新型機(jī)器人涂裝系統(tǒng)擁有非常先進(jìn)的技術(shù)，不僅可以對(duì)車輛的內(nèi)外表面進(jìn)行全自動(dòng)的噴涂，而且能保證極高的涂裝質(zhì)量。目前，涂裝系統(tǒng)的絕緣性已經(jīng)發(fā)展到可以讓水性基的油漆進(jìn)行直接上電式噴涂，并可對(duì)車輛內(nèi)部進(jìn)行靜電噴涂。然而由于具備了眾多新的先進(jìn)功能，設(shè)備必然會(huì)變得非常復(fù)雜，需要訓(xùn)練有素的工作人員進(jìn)行操作和維護(hù)，這就使新設(shè)備的推廣變得困難重重。由此誕生了新型機(jī)器人涂裝系統(tǒng)，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)提高生產(chǎn)效率和降低復(fù)雜程度的雙重目標(biāo)。
瘦身——機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軸簡(jiǎn)化
提到涂裝機(jī)器人必然要談到它的運(yùn)動(dòng)軸和相關(guān)性能，包括是否容易進(jìn)入噴涂位置，在已有的噴涂間里安裝是否方便合算，占用空間大小和是否節(jié)約生產(chǎn)成本等。涂裝機(jī)器人既可以應(yīng)用于工件靜/動(dòng)的噴涂模式，也可以應(yīng)用于工件移動(dòng)的噴涂模式。在前種模式中機(jī)器人必須增加一個(gè)運(yùn)動(dòng)軸，在后種模式中由于車體連續(xù)地通過噴涂區(qū)，機(jī)器人不需要另設(shè)運(yùn)動(dòng)軸。
出于這個(gè)原因，不包括七軸的機(jī)器人成為杜爾公司訂單的主流，這種機(jī)器人不但可以減少業(yè)主的投資成本，還在很多方面降低了設(shè)備的復(fù)雜程度，簡(jiǎn)化了運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的編程，去除了故障率較高的可移動(dòng)電纜，維護(hù)工作也變得簡(jiǎn)單了。
圖1 以移動(dòng)模式工作的機(jī)器人涂裝站，由兩臺(tái)懸掛的機(jī)器人進(jìn)行外表面噴涂
圖1中，手軸部分可以選擇用兩軸而不是三軸，來連接產(chǎn)生勻稱的霧化噴涂扇面的高速旋轉(zhuǎn)的霧化器設(shè)備，這樣不僅簡(jiǎn)化設(shè)備結(jié)構(gòu)，而且只需要兩個(gè)軸的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
采用集成式換色技術(shù)
新型機(jī)器人涂裝系統(tǒng)擁有的先進(jìn)應(yīng)用技術(shù)也具有提高效率的巨大潛力，其中一個(gè)就是減少換色時(shí)的損失。如今，換色裝置與霧化器在技術(shù)和應(yīng)用上的差距越來越小，如何實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的節(jié)能降耗？人們采用了把換色裝置整合在霧化器里的方法。
杜爾公司生產(chǎn)的用于涂裝車身的EcoBell2系統(tǒng)就應(yīng)用了集成式換色技術(shù)。該系統(tǒng)采用EcoBell2 ICC型霧化器（見圖2），在這種霧化器中安裝了集成式換色裝置，這個(gè)裝置可以轉(zhuǎn)換7種顏色，每種顏色的涂料都通過一個(gè)單獨(dú)的計(jì)量泵供應(yīng)。這些計(jì)量泵不需要清洗，所有的計(jì)量泵通過一個(gè)氣動(dòng)切換離合器連接到伺服馬達(dá)上，這樣這個(gè)多泵的系統(tǒng)實(shí)際上只需要一個(gè)伺服馬達(dá)。如果系統(tǒng)需要的顏色超過7種時(shí)，還可以外接附加的換色裝置。
圖2 帶集成式換色裝置的新型霧化器（左）和外部的上電系統(tǒng)（右）
采用集成式換色系統(tǒng)可以在換色過程中大幅度減少涂料和清洗劑的消耗，這樣做雖然稍微增加了設(shè)備的復(fù)雜程度，但與其帶來的好處相比是微不足道的。采用普通霧化器換色時(shí)一般要消耗40ml涂料，采用新型霧化器更換涂料時(shí)其消耗量可以降到6ml，這不僅使涂料的消耗量降低了85%，還使清洗劑的消耗量有了同樣程度的降低。
在此我們以有8個(gè)涂裝機(jī)器人的色漆底漆站為例，估算一下集成式換色技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)過程中的效益。如果采用傳統(tǒng)的換色系統(tǒng)每換一次色要消耗近320ml涂料，而涂裝一個(gè)車體所用涂料的總量約為1040ml（以涂裝面積9m2計(jì)算，體積固化比為25%，著漆率為75%），這就是說換色過程中的涂料消耗超過了噴涂用涂料的30%。這樣，顏色的使用頻率和顏色的多少就決定了換色的損失，如果想在不采用新型EcoBell2 ICC系統(tǒng)的情況下把換色的損失降低一半，就必須將著漆率在現(xiàn)在的基礎(chǔ)上再提高15%，顯然這樣高的比例用目前的技術(shù)是根本達(dá)不到的。
在降低涂料消耗的同時(shí)，集成式換色系統(tǒng)還能把換色的時(shí)間從12s減少到6s，減少了一半的時(shí)間。這就意味著能縮短涂裝每個(gè)工件的周期，據(jù)統(tǒng)計(jì)這相當(dāng)于增加了5%的生產(chǎn)力。如果一個(gè)工廠每小時(shí)涂裝30臺(tái)車輛，每天工作20h，那么每天就能多涂裝30臺(tái)車輛。新型霧化器在巴塞羅那的尼桑公司已得到使用（見圖3）。
圖3 巴塞羅那的尼桑公司使用了新型霧化器
提高內(nèi)噴和細(xì)節(jié)噴涂的著漆率
雖然采用靜電旋杯噴涂車內(nèi)表面比空氣噴槍噴涂提高了著漆率，但水基涂料運(yùn)用靜電噴涂必須保證設(shè)備的電絕緣性，這就大大增加了設(shè)備的復(fù)雜程度和成本。由于這個(gè)原因，很多生產(chǎn)廠家不得不放棄了靜電噴涂技術(shù)，著漆率又降回到傳統(tǒng)空氣噴槍的水平。
采用新型鐘形旋杯式霧化器和定形氣流環(huán)技術(shù)能很容易地聚集噴射的涂料，大幅度提高著漆率，使氣動(dòng)霧化器以一種全新的方式工作。杜爾公司的EcoBell系列產(chǎn)品（見圖4）用于內(nèi)噴涂生產(chǎn)時(shí)平均提高著漆率15%，已經(jīng)成功應(yīng)用于很多項(xiàng)目中。采用這種霧化器時(shí)不需要靜電加電和系統(tǒng)絕緣，設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單很多。
圖4 EcoBell2 HD型霧化器可用于靜電或非靜電式內(nèi)部噴涂
提高噴涂的著漆率不僅能降低涂料的用量，而且由于減少了噴涂過程中的“不粘附噴涂物”，生產(chǎn)環(huán)境變得更為清潔，這在環(huán)境保護(hù)越來越重要的今天顯得猶為重要。此外設(shè)備的清洗間隔時(shí)間也可以延長(zhǎng)，又進(jìn)一步提高了生產(chǎn)效率。
圖5 EcoBell2 HD新型霧化器噴涂塑料裝飾件時(shí)能達(dá)到很高的著漆率
聚集噴射涂料的特點(diǎn)使EcoBell2 HD型霧化器還可以應(yīng)用于其他場(chǎng)合，如噴涂塑料的裝飾部件（見圖5），這種部件往往形狀復(fù)雜，而且只有很小的面積需要噴涂。由于這種霧化器具有高度的靈活性，所以能夠適應(yīng)部件復(fù)雜的外形，有效地進(jìn)行噴涂。圖6所示曲線表示在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)艙內(nèi)噴涂時(shí)霧化器的運(yùn)動(dòng)軌跡。
圖6 曲線表示霧化器的運(yùn)動(dòng)軌跡
結(jié)語
以上這些例子說明了采用機(jī)器人涂裝系統(tǒng)時(shí)如何能夠在盡量降低設(shè)備復(fù)雜程度的條件下提高生產(chǎn)效率。以一個(gè)每天涂裝1000臺(tái)車體的工廠為例，以每個(gè)車體的涂裝面積為9m2計(jì)算，如果生產(chǎn)效率提高1%就意味著每臺(tái)車體降低成本30元，這還不包括減少設(shè)備維護(hù)量所帶來的節(jié)約。