什么是噴涂機器人？噴涂機器人的優(yōu)點、種類和選型等

噴涂機器人，是可進行自動噴漆或噴涂其他涂料的工業(yè)機器人。

噴涂機器人又叫噴漆機器人，是可進行自動噴漆或噴涂其他涂料的工業(yè)機器人，1969年由挪威Trallfa公司（后并入ABB集團）發(fā)明。噴漆機器人主要由機器人本體、計算機和相應(yīng)的控制系統(tǒng)組成，液壓驅(qū)動的噴漆機器人還包括液壓油源，如油泵、油箱和電機等。多采用5或6自由度關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)，手臂有較大的運動空間，并可做復(fù)雜的軌跡運動，其腕部一般有2～3個自由度，可靈活運動。較先進的噴漆機器人腕部采用柔性手腕，既可向各個方向彎曲，又可轉(zhuǎn)動，其動作類似人的手腕，能方便地通過較小的孔伸入工件內(nèi)部，噴涂其內(nèi)表面。噴漆機器人一般采用液壓驅(qū)動，具有動作速度快、防爆性能好等特點，可通過手把手示教或點位示數(shù)來實現(xiàn)示教。噴漆機器人廣泛用于汽車、儀表、電器、搪瓷等工藝生產(chǎn)部門。

一、主要優(yōu)點

1、柔性好。

（1）活動半徑大柔性好。

（2）可實現(xiàn)內(nèi)表面及外表面的噴涂。

（3）可實現(xiàn)多種車型的混線生產(chǎn)，如轎車、旅行車、皮卡車等車身混線生產(chǎn)。

2、提高噴涂質(zhì)量和材料使用率。

（1）仿形噴涂軌跡精確，提高涂膜的均勻性等外觀噴涂質(zhì)量。

（2）降低過噴涂量和清洗溶劑的用量，提高材料利用率。

3、易操作和維護。

（1）可離線編程，大大縮短現(xiàn)場調(diào)試時間。

（2）可插件結(jié)構(gòu)和模塊化設(shè)計，可實現(xiàn)快速安裝和更換元器件，極大的縮短維修時間。

（3）所有部件的維護可接近性好，便于維護保養(yǎng)。

4、設(shè)備利用率高。

（1）往復(fù)式自動噴涂機利用率一般僅為40%-60%，噴涂機器人的利用率可達90%-95%。

二、種類特點

1、有氣噴涂機器人

有氣噴涂機器人也稱低壓有氣噴涂，噴涂機依靠低壓空氣使油漆在噴出槍口后形成霧化氣流作用于物體表面（墻面或木器面），有氣噴涂相對于手刷而言無刷痕，而且平面相對均勻，單位工作時間短，可有效地縮短工期。但有氣噴涂有飛濺現(xiàn)象，存在漆料浪費，在近距離查看時，可見極細微的顆粒狀。一般有氣噴涂采用裝修行業(yè)通用的空氣壓縮機，相對而言一機多用、投資成本低，市面上也有抽氣式有氣噴涂機、自落式有氣噴涂機等專用機械。

2、無氣噴涂機器人

無氣噴涂機器人可用于高黏度油漆的施工，而且邊緣清晰，甚至可用于一些有邊界要求的噴涂項目。視機械類型，其可分為氣動式無氣噴涂機、電動式無氣噴涂機、內(nèi)燃式無氣噴涂機、自動噴涂機等多種。另外要注意的是，如果對金屬表面進行噴涂處理，最好是選用金屬漆（磁漆類）。

三、選型因素

（1）機器人的工作軌跡范圍。在選擇機器人時需保證機器人的工作軌跡范圍必須能夠完全覆蓋所需施工的工件的相關(guān)表面或內(nèi)腔。間歇式輸送方式機器人是對靜止的工件施工。除工件斷面上，還需保證在工件俯視面上機器人的工作范圍能夠完全覆蓋所需施工的工件相關(guān)表面。

（2）機器人的重復(fù)精度。對于涂膠機器人而言，一般重復(fù)精度達到0.5mm即可。而對于噴漆機器人，重復(fù)的精度要求可低一些。

（3）機器人的運動速度及加速度。機器人的最大運動速度或最大加速度越大，則意味著機器人在空行程所需的時間越短，則在一定節(jié)拍內(nèi)機器人的絕對施工時間越長，可提高機器人的使用率。所以機器人的最大運動速度及加速度也是一項重要的技術(shù)指標。但需注意的問題是，在噴涂過程中（涂膠或噴涂），噴涂工具的運動速度與噴涂工具的特性及材料等因素直接相關(guān)，需要根據(jù)工藝要求設(shè)定。此外，由于機器人的技術(shù)指標與其價格直接相關(guān)，因而根據(jù)工藝要求選擇性價比高的機器人。

（4）機器人手臂可承受的最大荷載。對于不同的噴涂場合，噴涂（涂膠或噴漆）過程中配置的噴具不同，則要求機器人手臂的最大承載載荷也不同。

四、專用術(shù)語

（1）涂裝效率、涂著效率和涂裝有效率

涂裝效率是噴涂作業(yè)效率，包含單位時間的噴涂面積、涂料和噴涂面積的有效利用率。涂著效率是噴涂過程中涂著在被涂物上的涂料量與實際噴出涂料總量之比值，或被涂物面上的實測厚膜與由噴出涂料量計算的涂膜厚度之比，也就是涂料的傳輸效率（transfer efficency簡稱TE）或涂料利用率。涂裝有效率是指實際噴涂被涂物的表面積與噴槍運行的覆蓋面積之比；為使被涂物的邊斷部位的涂膜完整，一般噴槍運行的覆蓋面積應(yīng)大于被涂物的面積。

（2）噴涂軌跡

噴涂軌跡指在噴涂過程中噴槍運行的順序和行程，采用噴涂機器人可模仿熟練噴漆工的噴涂軌跡。

（3）旋杯轉(zhuǎn)速

旋杯轉(zhuǎn)速是對高轉(zhuǎn)速旋杯霧化細度影響最大的因素。當其他工藝參數(shù)不變時，旋杯的轉(zhuǎn)速越大，涂料滴的直徑越小。在稍低速范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)速對霧化細度的影響比在高速范圍內(nèi)明顯地增大。

旋杯轉(zhuǎn)速會對膜厚有影響。當轉(zhuǎn)速過低會導(dǎo)致涂膜粗糙；而霧化過細會導(dǎo)致漆霧損失（引起過噴），使涂膜厚度有波動；同時當霧化超細時，則對噴漆室內(nèi)任何氣流均十分敏感。

旋杯的過高轉(zhuǎn)速除引起過噴外，還會導(dǎo)致透平軸承的過量磨損，增加清晰用壓縮空氣的消耗和降低涂膜所含溶劑量。最佳的旋杯轉(zhuǎn)速可按所用涂料的流率特性而定，因而對于表面張力大的水性涂料、高黏度的雙組分涂料的旋杯轉(zhuǎn)速比普通溶劑型涂料的要高。

一般情況下，空載旋杯轉(zhuǎn)速為6X10^4r/min，負載時設(shè)定的轉(zhuǎn)速范圍為（1.0~4.2）X10^4r/min誤差±500r/min.

(4)涂料流率

它是單位時間內(nèi)輸給每個旋杯的涂料量，又稱噴涂流量、出漆量（率）。

除旋杯轉(zhuǎn)速外，涂料流率是第二個影響霧化顆粒細度的因素。當其他參數(shù)不變的情況下，涂料流率越低，其霧化顆粒越細，但同時也會導(dǎo)致漆霧中溶劑揮發(fā)量增大。

涂料流率高會形成波紋狀的涂膜，同事當涂料流量過大使旋杯過載時，旋杯邊緣的涂膜增厚至一定程度，導(dǎo)致旋杯上的溝槽紋路不能使涂料分流，并出現(xiàn)層狀漆皮，這會產(chǎn)生氣泡或涂料滴大小不均勻的不良現(xiàn)象。

每支噴槍的最大涂料流率與高速旋杯的口徑、轉(zhuǎn)速涂料的密度有關(guān)，其上限由霧化的細度和靜電涂裝的效果來決定。實踐經(jīng)驗表明，涂料應(yīng)在恒定的速度下輸入，在小范圍內(nèi)的波動不會影響涂膜質(zhì)量。

在實際的噴涂過程中每個旋杯所噴涂的區(qū)域不同，其涂料的流率等也不相同，另外由于被涂物外形變化的原因，旋杯的涂料流率也要發(fā)生變化。以噴涂汽車車身為例，當噴涂門板等大面積時，吐出的涂料量要大，噴涂門立柱、窗立柱時，吐出的涂料量要小，并在噴涂過程中自動、精確地控制吐出的涂料量，才能保證涂層質(zhì)量及涂膜厚度的均一，這也是提高涂料利用率的重要措施之一。