張進(jìn) 宋衍國

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活水平的提高，人們對(duì)環(huán)保、健康的要求越來越高，汽車涂裝也在朝著安全、環(huán)保的方向發(fā)展，能夠降低VOC排放量的水性漆涂裝技術(shù)迅速地發(fā)展起來，雖然水性油漆的使用對(duì)企業(yè)員工的身體健康起到了很大的作用，也給企業(yè)實(shí)現(xiàn)綠色排放提供了有利的基礎(chǔ)，但降低涂料消耗的問題一直是阻礙企業(yè)發(fā)展的腳步，文章講述了一種降低涂料消耗有效方法。

關(guān)鍵詞：噴涂機(jī)器人；換色；Paint Push；涂料消耗

中圖分類號(hào)：U455 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1671-7988（2018）12-142-03

Abstract： With the development of economy and living conditions， people put much weight on environmental protection and health. At the same time， automotive painting is also improving in the trend of security and pro-environment. The water- based painting technology which can cut down the emission load of VOC has developed rapidly. Although the usage of water-based painting has played a significant role in the health of the working staff and provided beneficial basis for the enterprise to fulfill its green emission， the problem of lowering the consumption of paint has always been the obstacle of the development of the enterprise. This article is to introduce an effective method of reducing the paint consumption.

Keywords： Painting robot； Color change； Paint push； Paint consumption

CLC NO.： U455 Document Code： B Article ID： 1671-7988（2018）12-142-03

前言

隨著中國汽車行業(yè)蓬勃發(fā)展，我國汽車涂裝裝備技術(shù)取得輝煌成績(jī)，在保證涂裝基本防腐、裝飾等基本功能外，持續(xù)向節(jié)能、低碳、環(huán)保、智能化方向發(fā)展。目前國內(nèi)大部分汽車廠的噴涂車間在減少污染方面，采用了水性油漆和機(jī)器人自動(dòng)噴涂等新工藝，而在節(jié)材方面一直沒有大的突破，也使噴涂車間的生產(chǎn)成本很難再降低。本文通過對(duì)Paint Push技術(shù)在機(jī)器人噴涂換色過程應(yīng)用，極大降低清洗溶劑消耗量以及最大限度減少廢油漆產(chǎn)生，從而達(dá)到了節(jié)能減排的效果，為企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了有利的保障，值得在整個(gè)汽車行業(yè)中進(jìn)行推廣。

一汽-大眾涂裝車間通過全自動(dòng)化噴涂方式，滿足工藝各項(xiàng)指標(biāo)要求，達(dá)到預(yù)定的外觀性能要求，隨著生產(chǎn)的穩(wěn)定，節(jié)能減排和成本降低的目標(biāo)被提到日程上來了，但所有目標(biāo)的確定都是建立在不影響產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，也就是說，外觀性能不能變，故膜厚標(biāo)準(zhǔn)不能變，所以只能通過優(yōu)化噴涂參數(shù)和清洗換色程序降低油漆的消耗，而噴涂參數(shù)的優(yōu)化對(duì)生產(chǎn)質(zhì)量的穩(wěn)定存在很大的隱患，且效果非常不明顯。為實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，降低運(yùn)行成本的目標(biāo)，優(yōu)化換色程序是必經(jīng)之路。

Paint Push技術(shù)應(yīng)用旨在清洗換色時(shí)，降低產(chǎn)生的油漆消耗，從而降低單臺(tái)車的油漆消耗。該功能是機(jī)器人正常清洗換色的一個(gè)拓展功能，在噴涂程序結(jié)束前，當(dāng)?shù)弥乱粋€(gè)任務(wù)需要清洗換色時(shí)，機(jī)器人會(huì)啟動(dòng)該功能，即通過推送指定體積的一種介質(zhì)（這里使用的是溶劑）將管路中的殘余定量油漆推送一部分，推送出來的油漆會(huì)通過霧化器噴涂到車身，完成最后幾道軌跡的噴涂，這部分油漆若不通過這種方式推送出來，將會(huì)在下一次的清洗換色時(shí)清洗掉，所以這部分油漆即為節(jié)省的油漆；由于管路的一部分殘余油漆被溶劑推出，所以可以減少清洗管路的時(shí)間，從而降低了清洗換色的整體時(shí)間，為軌跡優(yōu)化等相關(guān)工作提供了一定的節(jié)拍空間。

1 Paint Push技術(shù)工作原理

Paint Push（油漆推送功能），是指在工作周期之內(nèi)和清洗換色之前，將油漆管路中的剩余油漆推出，減少油漆浪費(fèi)。當(dāng)前工作顏色和下一種顏色不相同時(shí)，機(jī)器人需要換色。如圖1和圖2所示，在機(jī)器人結(jié)束噴涂之前，Paint Push功能啟動(dòng)，關(guān)閉油漆的顏色閥，同時(shí)打開溶劑閥，溶劑進(jìn)入主管路并推動(dòng)油漆，油漆被推送到霧化器并由高速旋轉(zhuǎn)的旋杯甩出，當(dāng)機(jī)器人程序運(yùn)行到最后一個(gè)關(guān)槍點(diǎn)位置，機(jī)器人關(guān)槍結(jié)束噴涂，此時(shí)溶劑已填充到管路中。然后，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)到原點(diǎn)執(zhí)行管路清洗、填充下一種油漆、開始下一種顏色工件的噴涂。

① Paint Push的添加是為了降低清洗換色產(chǎn)生的油漆消耗，從而降低單臺(tái)車的油漆消耗。

② 該功能是清洗換色的一個(gè)拓展功能，在噴涂程序結(jié)束前，當(dāng)?shù)弥乱粋€(gè)任務(wù)需要清洗換色時(shí)，機(jī)器人會(huì)啟動(dòng)該功能，即通過推送指定體積的一種介質(zhì)（這里使用的是溶劑）將管路中的殘余定量油漆推送一部分，推送出來的油漆會(huì)通過霧化器噴涂到車身，完成最后幾道軌跡的噴涂，這部分油漆若不通過這種方式推送出來，將會(huì)在下一次的清洗換色時(shí)清洗掉，所以這部分油漆即為節(jié)省的油漆。

③ 由于管路的一部分殘余油漆被溶劑推出，所以可以減少清洗管路的時(shí)間，從而降低了清洗換色的整體時(shí)間。

Paint Push功能啟用之后，首先記錄每一個(gè)程序所對(duì)應(yīng)每種Option的每種顏色的油漆消耗量，并將消耗量記錄在程序中（accuvol.sys），該消耗量的記錄是為了當(dāng)相同顏色車再次進(jìn)行噴涂時(shí)，將以這個(gè)記錄為推送量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行推送。

例如：4號(hào)程序的1號(hào)顏色油漆消耗量記錄為305ml；

參數(shù)設(shè)置—總推送量：36ml，推送因子：50%，即實(shí)際推送量為18ml；

那么當(dāng)機(jī)器人噴涂量達(dá)到287ml時(shí)，將開啟推送。

當(dāng)機(jī)器人的某一個(gè)程序的噴涂刷子表被更改時(shí)，機(jī)器人的一個(gè)信號(hào)（A1BrushChanged）被觸發(fā)，將復(fù)位該程序的所有Option的該種顏色的油漆消耗量統(tǒng)計(jì)，當(dāng)更改刷子表后的第一臺(tái)相同顏色車身進(jìn)站噴涂時(shí)，將不會(huì)進(jìn)行Paint Push，將消耗的油漆量重新統(tǒng)計(jì)進(jìn)程序（accuvol.sys）中，后面相同顏色的車將進(jìn)行Paint Push。

每一次噴涂過程中，機(jī)器人都會(huì)比較加載的程序的保存時(shí)間是否有變化，若有變化，說明軌跡程序被更改，將停止Paint Push，并復(fù)位掉該程序所有Option的顏色消耗統(tǒng)計(jì)量數(shù)據(jù)，重新對(duì)該程序每種顏色、每種Option的油漆消耗統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)完成的顏色將會(huì)在下一次相同顏色的任務(wù)進(jìn)站時(shí)進(jìn)行Paint Push。

2 Paint Push技術(shù)功能導(dǎo)入

1）硬件安裝

首先機(jī)器人工藝臂上需要進(jìn)行Push閥門的安裝，如下圖3：

2）信號(hào)的配置

閥門的信號(hào)和系統(tǒng)內(nèi)部的信號(hào)需要在軟件中配置好，方便后面的調(diào)用，如下圖4：

3）機(jī)器人系統(tǒng)內(nèi)部拓展功能模塊的導(dǎo)入

在機(jī)器人噴涂程序中打開相關(guān)的拓展功能模塊Paint Push，并將相關(guān)功能文件導(dǎo)入到機(jī)器人系統(tǒng)中，如下圖所示。

3 Paint Push技術(shù)功能測(cè)試

噴涂站：中涂外噴；

測(cè)試機(jī)器人：PRE_R21；

流量（Fluid）：300cc/min；

測(cè)試軌跡總消耗量：60ml；

管路推送量（Push volume）：36ml

推送因子（Factor）：0.5、0.6、0.7；

測(cè)試結(jié)果：狀態(tài)OK，沒有過推現(xiàn)象；狀態(tài)Not OK，有過推現(xiàn)象，詳見下圖：

4 Paint Push技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

4.1 節(jié)省油漆消耗

1）油漆管路分析

如圖可知，從旋轉(zhuǎn)換色閥的取漆點(diǎn)到霧化器前端的油漆總量（Paint volume）為36cc；正常清洗時(shí)，需要將36cc涂料全部按廢漆排放掉。

2）計(jì)算

為了保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定，將Factor設(shè)定為0.5。

節(jié)省油漆計(jì)算公式：Paint volume * Factor = 36 * 0.5 = 18 cc ，即一臺(tái)機(jī)器人在這臺(tái)車身上節(jié)省了18cc的油漆，從中涂到面漆一共需要經(jīng)過5個(gè)站，其中4個(gè)站是6臺(tái)機(jī)器人，1個(gè)站是4臺(tái)機(jī)器人，共28臺(tái)機(jī)器人，一共節(jié)省油漆量為504cc，若每天產(chǎn)量500臺(tái)，5臺(tái)車換色清洗一次，每天可以節(jié)省50400cc的油漆，若按照每周上班5天，全年260天的工作日，這個(gè)數(shù)字將十分驚人。

4.2 節(jié)省清洗換色時(shí)間

由于在噴涂的最后使用溶劑將管路中50%的油漆推出，所以在清洗管路時(shí)可以將清洗時(shí)間縮短，從而達(dá)到降低整體的清洗換色時(shí)間，為工藝優(yōu)化提供一些節(jié)拍的空間，對(duì)比照片如下：

沒有Paint Push時(shí)的管路清洗時(shí)間為12s；觸發(fā)Paint Push后的管路清洗時(shí)間為3.7s，降低了8.3s，對(duì)于清洗換色來說，單從節(jié)省時(shí)間方面，這是一個(gè)非常大的節(jié)省力度，將對(duì)節(jié)省節(jié)拍時(shí)間做出巨大的貢獻(xiàn)。

5 風(fēng)險(xiǎn)分析

（1）當(dāng)溶劑進(jìn)入齒輪泵時(shí)，可能會(huì)對(duì)油漆的流量產(chǎn)生一定的波動(dòng)，出現(xiàn)一定的噴涂質(zhì)量問題；

（2）若出現(xiàn)溶劑推送過多時(shí)，容易產(chǎn)生高壓報(bào)警問題，影響正常的生產(chǎn)；

（3）溶劑推送的量沒有調(diào)節(jié)好或出現(xiàn)過推的情況，會(huì)使溶劑噴到車身上，產(chǎn)生嚴(yán)重的質(zhì)量問題，給下一道生產(chǎn)工序帶來不必要的麻煩。

6 結(jié)語

經(jīng)過實(shí)踐證明，Paint Push技術(shù)的應(yīng)用即充分利用了車間有限的資源條件，又在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，給車間的節(jié)能減排和成本降低做出了巨大的貢獻(xiàn)，雖然此功能的探索和測(cè)試過程是艱難的，但這一成果的確值得在其他噴涂車間進(jìn)行推廣和應(yīng)用。