噴涂機(jī)器人管路改造探析

吳國雄 顏 超

(廣東省技師學(xué)院，廣東 惠州 516100)

噴涂機(jī)器人管路改造探析

吳國雄 顏 超

(廣東省技師學(xué)院，廣東 惠州 516100)

介紹了汽車前后保險杠清漆自動噴涂機(jī)器人基本管路的構(gòu)成，對該設(shè)備氣路和液路經(jīng)常出現(xiàn)的爆管現(xiàn)象進(jìn)行了研究，并通過增加增壓缸、改為雙閥控制、對管路壓力進(jìn)行檢測等手段來加強(qiáng)對爆管現(xiàn)象的控制。

噴涂機(jī)器人；管路；爆管；改造

0 引言

噴涂機(jī)器人使用在涂裝車間和樹脂車間，有復(fù)雜的氣路和液壓管路系統(tǒng)，投運(yùn)時間較長后容易老化，出現(xiàn)爆管現(xiàn)象，而管路系統(tǒng)沒有預(yù)警畫面，對設(shè)備進(jìn)行維修較困難，造成機(jī)器人故障停機(jī)時間長。

1 噴涂機(jī)器人基本管路

噴涂機(jī)器人又叫噴漆機(jī)器人(Spray Painting Robot)，是可進(jìn)行自動噴漆或噴涂其他涂料的工業(yè)機(jī)器人，廣泛用于汽車、儀表、電器、搪瓷等工藝生產(chǎn)部門。機(jī)器人的基本管路由氣路和液路組成，包括總管路控制柜、控制氣路和液路切換的機(jī)器人保壓盒電磁閥、機(jī)器人霧化器混合管路[1]。

1.1 保壓盒空氣管路

空氣保壓管路為機(jī)器人氣動管路的氣源，與機(jī)器人XRC電氣控制系統(tǒng)連用，機(jī)器人上電前必須打開，對機(jī)器人起保護(hù)作用。

1.2 霧化器混合管路

輸入電壓升高時，空氣供給控制閥ON，排放控制閥OFF，先導(dǎo)空氣進(jìn)入先導(dǎo)室；先導(dǎo)室壓力升高，作用在隔膜上，供氣閥打開，部分空氣排入出口管道。出口壓力通過傳感器反饋給控制回路，控制回路通過壓力比較控制供給閥和排放閥動作，以使出口壓力達(dá)到設(shè)定值。

2 爆管原因

2.1 齒輪泵有固化劑卡阻

固化劑泵是用于輸送固化劑(苯磺酸)的一種機(jī)械隔膜式計量泵，流量可以在0～100 L/h內(nèi)無級調(diào)節(jié)，通過泵頭上的單向閥啟閉作用完成吸排目的，用來輸送液體(特別是腐蝕性液體)，是一種特殊容積泵。由于固化反應(yīng)屬于化學(xué)反應(yīng)，受固化溫度影響很大，溫度增高，反應(yīng)速度加快，凝膠時間變短，凝膠時間的對數(shù)值隨固化溫度上升大體呈直線下降趨勢，容易造成齒輪泵有固化劑卡阻(圖1)。

圖1 齒輪泵有固化劑卡阻

2.2 雙組份混合器卡阻

噴涂機(jī)器人的漆料通常是雙組份漆，雙組份涂料由涂料以及固化劑組成(固化劑能加速涂料成膜的速度)，利用雙組份混合器對漆料及固化劑進(jìn)行調(diào)配，且調(diào)配完后必須短時間內(nèi)使用，否則就會失效，容易造成雙組份混合器的卡阻(圖2)。

圖2 雙組份混合器卡阻

2.3 霧化器卡阻

空氣壓縮式霧化器借助于壓力或離心力使壓縮空氣通過細(xì)小管口形成高速氣流，產(chǎn)生的負(fù)壓帶動液體或其他流體分散成均勻而微細(xì)的霧滴，在高速撞擊下向周圍飛濺，使液滴變成霧狀微粒從出氣管噴出，并施涂于被涂物的表面。涂料的不潔凈及停機(jī)長時間不使用，容易造成霧化器卡阻。

3 管路改造

3.1 增加增壓缸

涂料閥出現(xiàn)卡阻，閥芯無法正常動作，管內(nèi)氣壓不足，涂料壓力增大，管路出現(xiàn)裂痕，進(jìn)而出現(xiàn)爆管現(xiàn)象，更換涂料管困難，更換時間較長，維修時間延長，更換閥的備件次數(shù)較多，造成維修費用增加。

對設(shè)備增加增壓缸，使壓縮空氣的壓力增加到>0.7 MPa，使涂料閥能夠正常工作，閥工作正常后，涂料管路基本穩(wěn)定，爆管發(fā)生率降低。

3.2 改為雙閥控制

由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)出是通過一根閥芯進(jìn)行控制，單獨控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩側(cè)壓力是不可能的。因此，背壓作用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動的反方向。隨著背壓升高，為保證執(zhí)行機(jī)構(gòu)

的運(yùn)動，必須提高壓力，而負(fù)載的變化會造成系統(tǒng)穩(wěn)定性差。

可增加額外的液壓元件，如調(diào)速閥、壓力控制閥等，通過增加阻尼，提高系統(tǒng)速度剛度來提高穩(wěn)定性，但增加元件會降低效率，浪費能源，還會使得整個系統(tǒng)的可靠性降低、成本增加。

采用雙閥雙路控制，從控制閥組引出兩條涂料管路，增加備用電氣切換控制線路，單閥出現(xiàn)卡阻可以自動關(guān)閉，切換到備用閥上，增加了閥的動作可靠性。

3.3 對管路壓力進(jìn)行檢測

齒輪泵的壓力只能進(jìn)行調(diào)節(jié)，而實際生產(chǎn)中容易出現(xiàn)負(fù)載不穩(wěn)定的現(xiàn)象，造成無法準(zhǔn)確控制系統(tǒng)最佳壓力，使得整個系統(tǒng)可靠性降低。

在齒輪泵進(jìn)出口增加壓力傳感器檢測管路壓力[2]，并運(yùn)用PLC對信號進(jìn)行處理，利用人機(jī)界面對壓力值進(jìn)行設(shè)定并實時顯示當(dāng)前壓力，增加報警燈提示[3]。當(dāng)實時控制涂料管的壓力大于設(shè)定最大值時，齒輪泵停止工作，機(jī)器人報高壓力警報，當(dāng)實時控制涂料管的壓力小于設(shè)定最小值時，齒輪泵停止工作，機(jī)器人報低壓力警報；直到處理涂料壓力控制在正常工作范圍內(nèi)，機(jī)器人報警解除，恢復(fù)正常工作[4]。

4 結(jié)語

通過增加增壓缸增大壓縮空氣壓力，利用雙閥雙路控制，優(yōu)化計量泵啟動與閥開閉時序，提高閥的動作可靠性，在齒輪泵進(jìn)出口增加壓力傳感器檢測管路壓力，增加壓力報警值設(shè)定，避免管路壓力不穩(wěn)，大大減少了爆管現(xiàn)象的發(fā)生，提高了效益。

[1]安川電機(jī)(中國)有限公司.噴涂機(jī)器人管路說明書[Z]，2010

[2]黨安明，張欽軍.傳感器與檢測技術(shù)[M].北京大學(xué)出版社，2011

[3]人力資源和社會保障部教材辦公室.電氣控制線路安裝與檢修[M].中國勞動和社會保障出版社，2010

[4]安川電機(jī)(中國)有限公司.機(jī)器人使用說明書[Z]，2010

2014-06-23

吳國雄(1984—)，男，廣東梅州人，助理講師，研究方向：機(jī)電一體化。