介紹了噴涂機器人氣動系統的控制原理和雙組分涂料的供應。對噴涂機器人在某汽車廠應用過程中出現的油漆返入閥島控制氣道、油漆爆管、清漆層表面變色等問題進行了深入分析。總結了現場經驗，提出了改進方法。針對問題從源頭到末端制定有效的標準和改進措施。從而減少噴涂機器人應用過程中長時間、高頻停機的問題。

簡介

隨著信息時代的到來，汽車行業開始走向以噴涂機器人為核心的自動化生產過程。不斷上漲的人工成本和嚴格的節能環保政策要求，使得噴涂機器人市場迎來快速發展期。此外，隨著機器人噴涂參數控制的快速準確，通過流暢均勻的噴涂動作，消除了以往的過噴、漏噴等現象，大幅提高了油漆利用率。但由于噴涂機器人的精確控制和氣動控制閥的快速響應，再加上雙組份中固化劑遇空氣快速固化的特點，對生產過程和后期維護提出了更高的要求，如控制油漆的針閥氣密性要求高，油漆容易進入針閥的閥室返回閥島， 固化劑管道不干凈、閥體卡死、計量泵出口高壓爆管或漆液入口無介質流動造成光損等造成管道固化。

單組分雙系統(2×2K)供漆及氣動控制原理

兩個組件是清漆和固化劑，兩個系統是兩套供漆控制噴涂系統。由于清漆和固化劑不容易清洗，清洗和噴漆時間過長，2×2K系統可以減少因變色導致的線路停運，如CC1噴涂系統。當機器人收到變色信息時，機器人控制器發出指令，開始霧化器的清洗和2K注漆時間程序，無需對清漆管道和固化劑管道進行清洗和注漆。當車體被輸送設備輸送到預定噴涂位置時，

機器人所需的噴涂介質包括清漆、固化劑和溶劑，均由配套的涂料輸送和混合系統提供。噴涂時，閥島移動打開相應的氣動閥，快速控制固化劑清漆，并調用噴涂軌跡中相應的參數。每個計量泵控制清漆和固化劑的流量，清漆和固化劑的比例為3 ∶ 1。到達霧化器后，混合攪拌均勻，通過旋轉杯高速噴灑在車身表面。

2噴涂系統核心部件典型改進方案

在復雜噴涂機器人的過程控制系統中，存在涂料容易進入針閥閥室后返回閥島造成損壞、固化劑管道不干凈導致管道凝固、閥體卡死、計量泵出口高壓爆炸或進口漆液無介質流動導致光線損失等問題。從源頭預防、過程控制、應急處理、人工維護等方面對這些易發生、影響較大的異常現象進行優化，提高系統可靠性。

2.1避免涂料供應管道中的介質倒流。

機器人的油漆供應系統由軟管和直接連接的兩位二(三)向氣動閥組成。閥島是安裝在機器人上的電子元件，提供控制氣動閥所需的壓縮空氣。從閥島引出的控制氣管與氣動閥一一對應，直接相連。控制空氣的供應狀態與閥的狀態和噴射狀態直接相關。油漆軟管和控制空氣軟管的終端是同一個氣動閥。原則上，介質需要向一個方向流動。但由于設計因素的限制，在異常情況下，介質會逆向流動，造成設備故障。

由于產品設計理念與現場設備使用的不同，不考慮管道內介質的雙向流動，在使用過程中會出現以下異常現象:

1)如果漆液管道和控制氣體管道對應的氣動閥密封不良(見圖1)，漆液介質流入閥室，控制氣體管道因壓力而堵塞(見圖2)，氣動閥無法正常開啟或關閉，可能導致噴涂壓力異常、壓力報警，或有管道受壓損壞的風險，影響生產。

2)氣動閥泄漏嚴重時，漆液可能通過閥室回流到閥島內，造成閥島損壞，無法正常噴涂，可能造成大規模質量問題、停產、維修費用昂貴。

通過多次故障的橫向對比發現，噴涂機器人供漆系統中用于控制介質輸送的氣動針閥在高負荷運行3個月以上時，會出現密封不良的情況，表現為閥門輸送的少量介質從閥室的泄漏孔中流出。如果這種現象得不到有效的處理，介質會通過閥室流回控制氣管，堵塞氣管，針閥不能正常啟閉。

為避免供漆管道內介質倒流進入氣路造成故障，對原直接進入閥室的控制氣路進行改造，中間安裝三通快速排氣閥。這種閥門可以保證控制氣體在一個方向流入閥室，將反向流入閥室的漆液分流到另一個出口，從而防止漆液進入控制氣路甚至閥島的風險，可以作為閥室密封性差的視覺功能。改進后的工作原理見圖3。

機器人主閥供氣壓力為0.8 MPa，加壓控制空氣達到1.0 MPa，氣動針閥正常工作壓力為0.75 MPa。選用與控制空氣軟管直徑相同的快速排氣閥，經現場驗證對輸出氣壓沒有影響，因此不會影響針閥的開啟和關閉動作。

2.2開發管道壓力檢測異常報警功能。

機器人供漆系統在涂料計量泵進出口處安裝壓力傳感器，實時檢測涂料輸送過程中的管道壓力。但由于2×2K系統應用的特殊性，存在傳感器混用的現象，即兩種系統分別使用光信號傳感器(O/E)和電信號傳感器(P/E):O/E傳感器檢測通過光纖傳輸的光信號，由3.6 V鋰電池驅動；市盈率傳感器通過內部電阻值變化產生的電壓信號檢測壓力，由24 V DC電源驅動。使用不同類型的傳感器，不可能對檢測到的異常值同步報警，因此在使用過程中存在遺漏和錯報。這種情況會導致機器人供漆管道因壓力異常而發生爆炸，造成噴涂質量異常(如失光)的事故，會降低系統的可靠性。通過擴展機器人過程控制器中的系統配置，為底層文件中的光/電信號壓力傳感器建立了公共通道，實現了壓力數據與控制器的實時交互，并增加了極值報警碼，與原有的上層接口相關。可以通過窗口設置所需的壓力報警閾值。在生產過程中，一旦出現管道壓力過高或過低的異常情況，系統可以迅速停機，實時生成報警信息，并啟動蜂鳴器進行報警。異常消除后，即可恢復正常工作。

2.3開發清漆噴涂的備用小型系統。

2.3.1發展背景

現有的清漆系統設計沒有小系統，只有兩個日常系統，分別用于噴涂PPG和巴斯夫清漆(見圖4)。這種設計有一個缺點:如果進行新的清漆驗證和開發，需要對整個原系統進行清洗，然后將清洗系統驗證后再次放入原漆中，操作難度大，成本高，無法在正常生產條件下進行。因此，開發一個用于應急和驗證的噴霧輔助小系統是非常必要的。

2.3.2具體實施

1)連接隔膜泵，形成清漆3#小系統，下面放一個油漆桶，油漆管道輸出端接機器人本體備用控制閥。開啟空氣作為隔膜泵的動力源，內循環可以測試泵的循環運行狀態(見圖5)。

2)通過在機器人控制上增加配置，可以通過控制不同的閥門數量來實現小系統的自動控制，功能和控制完全等同于原設計中的兩個系統。

2.3.3效果驗證

1)模擬試驗和噴涂，加入HMR清漆進行噴涂試驗，確認系統能夠正常運行，進行多輪HMR清漆噴涂調試；2)新開發的系統可作為驗證系統，可與正常系統無縫切換，在正常量產系統出現故障時，可作為應急系統保障生產。

綜上所述，通過具體的設計、安裝和調試，確認該方案完全可行。

2.4規范人員維護方法

霧化器是噴霧系統的執行機構。其結構復雜，涉及許多閥組(見圖6)。在維修過程中，需要針對現場使用中遇到的一些問題和故障(霧化不良、速度報警、液體泄漏等)進行驗證改進。)，逐步總結霧化器的標準化維護方法和維護周期。

值得注意的是，維護周期和維護方法應根據產量、通過介質的特性、噴涂過程中使用零件的頻率等多種因素來確定。設備安全人員在維護過程中應注意以下幾點:

1)用法蘭連接霧化器和機器人。維修時，目視檢查連接功能是否正常，密封圈是否缺失或損壞，氣密性是否良好。2)將連接塊的法蘭與霧化器連接。維護時，目視檢查通道是否被污染或堵塞，密封功能是否正常。3)閥組為一組二位兩通閥，由供給回路和回路組成，其數量由車間內的顏色數量決定。在維護過程中，檢查針閥彈簧是否順暢以及密封填料是否泄漏非常重要。首先目視檢查漏氣或漏漆，然后檢查針閥的磨損狀態和氣密性，檢查閥室通道是否堵塞。如有異常，及時清理更換。4)60°彎頭為物料向下輸送提供通道，通道應暢通。維修時，目視檢查是否有殘留油漆，檢查通道接頭處密封件的磨損狀態，然后檢查通道接頭的氣密性。5)控制閥與上部傳來的物料連接，內含快速清洗的溶劑閥和脈沖氣閥。維護時，目視檢查通道的暢通性和針閥功能的完整性，并特別注意針閥安裝座是否磨損。6)漆液管的主針位于漆液管內部，控制物料輸送的通斷。檢查主針的功能狀態是否正常，清理主針粘附的油漆，檢查主針座的氣密性。7)渦輪提供噴射速度。維護檢查渦輪功能正常，軸向無晃動，氣密性好，反射鏡清潔，功能正常，光纖鏡無損壞。8)杯盤保養時，檢查分配盤杯盤內部有無堵塞和劃痕，如有異常及時更換。

結論3

如今，隨著噴涂機器人的日益普及，保證生產中的高效穩定運行顯得尤為重要。由于產品、材料、節拍、環境等因素。，每個站點都會遇到不同的問題。抓住問題的根源，不斷優化制定改進對策，可以提高設備的穩定性。