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机器人换色程序的色差问题研究

供稿:中国工控网 2016/9/30 10:26:47

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  • 关键词: 喷涂机器人
  • 摘要:本文以FANUC喷涂机器人P200E配备Sames公司PPH607雾化器为例,探讨如何有效避免换色后出现色差的质量问题,生产出质量合格的产品。

  FANUCP200E喷涂机器人拥有完善的油漆颜色更换及雾化器清洗系统,可以对每一种颜色更改进行编程设置,能适应多种不同颜色和流体材料的需求。

但这套系统在实际使用过程中存在一些小问题,当喷涂色差较大的车身时,如喷完红色车身接着喷涂白色车身时,会在白色车身上出现红色涂料,造成色差缺陷。出现这种质量问题时需要进行人工返修,甚至整辆车要重新上流水线进行重喷。

本文以FANUC喷涂机器人P200E配备Sames公司PPH607雾化器为例,探讨如何有效避免换色后出现色差的质量问题,生产出质量合格的产品。

换色系统的构成和原理

P200E机器人的换色系统主要工作部件为一系列气动超微阀,控制这些超微阀的动作时序,配合机器人的动作完成机器人需要的更换颜色工作。

机器人换色时主要用到的换色程序包括PushOut(推出)、CleanOut(洁净)和Fill(填充)。

PushOut:在更换颜色之前使用,为的是利用涂料供应管路中所有剩余的涂料,将其提供给雾化器。关闭换色阀,接通净化气体阀门。利用换色阀总管和总管路中剩余的涂料,继续完成喷涂路径。典型情况下,PushOut是在更改颜色或材料之前进行的,使涂敷系统基本清空。

CleanOut:净化气体和净化溶剂以交替方式循环通过换色阀总管、涂敷管线和雾化器,清洗盒内部,防止前面颜色的涂料污染其他颜色的涂料。同时还启用了调节器覆盖功能,用于将雾化器流量调节器维持在全开状态。

Fill:当系统空且干净时,该程序用于装填颜色阀门总管涂料供应管线(为雾化器提供涂料),并为雾化器提供所请求颜色的涂料。打开相应的颜色换色阀,接通触发器阀门,并启用调节器覆盖功能。典型情况下,当雾化器位于清理盒时,将执行装填循环,因为使用底漆功能能够使从雾化器排出的涂料量降至最低。在此时,可以为雾化器倾卸阀门加电或不加电,提供平行路径,允许涂料供应系统中的气体轻松地排出。

换色后的色差

1.换色过程

P200E机器人执行换色的动作依次为:PushOut、CleanOut和Fill。检查分析这些动作程序查找故障起因。

PushOut:在机器人喷某一颜色最后一辆车时关闭换色阀停止该油漆的供应,使用换色阀到喷咀这段管路内的油漆继续喷完这辆车,时间为2s。

CleanOut:使用溶剂、空气清洗干净换色阀到喷咀这段管路内的剩余油漆,清空的管路内涂料更容易填充,时间为7.4s。

Fill:在换色阀到喷咀这段管路内填入对应下辆车颜色的涂料,为喷涂下辆车做准备,时间为3.1s,有效填充涂料时间为2.6s。

2.机器人换色色差原因

经过手动操作机器人执行换色的各个过程,拆开机器人管路检查,发现换色后色差的原因是换色填充后管路内的涂料并不是单一的一种涂料,在流量调节阀内会有少量未洗净的上一种颜色涂料残存和当前颜色的涂料混合在流量调节阀处,当两种涂料颜色深浅相差太大时,喷涂出来的车身就会存在明显的色差质量缺陷。

计算出实际需要置换的涂料容量,根据涂料流量算出排空及填充所需的时间,然后合理安排规划各段换色程序的进程。

根据机器人结构计算管路内涂料排出和填充的时间:换色阀到喷咀这段管路的容量为换色阀内公共管路容量、换色阀到雾化器管路容量和雾化器内部管路容量三者之和,这段管路由内径约φ5mm,长1500mm的管路组成,即换色阀到喷咀这段管路的涂料量=3.14×2.52×1500/1000=29mL,则P200E机器人用最大的流量500cc/min的流速填充满29mL的涂料需要的时间t=29÷500×60=3.5s。原先使用的Fill程序时间仅为3.1s,有效填充涂料时间为2.6s,比计算出的填充涂料所需时间3.5s短,因此换色后会出现色差质量问题。

换色色差解决方案

使用的Fill填充程序有效填充涂料时间只有2.6s,这样涂料不能有效填充到雾化器喷涂系统中,会产生换色后色差的质量问题。为保证生产节拍,在少量增加换色时间的基础上重新优化调整换色程序,使涂料填充能够达到生产要求。

因为机器人PushOut动作时的流量为当前仿形程序设定的流量,而这个流量的设定不会大于机器人的最大流量500cc/min,所以PushOut程序的工作时间可以改为4s,这样能比原来多推出2s管路中的涂料。管路内的残留涂料减少后,可以缩短之后运行的CleanOut程序时间。

重新调整CleanOut程序后,在保证洗净效果的同时,让出更多时间给Fill填充程序使用。原来使用的Fill程序仅为3.1s,不能有效完全填充涂料管路。经之前计算,填充满涂料管路的时间为3.5s,Fill程序有效填充时间应该大于3.5s。修改后Fill程序时间为7s,有效填充时间为3.7s,能够满足换色填充要求。此程序还把机器人原来在清洗盒外换色,改为在清洗盒内换色,这样也减少了废溶剂排放,有利于环境保护。

结语

为解决机器人换色后色差这个问题,我们需要对机器人的结构、控制方法和工艺参数设置有细致的了解。机器人属于比较复杂的设备,在实际使用中会遇到各种各样的问题,这需要我们在工作中不断学习并总结经验教训,提高技术水平,积极应对遇到的现场问题。


审核编辑(王静)
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