多年以來(lái)，汽車車體連續(xù)噴涂主要由機(jī)械噴涂和手工噴涂2部分組成，機(jī)械噴涂完成車體外表面的噴涂工作，內(nèi)表面如車門閉合處的噴涂則由手工噴涂完成。如果對(duì)車體進(jìn)行3層噴涂時(shí)，底漆和金屬漆分別在不同的噴涂室進(jìn)行噴涂，每個(gè)車體通常需設(shè)置多達(dá)30個(gè)霧化噴槍噴涂外表面，同時(shí)還要設(shè)置15個(gè)手工噴槍進(jìn)行手工噴涂。在手工噴涂和第2層金屬漆的噴涂過(guò)程中，油漆是由空氣霧化器霧化的，相比在外表面噴涂時(shí)的靜電霧化過(guò)程，空氣霧化器對(duì)油漆的霧化效率較低。

采用機(jī)器人噴涂

為了追求噴涂過(guò)程更大的靈活性和更高的效率，從20世紀(jì)90年代起汽車工業(yè)開(kāi)始引入機(jī)器人來(lái)代替噴涂機(jī)械，同時(shí)開(kāi)始使用機(jī)器人進(jìn)行內(nèi)表面的自動(dòng)噴涂。

現(xiàn)代汽車工業(yè)的迅速發(fā)展帶來(lái)汽車型號(hào)的迅速變化和車體設(shè)計(jì)的不斷調(diào)整，只有采用機(jī)器人才能適應(yīng)這種頻繁變化的生產(chǎn)要求。機(jī)器人的作用是控制噴槍，使之在噴涂過(guò)程中與噴涂表面保持正確的角度和恒定的距離（一般為200mm）。為了實(shí)現(xiàn)這一任務(wù)，工程師采用專門的軟件對(duì)噴涂對(duì)象的三維模型進(jìn)行處理，確定噴槍的移動(dòng)路徑和相應(yīng)的噴涂參數(shù)。然后將這些數(shù)據(jù)傳輸給機(jī)器人控制器，在整個(gè)噴涂過(guò)程中控制機(jī)器人的動(dòng)作。一般來(lái)說(shuō)，只有在比較復(fù)雜的和要求非常精確的噴涂過(guò)程才需要這樣的處理。

與傳統(tǒng)的機(jī)械噴涂相比，采用機(jī)器人噴涂有2個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)：可以減少大約30%～40%的噴槍數(shù)量；提高了噴槍運(yùn)動(dòng)的速度。為了適應(yīng)高速噴涂，在內(nèi)表面噴涂和第2層金屬漆噴涂時(shí)都要采用高速旋轉(zhuǎn)噴槍。

在環(huán)保意識(shí)日益增強(qiáng)的今天，人們稱環(huán)保效果好的涂裝廠為“綠色工廠”，技術(shù)陳舊的涂裝廠為“褐色工廠”。無(wú)論是新建綠色工廠還是改造褐色工廠，建立機(jī)器人全自動(dòng)噴涂生產(chǎn)線都是十分必要的。在新建工廠時(shí)，合理使用資金是最重要的原則，因此降低噴涂生產(chǎn)線的投入是非常關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。而對(duì)于那些需要改造的工廠來(lái)說(shuō)，如何將機(jī)器人合理引入到現(xiàn)有的涂裝生產(chǎn)線，以及由此而產(chǎn)生的費(fèi)用則是關(guān)鍵性的問(wèn)題。

EcoRP涂裝機(jī)器人

德國(guó)杜爾集團(tuán)公司（簡(jiǎn)稱“杜爾公司”）是專門設(shè)計(jì)和生產(chǎn)汽車涂裝生產(chǎn)線的國(guó)際公司。自1997年起，開(kāi)始生產(chǎn)專門用于涂裝生產(chǎn)的機(jī)器人。目前，已經(jīng)有超過(guò)3 000臺(tái)杜爾公司生產(chǎn)的涂裝機(jī)器人在全世界工作。2005年，杜爾公司發(fā)布了新一代EcoRP涂裝機(jī)器人系列的第一個(gè)產(chǎn)品，它是噴涂廠替代原有的外表面噴涂機(jī)械的最好的選擇。

2007年，杜爾公司在每?jī)赡暌粚玫摹癘pen House”展覽會(huì)上又推出了一批EcoRP涂裝機(jī)器人的新產(chǎn)品。

其中的噴涂機(jī)器人用于外表面和內(nèi)表面的噴涂，操作機(jī)器人則用于在噴涂過(guò)程中打開(kāi)車門、抬起引擎蓋和后備箱蓋。這些機(jī)器人都安裝在噴涂室墻壁的軌道上，可以根據(jù)工作的需要調(diào)整位置。這些機(jī)器人相互配合工作，能夠?qū)圀w和其他零件進(jìn)行各種噴涂工作，如圖1所示。

新一代涂裝機(jī)器人的設(shè)計(jì)貫徹了模塊化結(jié)構(gòu)的原則，機(jī)器人可以配備不同的連接裝置，這樣既能夠以固定方式工作也可以安裝在軌道上工作。軌道可以固定在噴涂室側(cè)壁上，也可以固定在靠近天花板的位置。如果把噴涂機(jī)器人的霧化噴槍改成操作夾具，就成為操作開(kāi)門的機(jī)器人了，因?yàn)?種機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是一樣的。

機(jī)器人工作臂的運(yùn)動(dòng)方式可以選擇裝配成兩軸或三軸的。雙軸的機(jī)器人配合高速旋轉(zhuǎn)的噴槍，以旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的運(yùn)動(dòng)方式工作，這樣能減少一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸，減輕重量、簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。

機(jī)器人的噴涂工作主要有2種模式：一種是動(dòng)/靜模式，在這種模式下，噴涂物先被傳送到噴涂室中，在噴涂過(guò)程中保持靜止（見(jiàn)圖2）。另外一種是流動(dòng)模式，在這種模式下，噴涂物勻速通過(guò)噴涂室（見(jiàn)圖3）。在動(dòng)/靜模式時(shí)機(jī)器人可以移動(dòng)，在流動(dòng)模式時(shí)機(jī)器人是固定不動(dòng)的。

圖2

圖3
在外表面噴涂過(guò)程中，機(jī)器人安置在可升降的軌道上，能夠自由接近噴涂體的表面，因此可以縮小操作空間，降低運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。在舊工廠的改造中，如果以這種方式用機(jī)器人取代舊機(jī)械，就可以保持原有的噴涂室不變。這樣既能降低改造成本，又能縮短工期。在內(nèi)表面噴涂室中，不同機(jī)器人的軌道可以上下平行安裝。用于打開(kāi)引擎蓋和后備箱蓋的操作機(jī)器人安置在較高的軌道上，這樣就能“跨越”安置在下方軌道上的噴涂機(jī)器人而工作（見(jiàn)圖4）。這種方案可以使噴涂室縮短1～2m，既能減少建設(shè)投資，又能降低運(yùn)營(yíng)成本。

圖4
機(jī)器人的電源、控制器和安全系統(tǒng)都安裝在噴涂室外的控制箱內(nèi)。由于控制箱也采用模塊化的設(shè)計(jì)，因此能很方便地針對(duì)客戶實(shí)際的涂裝流程進(jìn)行優(yōu)化的配置。在杜爾公司生產(chǎn)的先進(jìn)的涂裝系統(tǒng)中，采用了多運(yùn)動(dòng)柔性控制技術(shù)，將機(jī)器人的控制和噴涂流程的控制集成在一起進(jìn)行處理，不需要再設(shè)置噴涂流程的控制了。(end)