金帅　刘雄才　余维　高谦　杨家浩

摘 要：机器人已经成为当今整车厂涂装自动化主流设备，具有作业效率高、喷涂质量稳定、柔性生产能力强等优点，在国内外汽车及汽车零部件涂装领域有了非常多色应用。关键词：整车厂;机器人;涂装中图分类号：U466  文献标识码：B  文章编号：1671-7988（2020）02-168-03

Abstract： The robot has become the mainstream equipment of coating automation in oems nowadays， which has the advantages of high operating efficiency， stable spraying quality and strong flexible production capacity， and has been applied in the coating field of automobile and auto parts at home and abroad.Keywords： OEM; Robot; PaintCLC NO.： U466  Document Code： B  Article ID： 1671-7988（2020）02-168-03

1 引言

越來越多的企业开始普及、推广高科技自动化涂装生产设备，涂装领域供应商通过大量的行业工艺总结，以及对各种工业机器人的深入理解，充分发挥了工业机器人的灵活性，自动解算出正面喷涂路径、边角喷涂路径、内侧喷涂路径、交叉喷涂路径等智能化的工业包，并通过图形显示在我们的界面中，实现了良好的人机交互功能。涂装工艺机器人解决方案的核心技术是集成于机器人本体上的各类应用设备，相比其他整车制造工艺，应用种类更为丰富，本文就整车厂涂装工艺中几类常见的机器人解决方案做简单分享。

2 机器人在涂装工艺中应用分类

2.1 涂胶工艺应用

2.1.1 涂胶机器人基本配置

涂胶机器人站由：机器人本体、涂胶枪、分配器（流量控制）、供胶系统、热交换器、供胶管路、温控机组、控制柜、等位照相机等组成（见图1所示）。

2.1.2 涂胶应用介绍

（1）车底密封与喷涂（UBS=Under Body Sealing，UBC= Under Body Coating）;车底焊缝密封与车底涂胶作业。

（2）内部焊缝密封（IBS= Inner Body Sealing）;车身内腔焊缝密封作业。

（3）裙边防石击涂层（RPP= Rock Protect Paint）;应用3D SENSOR对车身定位，并喷涂防石击涂料。该涂料应用于车身底盘，涂料烘烤固化后具有吸音、减震、防沙石冲击和防腐蚀等作用。

（4）液态阻尼材料（LASD= Liquid Applied Sound Deadener）;液体隔音阻尼材料是当下替代传统沥青阻尼材料的技术，普遍采用机器人施工。具有清洁环保，设计柔性好，施工便利等特点。 目前液体隔音阻尼材料机人施工，主要有两类不同的解决方案。源于北美的IPS配合MSA枪头技术和源于欧洲的Dose配合Flat Stream枪头技术。

（5）高外观密封胶（FD）;高外观密封胶是指客户在最终使用时有机会直接看到的密封胶，所以对外观有较高的要求，机器人施工的复杂程度也最高。为了达到施工精度与质量稳定，高外观密封胶机器人系统一般采用双Doser分配器来保证稳定精准的流量控制，采用轨迹测算照相机系统来保证涂胶轨迹和位置精度。

涂胶机器人站内，可通过系统优化，可以集成多个涂胶工艺，几种工艺共享机器人（涂胶枪，定位照相机，控制系统等），降低设备投资，发挥自动化设备的优势。除了机器人本体以外，分配器（流量控制）与涂胶枪是涂胶机器人系统中最为核心的部件，代表了不同的技术路线。

由于柔性化生产，照相机定位技术在机器人涂胶工艺得到广泛应用，一般通过四台照相机测定车身在机器人工作站中的坐标位置。相比之前的机械定位，照相机定位更适合多种车型的共线生产，通过增设照相机数量，可以进一步拓展车型容量。

多功能涂胶枪在涂胶机器人系统中已得到较多的应用，可以接入两种不同的材料，配备三个角度的喷嘴，以提高施工的柔性和能力。例如在车底密封工艺中，使用同一把多功能涂胶枪可以实现PVC喷涂和焊缝密封两个不同工艺。

2.2 喷涂工艺应用

2.2.1 喷涂机器人基本配置

喷涂机器人工作站由：机器人本体、雾化器、控制柜（PLC/机器人）、输调漆系统等组成。

2.2.2 喷涂应用介绍

（1）车身清洁

喷漆前采用机器人设备替代传统的鸵毛机和人工擦拭（见图2所示）对车身表面进行清洁处理。机器人设备同时可集成擦拭，吸尘，吹灰等多种应用操作。

（2）外表面喷涂

外表面喷漆机器人在整车厂较早得到普遍应用。不同应用场合较常见各类机器人安装解决方案：落地式安装、壁挂0°角安装、壁挂80°角安装、壁挂180°角安装、导轨式壁挂0°角安装、提升导轨式壁挂180°角安装六种安装安装方式。从加电形式上有内部或外部加电，从换漆方法上有换色阀或弹夹式等。

（3）内腔喷涂

内腔喷漆机器人目前在国内也已得到越来越广泛的应用。内表面喷漆机器人也是不同解决方案共存的情况，输送形式上有步进式和连续式，开门方法上有独立开门机与喷漆机器人自带开门器，布置上有单层和双层等。

大量的喷涂机器人运用，在建厂规划时就要充分考虑机器人发生故障时的迂回方案。当机器人站内有一台机器人发生故障无法工作，该机器人的工作由本站内的其他机器人承担，生产线仍保持运行的工作模式。目的是在高自动化条件下，最大程度降低停线检修，维修等待等对正常生产的干扰。降级模式运行时间可以是数小时或数天，期间机器人相應调整运动轨迹，动作速度和 喷涂流量等参数，直至停线维修条件具备时才对故障故障机器人进行检修，短期内机 器人运行工况超出正常条件。迂回方案充分利用机器人站的现有硬件能力，通过软件编程和短期“超频”实现最大化连续生产，不仅可应用在喷漆机器人，也可应用于涂胶等其他工艺机器人。因机器人故障发生的不确定性，因此对于每个机器人站需要准备多套程序来应对各种情况。

2.3 空腔注蜡工艺应用

汽车底盘下部环境相对恶劣，仅仅靠电泳漆的保护难以保证防锈穿的要求，空腔注蜡通过120℃熔融蜡注满空腔，注入120KG左右，车身内残留1-3KG，在空腔内形成均匀细致的蜡膜层。蜡膜层能够起到密封作用，隔离水层的功能，是电泳漆防腐功能的补充。

空腔腊机器人和专用注腊机对比：空腔腊机器人具有柔性好，投资低的特点，但需要转换枪头，施工速度没有专机高。

2.4 车身搬运应用

油漆车身搬运机器人通过伺服电机驱动来实现搬运机器人的各关节运动，进而实现搬运机器人的实际作业。搬运机器人加快车身转移速度，与传统升降机设备比较占用面积小，同时降低了单车制造成本。手臂承载机构可沿着导轨进行移动，导轨安装与立柱上，位于被看管设备上方。机器人共有五个自由度。

（1）手臂承载机构沿导轨移动，由安装于承载机构上的双作用气缸驱动装置，保证操作机手臂实现600mm的往复运动;

（2）手臂在肩关节中的转动，由安装于承载机构上的双作用气缸驱动装置，运动传递机构和安装于肩部的滚珠丝杠实现;

（3）手臂在肘关节中的转动，由安装于小臂上的双作用气缸驱动装置，运动传递机构实现。

2.5 质量检验应用

2.5.1 外观检测

将漆膜检测仪器集成与机器人设备之上（见图3所示），实现漆膜质量的自动化监测。自动化检测准确性，重复性高，并可以弥补传统人工检测样本数低，数据分析慢的缺 点，更有利于满足产品高质量的要求。常见的机器人自动化检测有膜厚检测，颜色检测，外观检测（桔皮等），缺陷检测等。

2.5.2 在线膜厚检测

在免中涂工艺中，需要严格监控色漆层的漆膜厚度，以确保涂层的外观与耐候性能。机器人在线膜厚检测技术（见图七所示）提供了100%实时膜厚检测的解决方案。实时在线监测，监测到连续膜厚异常车辆≥5台时，发出紧急停止质量避免质量问题溢出。100%实时检测的“大数据”为潜在的漆膜质量进一步分析提供了数据基础。

2.5.3 离线漆膜外观检测

将颜色、外观、漆膜等多个检测仪器集成与机器人设备之上，一次实现多种数据的自动化监测。由于检测数据量多，检测时间较长（数分钟），并采用接触式测量，主要用于离线检测。但相比传统手工检测，大大提高了样本数量和数据处理效率。

2.5.4 在线漆膜缺陷检测

将漆膜缺陷识别照相机集成与机器人设备之上，实现在线的漆膜缺陷识别和标示。系统由缺陷识别单元和缺陷标记单元组成，识别标记出的缺陷由后续人工处理。漆膜缺陷自动化识别案例：钣金，灰粒，桔皮，划伤等。

3 结束语

随着技术的发展进步，针对不同的机器人种类，我们实现了精细化的控制管理，并在此基础上针对需求定制MES解决方案，打造智能制造生产企业、提高工作效率。工厂MES系统完整解决方案极大地提高了客户的生产效率。随着越来越多的机器人应用解决方案，也对运行管理提出了新的课题和挑战。日益进步的高自动化率可能推进工艺监控，产品开发，质量追踪等引发出新的思路，配合涂装材料的不断革新，整车涂装工艺技术必将得到新的提升。

参考文献

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