)的方式供給涂料，所需的清洗溶劑采用一條盲端的溶劑集中輸送系統(tǒng)到相應(yīng)的機(jī)器人工位。噴漆室內(nèi)環(huán)境的改變對噴涂效果有很大的影響，所以應(yīng)設(shè)定合適的噴涂參數(shù)，包括噴漆室風(fēng)速及溫度、濕度、噴涂流量、霧化空氣、扇幅空氣以及配合更換不同類型的槍嘴， 以得到比較好的噴涂效果。以下為混氣噴涂工藝參數(shù)的設(shè)置。噴幅搭接率汽車覆蓋件噴幅搭接率一般取66. 7%或75%，考慮底盤零件漆膜的性質(zhì)，選擇噴幅搭接率為50%。扇幅寬度由于噴槍的扇幅與霧化效果等相關(guān)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，將混氣噴槍的扇幅寬度設(shè)置在20cm 30cm之間；
走槍速度當(dāng)漆膜厚度、噴幅搭接率、噴涂次數(shù)等參數(shù)確定后，生產(chǎn)效率只與走槍速度 (機(jī)器人運(yùn)行速度)、扇幅寬度相關(guān)。由于每種類型噴槍有一個(gè)最佳的運(yùn)行速度，本案選用的是混氣噴槍，最佳走槍速度建議在0.6 m/s、.9m/s，這樣，生產(chǎn)效率只與扇幅相關(guān)。噴涂流量噴涂流量與相關(guān)工藝系數(shù)有如下關(guān)系
Q = 6X1(T5 XhXVXff / { η XNXTX [100/(100-y) ] } 式中v為走槍速度，mm / S ；W為扇幅寬度，mm ； Y為噴幅搭接率y，％; h為工藝規(guī)定一次噴涂干膜厚度，μ m ； Q為機(jī)器人的噴涂流量，mL/min ； T為噴涂次數(shù)，次；N為涂料的施工固體分，> 45% ； η為噴槍傳遞效率，50% 70%?；鞖鈬娡揩@得最佳噴涂效果時(shí)的噴涂流量最好不要超過500mL/min，此時(shí)噴幅的最佳噴涂效率為單槍3. 6 m2/min。四支自動(dòng)混氣噴槍的噴涂效率將達(dá)到14. 4 m2/min，按照每個(gè)工件需要噴涂的面積為25m2計(jì)算，此時(shí)每個(gè)節(jié)拍中用于噴涂作業(yè)的時(shí)間為1. 736 min。 如果將噴槍的走槍速度適當(dāng)加大、扇幅寬度加寬、噴涂流量也加大，那么生產(chǎn)效率將會(huì)相應(yīng)的提高。因此配置方案的效率有很大的調(diào)節(jié)空間。底盤零件形狀復(fù)雜，零件基地有底漆、面漆和光面，因此噴涂流量及扇幅寬度需根據(jù)不同情況進(jìn)行設(shè)置。對于已有底漆部分采用設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)試；對于已有面漆部分采用不噴或減少噴涂流量進(jìn)行調(diào)試；對于沒有底漆的光面需適當(dāng)加大噴涂流量；小面積噴涂需減少扇幅寬度及噴涂流量。以下為優(yōu)化后理想的工藝參數(shù)。生產(chǎn)節(jié)拍2min時(shí)，走槍速度600 mm/s 700 mm/s，扇幅寬度200 mm 260mm，噴槍流量 400 mL/min 800mL/min，漆膜厚度 30 μ m ；
生產(chǎn)節(jié)拍1. 5min時(shí)，走槍速度900 mm/s，扇幅寬度250 mm 280mm，噴槍流量500 mL/ min 900 mL/min，漆膜厚度 25 μ m。采用寬推桿懸掛積放鏈給噴涂機(jī)器人輸送工件，具有線體速度跟蹤監(jiān)測設(shè)備及鏈速檢測單元，通過旋轉(zhuǎn)編碼器6隨時(shí)測定積放鏈速度反饋給噴涂機(jī)器人，實(shí)時(shí)檢測鏈速變化并把脈沖數(shù)值傳送給機(jī)器人控制器12，始終保持示教或噴涂時(shí)機(jī)器人動(dòng)作與工件的相互位置與動(dòng)作關(guān)系，從而確保工件噴涂質(zhì)量。如輸送鏈暫停，機(jī)器人能記憶當(dāng)前位置并停機(jī)， 輸送鏈重新開動(dòng)后機(jī)器人繼續(xù)執(zhí)行未完成的部分程序?？刂葡到y(tǒng)主要由機(jī)器人控制系統(tǒng)、噴漆室控制系統(tǒng)和積放鏈控制系統(tǒng)等組成。機(jī)器人與噴漆室送排風(fēng)裝置和積放鏈、可燃?xì)怏w報(bào)警等信號(hào)有互鎖功能。各控制系統(tǒng)(含PLC控制系統(tǒng))設(shè)有人機(jī)交互平臺(tái)，含人機(jī)交換界面，可顯示輸送鏈速度，機(jī)器人工作狀態(tài)，報(bào)警顯示等。控制系統(tǒng)采用Siemens S7-300作為控制核心。PLC到各控制系統(tǒng)采用ftx)fibUS網(wǎng)絡(luò)連接。并通過交換機(jī)以工業(yè)以太網(wǎng)方式與輸送鏈控制系統(tǒng)進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人、積放鏈、噴漆室、集中供漆系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)的聯(lián)鎖控制；控制臺(tái)上設(shè)置的觸摸屏提供了人機(jī)操作界面，便于實(shí)時(shí)掌握系統(tǒng)運(yùn)作信息并執(zhí)行相應(yīng)的操作?？刂葡到y(tǒng)PLC接收來自輸入單元的工件信息并將其發(fā)送給機(jī)器人，通過對射光電開關(guān)檢測吊具上的工件，采集與輸送鏈同步動(dòng)作的脈沖編碼器的信息，使機(jī)器人噴涂過程中保持與輸送鏈同步。機(jī)器人根據(jù)接收到的不同工件的信息執(zhí)行不同的噴涂軌跡程序，機(jī)器人軌跡程序是運(yùn)用FANUC公司“hint tool”軟件進(jìn)行編制，每一不同工件編制不同的軌跡程序。機(jī)器人與輸送鏈的聯(lián)鎖控制，機(jī)器人控制系統(tǒng)是采用西門子公司可編程控制器 S7-300作為控制核心，通過交換機(jī)以工業(yè)以太網(wǎng)方式與輸送鏈控制系統(tǒng)進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)信號(hào)讀取及聯(lián)鎖控制；機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)置有是否允許輸送鏈運(yùn)行功能，當(dāng)機(jī)器人正常工作時(shí)，機(jī)器人控制系統(tǒng)發(fā)出允許輸送鏈運(yùn)行信號(hào)，該信號(hào)通過工業(yè)以太網(wǎng)被輸送鏈控制系統(tǒng)接收后，輸送鏈自動(dòng)運(yùn)行；當(dāng)機(jī)器人出現(xiàn)故障緊急停止時(shí)，該信號(hào)通過工業(yè)以太網(wǎng)被輸送鏈控制系統(tǒng)接收后，輸送鏈控制系統(tǒng)會(huì)控制輸送鏈立即自動(dòng)停止，待機(jī)器人故障解除后發(fā)出允許輸送鏈運(yùn)行信號(hào)，輸送鏈才可以自動(dòng)運(yùn)行。當(dāng)輸送鏈出現(xiàn)故障緊急停止時(shí)，機(jī)器人控制系統(tǒng)會(huì)通過以太網(wǎng)自動(dòng)接收到輸送鏈停止信號(hào)，并發(fā)出機(jī)器人停止信號(hào)使機(jī)器人立即停止工作。機(jī)器人的控制系統(tǒng)可以自動(dòng)控制噴槍的開關(guān)時(shí)間，在機(jī)器人軌跡程序的編制過程中，可以進(jìn)行機(jī)器人噴槍開關(guān)的設(shè)置，在機(jī)器人的工作過程中，每一步軌跡都可以設(shè)置噴槍的開關(guān)狀態(tài)，在需要噴涂的軌跡程序可以把噴槍設(shè)置為開，即GUN=ON,在不需要噴涂的軌跡程序可以把噴槍設(shè)置為關(guān)，即GUN=OFF ；當(dāng)機(jī)器人在停止工作時(shí)，噴槍均為自動(dòng)關(guān)閉狀態(tài)。系統(tǒng)配置鏈速檢測單元。每個(gè)機(jī)器人配備一個(gè)防爆示教器。機(jī)器人自動(dòng)涂裝技術(shù)能夠適應(yīng)對人體有害的噴漆操作，能做到人體難以適應(yīng)的高強(qiáng)度、快節(jié)拍連續(xù)作業(yè)，能夠使噴涂過程更精細(xì)，實(shí)現(xiàn)更經(jīng)濟(jì)的涂料消耗，能夠以其穩(wěn)定的涂裝質(zhì)量、自動(dòng)判斷和適應(yīng)多品種產(chǎn)品混線生產(chǎn)等優(yōu)勢，被越來越多的行業(yè)所采用和推廣。 混氣式噴涂集中了無氣噴涂和空氣噴涂的特點(diǎn)，既可以噴涂粘度較高的涂料，獲得較厚的漆膜，涂裝效率高；又可以借助空氣輔助具有較好的霧化效果，漆膜的裝飾性好；非常適合工程機(jī)械和底盤類零件涂裝。
權(quán)利要求
1.一種大輪拖底盤柔性高效自動(dòng)噴涂系統(tǒng)，包括包括噴涂機(jī)器人系統(tǒng)、混氣噴涂系統(tǒng)、上送下吸水旋噴漆室、寬推桿懸掛積放鏈和控制系統(tǒng)；噴涂機(jī)器人系統(tǒng)，包括對應(yīng)于大輪拖底盤不同部位的噴涂機(jī)器人(1)，該噴涂機(jī)器人利用示教器分別分配完成大輪拖底盤對應(yīng)部位的軌跡跟蹤與仿真，且通過噴涂機(jī)器人之間的相互配合完成整個(gè)大輪拖底盤零件的噴涂；混氣噴涂系統(tǒng)包括安裝在噴涂機(jī)器人手臂前端的自動(dòng)混氣噴槍(21)，及安裝在調(diào)漆間向自動(dòng)混氣噴槍供漆的集中供漆混氣噴涂系統(tǒng)(5)；上送下吸水旋噴漆室O)用于容納噴涂機(jī)器人和大輪拖底盤零件，并保證噴涂機(jī)器人合適的工作環(huán)境；寬推桿懸掛積放鏈用于向噴涂機(jī)器人輸送大輪拖底盤零件，并配有線體速度跟蹤監(jiān)測設(shè)備及鏈速檢測單元；所述鏈速檢測單元實(shí)時(shí)測定寬推桿懸掛積放鏈速度反饋給噴涂機(jī)器人，所述線體速度跟蹤監(jiān)測設(shè)備將監(jiān)測到的寬推桿懸掛積放鏈速變化值傳送給機(jī)器人控制器，以保持示教或噴涂時(shí)噴涂機(jī)器人動(dòng)作與大輪拖底盤零件的相互位置與動(dòng)作關(guān)系；控制系統(tǒng)包括 PLC、機(jī)器人控制系統(tǒng)、噴漆室控制系統(tǒng)和積放鏈控制系統(tǒng)；各控制系統(tǒng)設(shè)有人機(jī)交互平臺(tái)， 含人機(jī)交換界面，以顯示寬推桿懸掛積放鏈速度、噴涂機(jī)器人工作狀態(tài)以及報(bào)警顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大輪拖底盤柔性高效自動(dòng)噴涂系統(tǒng)，其特征是所述控制系統(tǒng)采用siemens S7-300 PLC作為控制核心；PLC到機(jī)器人控制系統(tǒng)、噴漆室控制系統(tǒng)和積放鏈控制系統(tǒng)采用profibus網(wǎng)絡(luò)連接，并通過交換機(jī)以工業(yè)以太網(wǎng)方式與積放鏈控制系統(tǒng)進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)噴涂機(jī)器人與寬推桿懸掛積放鏈之間的聯(lián)鎖控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大輪拖底盤柔性高效自動(dòng)噴涂系統(tǒng)，其特征是所述上送下吸水旋噴漆室設(shè)置為噴涂機(jī)器人噴涂區(qū)域和人工補(bǔ)漆區(qū)域，所述人工補(bǔ)漆區(qū)域位于噴涂機(jī)器人噴涂區(qū)域工序下位，且兩者通過安全護(hù)欄相隔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大輪拖底盤柔性高效自動(dòng)噴涂系統(tǒng)，其特征是所述上送下吸水旋噴漆室O)內(nèi)設(shè)置控溫控濕的中央空調(diào)變頻送風(fēng)系統(tǒng)及變頻排風(fēng)系統(tǒng)，用于保證上送下吸水旋噴漆室內(nèi)的環(huán)境為15 35°C溫度、50 75%濕度、彡5 μ m空氣潔凈度及0. 3 0. 6m/s由上而下均勻的氣流組織。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大輪拖底盤柔性高效自動(dòng)噴涂系統(tǒng)，其特征是所述的集中供漆混氣噴涂系統(tǒng)，包括高壓空氣管路(M)、調(diào)漆桶(25)、油漆循環(huán)桶07)、自動(dòng)噴槍循環(huán)泵(30)、人工噴槍循環(huán)泵(31)、清洗溶劑泵(32)和溶劑桶(33)；所述調(diào)漆桶(25)通過自動(dòng)加料泵06)與油漆循環(huán)桶(XT)相連；所述油漆循環(huán)桶(XT)上設(shè)有氣動(dòng)攪拌器08)及液位控制器09)；所述自動(dòng)噴槍循環(huán)泵(31)、人工噴槍循環(huán)泵(31)通過管路與油漆循環(huán)桶 (27)相連；所述清洗溶劑泵(3 和溶劑桶(3 相連；且清洗溶劑泵(3 、人工噴槍循環(huán)泵 (31)、自動(dòng)噴槍循環(huán)泵(31)、氣動(dòng)攪拌器( )、液位控制器09)及自動(dòng)加料泵06)均與高壓空氣管路相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大輪拖底盤柔性高效自動(dòng)噴涂系統(tǒng)，其特征是所述集中供漆混氣噴涂系統(tǒng)的自動(dòng)噴槍循環(huán)泵經(jīng)輸送管路將要噴涂的水性漆輸送到上送下吸水旋噴漆室的槍戰(zhàn)，所述槍站與噴涂機(jī)器人及其工藝噴涂控制柜集成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大輪拖底盤柔性高效自動(dòng)噴涂系統(tǒng)，其特征是所述噴涂機(jī)器人噴涂區(qū)域入口和出口側(cè)分別對應(yīng)設(shè)置防止人員誤進(jìn)入的安全檢測光電管(8)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大輪拖底盤柔性高效自動(dòng)噴涂系統(tǒng)，其特征是所述鏈速檢測單元設(shè)置為旋轉(zhuǎn)編碼器(6)。
9.一種大輪拖底盤柔性高效自動(dòng)噴涂工藝，其特征是包括a、采用寬推桿懸掛積放鏈輸送大輪拖底盤至上送下吸水旋噴漆室，并通過旋轉(zhuǎn)編碼器隨時(shí)測定寬推桿懸掛積放鏈速度反饋給噴涂機(jī)器人，進(jìn)行大輪拖底盤跟蹤與聯(lián)鎖；b、采用落地大型長臂噴涂機(jī)器人將大輪拖底盤表面分成若干區(qū)域，利用示教器分別分配給不同的噴涂機(jī)器人完成大輪拖底盤90%以上面積的軌跡跟蹤與仿真；C、由安裝在調(diào)漆間的自動(dòng)噴槍循環(huán)泵通過輸送管路將涂料輸送到噴漆室的槍站，槍站與噴涂機(jī)器人及其工藝控制柜集成，優(yōu)化走槍速度、噴涂流量、噴幅搭接率、扇幅寬度工藝參數(shù)，自動(dòng)混氣噴槍與噴涂機(jī)器人一起按照示教的軌跡和優(yōu)化的工藝參數(shù)運(yùn)動(dòng)；通過與噴涂機(jī)器人之間的相互配合完成整個(gè)大輪拖底盤零件的噴涂；d、采用帶溫濕度、潔凈度自動(dòng)控制的上送下吸水旋噴漆室，保證機(jī)器人在15 35°C溫度、5(Γ75%濕度、彡5 μ m空氣潔凈度及0. 3m 0. 6/s由上而下均勻的氣流組織工作環(huán)境下完成噴涂工作。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的大輪拖底盤柔性高效自動(dòng)噴涂工藝，其特征是所述噴涂流量Q與相關(guān)工藝系數(shù)有如下關(guān)系Q=6xl(T5 xhxVxff/( ηxNxTx{100/(100-y)} 式中V—走槍速度，mm / s W—扇幅寬度，mm Y—噴幅搭接率y，％ h-工藝規(guī)定一次噴涂干膜厚度，ym Q-機(jī)器人的噴涂流量，ml/min T-噴涂次數(shù)，次 N—涂料的施工固體分，> 45% η—噴槍傳遞效率，50 70%。
全文摘要
本發(fā)明公開的一種大輪拖底盤柔性高效自動(dòng)噴涂系統(tǒng)，包括噴涂機(jī)器人系統(tǒng)、混氣噴涂系統(tǒng)、上送下吸水旋噴漆室、寬推桿懸掛積放鏈和控制系統(tǒng);噴涂作業(yè)時(shí)通過通過上送下吸水旋噴漆室保證噴涂機(jī)器人合適的工作環(huán)境；寬推桿懸掛積放鏈向噴涂機(jī)器人輸送大輪拖底盤零件，并進(jìn)行大輪拖底盤跟蹤與聯(lián)鎖；噴涂機(jī)器人手臂前端的自動(dòng)混氣噴槍通過與機(jī)器人按照示教的軌跡和優(yōu)化的工藝參數(shù)運(yùn)動(dòng)相互配合完成噴涂工作；本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了智能、高效、低污染和高涂料利用率，能夠保證噴涂作業(yè)的一致性，且能夠針對不同的工件靈活柔性的改變噴涂軌跡。
文檔編號(hào)B05B13/04GK102371220SQ201110307140
公開日2012年3月14日 申請日期2011年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月12日
發(fā)明者康惠春, 王衛(wèi)星, 閆立峰 申請人:中國一拖集團(tuán)有限公司