噴涂機器人管路改造探析

吳國雄 顏 超

(廣東省技師學院，廣東 惠州 516100)

噴涂機器人管路改造探析

吳國雄 顏 超

(廣東省技師學院，廣東 惠州 516100)

介紹了汽車前后保險杠清漆自動噴涂機器人基本管路的構成，對該設備氣路和液路經常出現的爆管現象進行了研究，并通過增加增壓缸、改為雙閥控制、對管路壓力進行檢測等手段來加強對爆管現象的控制。

噴涂機器人；管路；爆管；改造

0 引言

噴涂機器人使用在涂裝車間和樹脂車間，有復雜的氣路和液壓管路系統，投運時間較長后容易老化，出現爆管現象，而管路系統沒有預警畫面，對設備進行維修較困難，造成機器人故障停機時間長。

1 噴涂機器人基本管路

噴涂機器人又叫噴漆機器人(Spray Painting Robot)，是可進行自動噴漆或噴涂其他涂料的工業機器人，廣泛用于汽車、儀表、電器、搪瓷等工藝生產部門。機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器人保壓盒電磁閥、機器人霧化器混合管路[1]。

1.1 保壓盒空氣管路

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

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，先導空氣進入先導室；先導室壓力升高，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，以使出口壓力達到設定值。

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)的一種機械隔膜式計量泵，流量可以在0～100 L/h內無級調節，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。由于固化反應屬于化學反應，受固化溫度影響很大，溫度增高，反應速度加快，凝膠時間變短，凝膠時間的對數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行調配，且調配完后必須短時間內使用，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小管口形成高速氣流，產生的負壓帶動液體或其他流體分散成均勻而微細的霧滴，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

涂料閥出現卡阻，閥芯無法正常動作，管內氣壓不足，涂料壓力增大，管路出現裂痕，進而出現爆管現象，更換涂料管困難，更換時間較長，維修時間延長，更換閥的備件次數較多，造成維修費用增加。

對設備增加增壓缸，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，涂料管路基本穩定，爆管發生率降低。

3.2 改為雙閥控制

由于執行機構進出是通過一根閥芯進行控制，單獨控制執行機構兩側壓力是不可能的。因此，背壓作用于執行機構運動的反方向。隨著背壓升高，為保證執行機構

的運動，必須提高壓力，而負載的變化會造成系統穩定性差。

可增加額外的液壓元件，如調速閥、壓力控制閥等，通過增加阻尼，提高系統速度剛度來提高穩定性，但增加元件會降低效率，浪費能源，還會使得整個系統的可靠性降低、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，單閥出現卡阻可以自動關閉，切換到備用閥上，增加了閥的動作可靠性。

3.3 對管路壓力進行檢測

齒輪泵的壓力只能進行調節，而實際生產中容易出現負載不穩定的現象，造成無法準確控制系統最佳壓力，使得整個系統可靠性降低。

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

4 結語

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，在齒輪泵進出口增加壓力傳感器檢測管路壓力，增加壓力報警值設定，避免管路壓力不穩，大大減少了爆管現象的發生，提高了效益。

[1]安川電機(中國)有限公司.噴涂機器人管路說明書[Z]，2010

[2]黨安明，張欽軍.傳感器與檢測技術[M].北京大學出版社，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(中國)有限公司.機器人使用說明書[Z]，2010

2014-06-23

吳國雄(1984—)，男，廣東梅州人，助理講師，研究方向：機電一體化。