机械手喷涂工艺

机械手喷涂工艺摘要机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。在现代化生产过程中，机械手被广泛地运用于工业化自动生产线。它的特点是可以通过PLC编程来完成各种预期的作业任务。如今，在自动化汽车制造中，机械手发挥着不可替代的作用。本课题逐一讨论了在上海大众涂装车间聚氨酯喷涂工艺及机械手操作流程，以及操作中常见的一些问题，机械手的维修与日常保养。•KUKA机器人综述•KUKA机械手喷涂材料简介•PLC控制KUKA机械手自动化作业•KUKA机械手喷涂工艺中常见问题和防治措施•KUKA机器人的常规维修与保养•课题背景、目的•当今世界，在全球经济化的浪潮中，中国正一步步成为全球重要制造业基地。随着信息技术，尤其是计算机技术的发展，给传统制造业带来巨大变革。制造业的发展前景正从过去的劳动集中型向技术发展。工欲善其事，必先利其器。科学技术的发展首先带来的是生产工具的变革。新型智能化生产工具的出现带动了我国产业结构的升级。为了我顺应时代潮流，我国在党中央的正确领导下正快速朝着科技化信息化的方向发展。•我国改革开放时间较晚，现代科技发展较晚，应用程度不够普及。在此背景下，国家积极引进国外先进技术，这些举措旨在促进现代制造业的发展。在加强中外合作的同时，引进了一批具有国际先进水平的自动化生产系统及设备。这些系统、设备的成功应用使我国的制造业焕发了新的生机。上海大众就是中外合作成功的典范。上海大众通过与德国大众合作的方式，在引进德国先进的制造工艺技术的同时也引进了德国先进的制造设备技术。先进的冲压设备、输送设备、喷涂设备、自动装配设备及机器人的大量引进吸收，通过机电一体化的结合工作，极大地推动了我国工业的发展，促使本土制造业在模仿学习的同时创造新的技术，加快我国的现代化建设。•喷涂工业的自动化是实现自动化生产的重要环节，他的特点是可以通过PLC编程来完成各种预期的作业，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现在人的智能和适应性。机械手作业的准确性和环境中完成作业的能力，在汽车制造领域有着广泛的发展空间。机械手的发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识：其一、它能部分的代替人工操作；其二、它能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸；其三、它能操作必要的机具进行焊接和装配，从而大大的改善了工人的劳动条件，显著的提高了劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因而，受到很多国家的重视，投入大量的人力物力来研究和应用。在我国近几年也有较快的发展，并且取得一定的效果。本课题通过研究上海大众PLC编程控制如何实现机械手操作，并结合实际生产分析生产过程中设备出现的一些问题，分析问题的原因找出维修方法，并针对问题制定保养计划。通过问题提出一些改进方案，从而使自己对所学的知识有进一步的巩固提高。机器人组成：（如图1）机器人由两部分组成：Controller:控制器Manipulator:机械手•机械手(Manipulator)•聚氨酯喷涂机器人机械部分是一个能实现6个自由度的机械手，机器人的6个旋转轴如图4所示，旋转轴的旋转角度和角速度如表1所示。•图4机器人的6个旋转轴•表1旋转轴的旋转角度及角速度•轴旋转角度（°）角速度（°/s）•A1+/-185156•A2+35/-155156•A3+154/-130156•A4+/-350335•A5+/-130355•A6+/-350647•注：机器人所运行的轨道为第7轴，称为A7，通过示教器的A7单轴控制，可以控制机械手在轨道上行走。•控制系统：(Controller)（如图5）•MainsSwitch:主电源开关•TeachPendant:示教器•Operator’sPanel:操作盘•Diskdrive:磁盘驱动器机器人工作系统•涂料自动供应系统•输送系统•自动喷涂系统•光电安全保护装置•送排风系统聚氨酯涂料供应系统管路原理图聚氨酯涂料桶搅拌罐输料泵输料泵聚氨酯喷涂室体压缩空气聚氨酯循环回路安全光栅KUKA机械手喷涂材料简介•聚氨酯涂料的主要成分及涂膜性能•汽车门槛部位喷涂用的聚氨酯涂料，是一种以带有封闭基团的聚氨酯树脂为主体，添加各种填料、颜料、助剂和有溶剂的抗石击防护材料。•聚氨酯涂料形成涂膜具有良好的抗石击性、耐腐蚀性、耐化学药品性、耐磨性等特点，并且涂膜表面平整光滑，符合车身门槛部位漆膜表面美观和抗石击的要求。•施工条件•聚氨酯涂料喷涂的施工条件见表2：•表2聚氨酯涂料施工条件•项目聚氨酯涂料•施工压力60~90bar•膜厚范围100~150um•施工环境温度≥20℃•过滤精度100目•固化条件140℃，20min•流挂极限300um•设备要求搅拌罐（1~10转/分）、过滤器、加压泵、稳压调压装置、带有送排风的操作间•储存条件30℃以下储存期不超过3个月•聚氨酯喷涂由于粘度较高，一般采用机器人喷涂，得到的涂膜质量高而稳定•喷涂对象及其运行轨道由于设计的需要，这三种车车型外观不一，如果机器人机械手在自动化喷涂过程中都按同一轨迹运行，即有可能发生车身与机械臂相撞的后果。所以机器人机械手在喷涂过程中所运行的轨迹各不一样。前段时间，有一实习生操作，由于车型数据的混乱，误将桑塔纳B2车型当做桑塔纳vista进行整喷，由于程序中加入了一条识别车型混乱数据报警的程序，该失误得以弥补，否则桑塔纳B2将当做桑塔纳vista整喷，机械手的运行轨迹将按照喷涂vista的程序进行执行。轻则影响桑塔纳B2的喷涂工艺，重则机械手运行时与桑塔纳B2发生相撞事故，可能会引发一系列的损失。所以，人机操作的同时，一定得观察操作界面的数据，是否与现场的实际数据相吻合。因此，减少不必要的返工与损失。PLC编程报警程序起到了重要性的作用。PLC控制KUKA机械手自动作业的程序设定•一、开机上电，将操作模式选择器置于减速手动模式••二、调入程序•RAPID语言所编写的简单程序都是由三个最基本的部分组成•Program：程序•Mainroutine：主程序，主程序必不可少并总是程序执行的起点•Subroutine:子程序•Programdata:程序中所使用的数据三、以下利用系统磁盘“Controllerparmenters”中,\Demo目录下的练习程序“Exercise.prg”,说明如何调入程序（一）切换至编程窗口。如果内存中没有程序，就会显示以下窗口。（二）将磁盘插入磁盘驱动器。（三）按下File菜单键并选择1.Open选项。（四）系统将显示以下窗口，可以通过Unit功能键在磁盘驱动器和RAM驱动器中切换以找到所需程序。（五）经普通的目录操作找到并选择好程序后按OK功能键，即调入程序，调入时机器人操作系统同时进行程序的语法检查和编译，对有错误的程序会给出相应的信息。根据系统版本的不同，下面的窗口可能会跳过。（六）再按回车键即会显示程序内容•四、启动程序•如果当前是在其它窗口的，请用窗口键切换到编程窗口。•按Test功能键，进入编程测试窗口。•PP（程序运行指针）至关重要，它指示出一旦启动程序，程序将从哪•里起执行。•Start：连续执行程序。•FWD：单步正向执行程序。•BWD：单步逆向执行程序。•Instr-：切换到编程编写窗口。•利用导航键中的List键切换到窗口的上半部，更改程序测试时的机器人运动速度（以百分比表示）。•按下使能器不放，再按下Start或FWD功能键即可运行程序。•五、停止程序•按下停止键即停止程序的运行，注意：正常情况下应该用这种方法停止程序的运行，不要靠释放使能器强行终止运行。•六、自动运行•将操作模式选择器置于自动模式。•按下OK功能键进入生产窗口。•Programname：程序名。•Routinename：子程序名。•Programpointer：程序运行指针。•按下操作盘上的“MOTORON”按钮，令马达上电。•按下Start或FWD功能键即可运行程序。•七、错误信息•无论何时何种错误，一旦发生，系统会立即弹出错误信息窗口。•Errorcodenumber：对应每个错误系统给出的唯一的错误代码•Categoryoferror：错误类別•Reasonforerror：错误发生的原因•Messagelog：记录错误发生的时间，简单的原因•按下Check功能键还能看到系统提供的排除该错误的方法和建议•八、关机•注意：机器人所有的输出信号都会因关机而消失，夹具上的工件可能•因此而掉下来。•首先停止程序的运行。•然后旋转主电源开关由1-0，切断380V入力。•建议：除非停电不要关机，这样能保证后备电池的寿命。•4.3程序控制机械手喷涂的缺陷与解决措施•（1）缺陷：机器人运行时是间断性动作的工作原理，其靠每单轴的运动进行动作，由于间断性的时间很短，肉眼无法观察。其动作时，是由于单轴的间断动作，所以机器人在喷涂的时候无法很完美的均匀喷涂。•解决措施：未喷涂到的地方，进行人工补喷。•（2）缺陷：机器人在动作喷涂的时候，例如举臂，将有重力势能枪嘴出胶的时候会下掉，将有一部分胶掉落未喷涂上车，会影响喷涂质量•解决措施:未上胶的地方靠质量检查员观察，不符合规格的进行人工补喷。••KUKA机械手喷涂工艺中常见问题和防治措施•5.1针孔、气孔•聚氨酯漆膜产生针孔、气孔的原因：•（1）烘干炉升温区温度高或升温速度过快——当烘干炉升温区温度高或升温速度过快时，漆膜表层先固化，漆膜内部的溶剂挥发不出去，随着继续烘干，内部溶剂受热气化膨胀，冲破表层漆膜产生针孔、气孔。•（2）黏度过大——黏度过大的聚氨酯涂料，其流平性变差，喷涂后漆膜表干较快，阻碍漆膜内溶剂挥发进而产生针孔。•（3）喷房湿度低——当喷房湿度低时，溶剂挥发较快，会使聚氨酯漆膜表干快，经烘干后产生针孔、气孔。•（4）混入杂质——如果聚氨酯涂料中混入油污等杂质或车身门槛表面有污物时，因聚氨酯涂料与杂质的表面张力不同也会造成针孔的产生。•相应的防治措施：•（1）可通过随行测温仪对车身门槛位置升温速度进行检测，将烘干炉升温区的温度调至合适并减缓升温速度，使聚氨酯漆膜内溶剂充分挥发出去。•（2）聚氨酯涂料开盖后溶剂较容易挥发，黏度增加较快，故搅拌罐应封闭良好，应在阴冷环境保存并及时使用。•（3）可通过调整空调送风湿度来调整喷房湿度，减缓溶剂挥发速度。•（4）聚氨酯换料供料时要保证杂质不混入供料罐中，同时车身喷涂区要洁净无污物。•5.2流挂•聚氨酯漆膜产生流挂的原因：•（1）喷涂涂膜过厚——当喷枪距喷涂面太近，喷枪相对移动速度慢时，涂膜过厚，因涂料自身重力而产生流挂。•（2）黏度过低——当聚氨酯涂料黏度过低时，在被涂面因自身重力易流动，从而易产生流挂。•相应的防治措施：•（1）喷枪应设定合适的喷涂距离和相对移动速度。•（2）聚氨酯涂料的黏度应控制在3.5-3.9Pa·s之间，当低于3.5Pa·s就易产生流挂。•5.3漆膜边缘发虚•聚氨酯漆膜边缘发虚的原因：•（1）喷房温度太低——当喷房温度太低时，聚氨酯涂料的黏度大，喷枪的喷幅较小，挡板和遮蔽纸部分区域失去遮挡缺陷的作用，漆膜边缘发虚缺陷下移，显现在聚氨酯涂膜边缘。•（2）喷涂压力太低——喷涂压力太低，喷枪的喷幅较小，同样产生聚氨酯涂膜边缘发虚。•相应的防治措施：•增大压力，调整喷枪喷幅，确保挡板和遮蔽纸能遮挡缺陷。••5.4漆膜边缘较多胶粒子•聚氨酯漆膜边缘多胶粒子的原因：•（1）喷涂压力过大——喷涂压力过大，涂料容易飞溅，在边缘易产生较多聚氨酯颗粒，增加打磨工作量，影响中涂层在该部位涂膜表面。•（2）喷房温度过高——喷房温度过高，涂料黏度太低，溶剂挥发过快，喷涂后也会造成聚氨酯漆膜边缘胶粒子较多。•相应的防治措施：•（1）调整到合适的喷涂压力，来减少聚氨酯涂膜边缘的胶粒子。•（2）可通过循环水换热系统保证合适的涂料温度和黏度，来减少聚氨酯涂膜边缘的胶粒子。KUKA机器人的常规维修与保养•KUKA机械手的常规故障与维修•须知：正常操控人机界面时，机械手必须在”HOME位置•在上海大众南京汽车分公司第四厂油漆部门中，我所接触的关于KUKA机械手所出现的常规故障，现列如下