軟仿形自動噴涂是隨著汽車工業(yè)的發(fā)展而出現(xiàn)的高新技術(shù)設(shè)備。它是根據(jù)汽車，特別是轎車大批量生產(chǎn)的特點(diǎn)，把工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、硬仿形自動噴涂機(jī)技術(shù)綜合、簡化而成的新型自動涂裝設(shè)備。隨著競爭的日益激烈，汽車市場逐漸步入微利時代，低成本、高品質(zhì)成為各大汽車廠追求的目標(biāo)，軟仿形自動噴涂機(jī)就是適應(yīng)這一中國國情的理想的車身噴涂工藝解決方案。
按照涂裝設(shè)備種類劃分，目前國內(nèi)常見的汽車車身自動噴涂解決方案可分為噴涂機(jī)器人和軟仿形自動噴涂機(jī)兩大類。
仿形噴涂機(jī)應(yīng)用現(xiàn)場實(shí)景
噴涂機(jī)器人方案由于其具有適應(yīng)能力強(qiáng)、柔性好、控制靈活等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)成為國內(nèi)外大型汽車車身涂裝生產(chǎn)線上的首選設(shè)備，但其高昂的設(shè)備投資和龐大的使用成本卻讓許多汽車廠家望而卻步。對于一些中小規(guī)模的汽車涂裝線而言，軟仿形自動噴涂機(jī)不失為一個經(jīng)濟(jì)適用的解決方案。
軟仿形自動噴涂是隨著汽車工業(yè)的發(fā)展而出現(xiàn)的高新技術(shù)設(shè)備。它是根據(jù)汽車，特別是轎車大批量生產(chǎn)的特點(diǎn)，把工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、硬仿形自動噴涂機(jī)技術(shù)綜合、簡化而成的新型自動涂裝設(shè)備。相對于噴涂機(jī)器人方案，軟仿形自動噴涂機(jī)具有如下優(yōu)點(diǎn)：
□ 投資成本低；
□ 噴漆室內(nèi)占用空間小；
□ 室內(nèi)通風(fēng)量低，節(jié)約生產(chǎn)成本；
□ 示教方式簡便、直觀，調(diào)試周期短；
□ 由于機(jī)械主體通過密封帶與噴漆室隔離，日常維護(hù)的工作量小。
但是長期以來，國內(nèi)市場上的汽車車身仿形自動涂裝設(shè)備都是被幾家國際知名廠商壟斷的。在北京機(jī)械工業(yè)自動化研究所機(jī)器人中心專家們多年的潛心研究下，于1999年成功研制出國產(chǎn)的第一套具有自主知識產(chǎn)權(quán)和多項(xiàng)專利技術(shù)的汽車車身軟仿形自動噴涂系統(tǒng)，填補(bǔ)了我國汽車涂裝領(lǐng)域的一項(xiàng)空白。該系統(tǒng)已在南京春蘭汽車有限公司卡車涂裝線上投入使用。北京機(jī)械工業(yè)自動化研究所的科研小組隨后又于2004年在原有技術(shù)基礎(chǔ)上開發(fā)出了新一代適應(yīng)轎車涂裝工藝要求的軟仿形自動噴涂系統(tǒng)。下面就以某轎車廠的應(yīng)用為例，介紹一下這套國產(chǎn)的車身噴涂軟仿形自動噴涂機(jī)解決方案。
1、技術(shù)分析
通常的轎車中涂線噴涂系統(tǒng)廣泛采用高壓靜電旋杯進(jìn)行噴涂，面漆線噴涂系統(tǒng)則采用高壓靜電旋杯＋往復(fù)式噴槍＋高壓靜電旋杯的方式進(jìn)行噴涂。使用往復(fù)式空氣噴槍的目的是為了使金屬漆的顆粒產(chǎn)生無序排列，以形成不同的光學(xué)效果。目前，最新的發(fā)展趨勢是應(yīng)用改進(jìn)了結(jié)構(gòu)的旋杯代替噴槍，以達(dá)到相似的噴涂效果，并可大大提高油漆的利用率。最后一道高壓靜電旋杯用于噴涂罩光清漆，以提升車身色彩的豐滿度。
2、生產(chǎn)基本需求
□ 生產(chǎn)綱領(lǐng)：50000輛/年，設(shè)備年時基數(shù)3820h，雙班工作制；
□ 生產(chǎn)鏈速：中涂線1.74m/min，面漆線1.86m/min；
□ 輸送方式：地面反向積放鏈；
□ 設(shè)計(jì)通過最大外形尺寸：4500mm×1750mm×1350mm；
3、中涂線和面漆線工藝布置
□ 中涂線：準(zhǔn)備室（安裝車型與顏色輸入裝置）→手工噴涂區(qū)→自動噴涂杯站→手工噴涂區(qū)；
□ 面漆線：準(zhǔn)備室（安裝車型與顏色輸入裝置）→手工噴涂區(qū)→自動噴涂杯站→自動噴涂槍站→手工噴涂區(qū)→自動噴涂杯站→手工噴涂區(qū)。
4、轎車車身中涂、面漆噴涂系統(tǒng)構(gòu)成
自動噴涂機(jī)分別應(yīng)用在中涂線和面漆線，其系統(tǒng)構(gòu)成如表1所示。
5、噴涂工作站構(gòu)成
四杯站構(gòu)成如表2所示，六槍站構(gòu)成如表3所示。
每套伺服仿形噴涂系統(tǒng)配置一套伺服仿形頂噴機(jī)。頂噴機(jī)上配置1只靜電旋杯（杯站）或1組空氣噴槍（槍站），用于完成車身的水平面和前、后圍的自動噴涂作業(yè)。5個自由度分別為垂直運(yùn)動、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動、噴槍往復(fù)運(yùn)動、跟蹤運(yùn)動和旋杯間距調(diào)整運(yùn)動（杯站）。
每套伺服仿形噴涂系統(tǒng)配置一對伺服仿形側(cè)噴機(jī)，對稱地分置于輸送線兩側(cè)。在每個側(cè)噴機(jī)上配置1只靜電旋杯（杯站）或1組空氣噴槍（槍站），用于完成車身側(cè)面的噴涂作業(yè)。3個自由度分別為腕部擺動、腕部前后伸縮運(yùn)動和垂直升降運(yùn)動。
在連續(xù)的生產(chǎn)線上，頂、側(cè)噴機(jī)通過多軸的協(xié)調(diào)運(yùn)動使噴具的位姿總能隨著車身表面的變化而變化，保持最佳的噴涂姿態(tài)，進(jìn)而保證噴涂質(zhì)量。
6、車身自動識別系統(tǒng)
通過一組非接觸式光電開關(guān)采集被噴涂車型的特征點(diǎn)，并把測得的信號傳送到車身自動識別控制單元，通過PLC進(jìn)行信號分析、判斷。
7、輸送線跟蹤裝置
實(shí)時檢測輸送鏈的運(yùn)行速度，系統(tǒng)對當(dāng)前鏈速進(jìn)行分析、判斷。當(dāng)鏈速的變化超出系統(tǒng)允許范圍時，噴涂機(jī)停止運(yùn)行并觸發(fā)報(bào)警，大大提高了系統(tǒng)的安全性。
8、工作區(qū)安全檢測裝置
在工作區(qū)的入口和出口分別安置有兩組光電檢測裝置，實(shí)時監(jiān)控工作區(qū)入口和出口的狀況。在設(shè)備工作時，當(dāng)檢測到有人員誤入噴涂工作區(qū)時，自動噴涂機(jī)停止工作并發(fā)出警報(bào)，以確保人員及設(shè)備的安全。
面漆線自動噴涂系統(tǒng)平面布置圖
9、噴具及控制單元
□ 四杯站配置4套日本Ransburg公司的MMB-11型靜電旋杯，在頂噴機(jī)上配置2套旋杯，在2個側(cè)噴機(jī)上各配置1套旋杯；
□ 六槍站在頂、側(cè)噴機(jī)分別配置2把Devilbiss自動空氣噴槍；
□ 每只旋杯或每組噴槍配有獨(dú)立的控制箱，對每只旋杯和噴槍的各個氣路、漆路進(jìn)行控制；
□ 在每個工作站還配有一套噴具總控制系統(tǒng)，通過觸摸屏對工作站內(nèi)各個旋杯、噴槍的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，并對運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控；
□ 每只旋杯配置1臺FGP式伺服驅(qū)動齒輪泵；
□ MMB-11型靜電旋杯采用內(nèi)置式高壓發(fā)生器，最大90kV；
□ 最大轉(zhuǎn)速為80000r/min（空載)；
□ 光纖轉(zhuǎn)速檢測；
□ 換色模塊采用CCV油漆換色閥組，具有適應(yīng)范圍廣、油漆利用率高、防自污染性好和清洗換色快等優(yōu)點(diǎn)。
10、工作站控制系統(tǒng)
中涂線自動噴涂系統(tǒng)平面布置圖
□ 整個系統(tǒng)分為兩級控制，即一臺上位機(jī)和兩臺下位機(jī)，兩臺下位機(jī)分別控制頂噴機(jī)和兩臺側(cè)噴機(jī)；
□ 頂、側(cè)噴涂機(jī)采用獨(dú)立的控制單元，結(jié)構(gòu)清晰、控制靈活；
□ 下位機(jī)控制系統(tǒng)采用西門子S7-300系列PLC控制，上位機(jī)采用工控機(jī)控制；
□ 上位機(jī)與下位機(jī)通訊采用西門子Profibus總線通信；
□ 編程、監(jiān)控和常用操作主要集中在上位機(jī)完成，人機(jī)界面采用工業(yè)組態(tài)軟件設(shè)計(jì)，使得應(yīng)用過程更加人性化；
□ 新車型作業(yè)程序的編寫借助一個圖形界面完成，待操作員把各個運(yùn)動段的數(shù)據(jù)填入表格，后臺程序會自動生成一個新的作業(yè)程序，過程簡單、直觀，大大提高了工作效率。
結(jié)語
由我國自主研發(fā)的該軟仿形自動噴涂系統(tǒng)方案具有技術(shù)成熟、投資較小、操作簡便、使用維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)，在國內(nèi)中、小型卡車、轎車生產(chǎn)線上得到了廣泛的推廣應(yīng)用。由此可見，在今后較長的一段時間內(nèi)，該軟仿形自動噴涂機(jī)方案在汽車車身涂裝方面還會有更加廣闊的應(yīng)用空間。
