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噴涂機(jī)器人又叫噴漆機(jī)器人（spray painting robot）， 是可進(jìn)行自動(dòng)噴漆或噴涂其他涂料的工業(yè)機(jī)器人，1969年由挪威Trallfa公司（后并入ABB集團(tuán)）發(fā)明。噴漆機(jī)器人主要由機(jī)器人本體、計(jì)算機(jī)和相應(yīng)的控制系統(tǒng)組成，液壓驅(qū)動(dòng)的噴漆機(jī)器人還包括液壓油源，如油泵、油箱和電機(jī)等。多采用5或6自由度關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)，手臂有較大的運(yùn)動(dòng)空間，并可做復(fù)雜的軌跡運(yùn)動(dòng)，其腕部一般有2～3個(gè)自由度，可靈活運(yùn)動(dòng)。較先進(jìn)的噴漆機(jī)器人腕部采用柔性手腕，既可向各個(gè)方向彎曲，又可轉(zhuǎn)動(dòng)，其動(dòng)作類似人的手腕，能方便地通過(guò)較小的孔伸入工件內(nèi)部，噴涂其內(nèi)表面。噴漆機(jī)器人一般采用液壓驅(qū)動(dòng)，具有動(dòng)作速度快、防爆性能好等特點(diǎn)，可通過(guò)手把手示教或點(diǎn)位示數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)示教。噴漆機(jī)器人廣泛用于汽車(chē)、儀表、電器、搪瓷等工藝生產(chǎn)部門(mén)。

噴涂機(jī)器人的主要優(yōu)點(diǎn)（1）柔性大。工作范圍大大。（2）提高噴涂質(zhì)量和材料使用率。（3）易于操作和維護(hù)。可離線編程，大大的縮短現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)間。（4）設(shè)備利用率高。噴涂機(jī)器人的利用率可達(dá)90%-95%。

一、有氣噴涂機(jī)器人

有氣噴涂機(jī)器人也稱低壓有氣噴涂，噴涂機(jī)依靠低壓空氣使油漆在噴出槍口后形成霧化氣流作用于物體表面（墻面或木器面），有氣噴涂相對(duì)于手刷而言無(wú)刷痕，而且平面相對(duì)均勻，單位工作時(shí)間短，可有效地縮短工期。但有氣噴涂有飛濺現(xiàn)象，存在漆料浪費(fèi)，在近距離查看時(shí)，可見(jiàn)極細(xì)微的顆粒狀。一般有氣噴涂采用裝修行業(yè)通用的空氣壓縮機(jī)，相對(duì)而言一機(jī)多用、投資成本低，市面上也有抽氣式有氣噴涂機(jī)、自落式有氣噴涂機(jī)等專用機(jī)械。

二、無(wú)氣噴涂機(jī)器人

無(wú)氣噴涂機(jī)器人可用于高黏度油漆的施工，而且邊緣清晰，甚至可用于一些有邊界要求的噴涂項(xiàng)目。視機(jī)械類型，其可分為氣動(dòng)式無(wú)氣噴涂機(jī)、電動(dòng)式無(wú)氣噴涂機(jī)、內(nèi)燃式無(wú)氣噴涂機(jī)、自動(dòng)噴涂機(jī)等多種。另外要注意的是，如果對(duì)金屬表面進(jìn)行噴涂處理，最好是選用金屬漆（磁漆類）。

一、柔性大。

（1）工作范圍大，審計(jì)可能性大。

（2）可實(shí)現(xiàn)內(nèi)表面及外表面的噴涂。

（3）可實(shí)現(xiàn)多種車(chē)型的混線生產(chǎn)，如轎車(chē)、旅行車(chē)、皮卡車(chē)等車(chē)身混線生產(chǎn)。

二、提高噴涂質(zhì)量和材料使用率。

（1）仿形噴涂軌跡精確，提高涂膜的均勻性等外觀噴涂質(zhì)量。

（2）降低過(guò)噴涂量和清洗溶劑的用量，提高材料利用率。

三、易操作和維護(hù)。

（1）可離線編程，大大縮短現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)間。

（2）可插件結(jié)構(gòu)和模塊化設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)快速安裝和更換元器件，極大的縮短維修時(shí)間。

（3）所有部件的維護(hù)可接近性好，便于維護(hù)保養(yǎng)。

四、設(shè)備利用率高。

（1）往復(fù)式自動(dòng)噴涂機(jī)利用率一般僅為40%-60%，噴涂機(jī)器人的利用率可達(dá)90%-95%。

噴涂機(jī)器人、手工噴涂和往復(fù)式自動(dòng)噴涂機(jī)的特性比較列于下表中.

^[1] 

（1）機(jī)器人的工作軌跡范圍。在選擇機(jī)器人時(shí)需保證機(jī)器人的工作軌跡范圍必須能夠完全覆蓋所需施工的工件的相關(guān)表面或內(nèi)腔。如圖1，為噴漆機(jī)器人與運(yùn)動(dòng)的車(chē)身（安裝在輸送小車(chē)上）的斷面示意圖，可看出此噴漆是機(jī)器人的配置可滿足車(chē)身表面的噴漆需求。

間歇式輸送方式機(jī)器人是對(duì)靜止的共建施工。除工件斷面上，還需保證在工件俯視面上機(jī)器人的工作范圍能夠完全覆蓋所需施工的工件相關(guān)表面。如圖2所示， 左右兩臺(tái)機(jī)器人各覆蓋左右半個(gè)車(chē)身，當(dāng)機(jī)器人的工作軌跡范圍在輸送運(yùn)動(dòng)方向上無(wú)法滿足時(shí)，則需要增加機(jī)器人的外部導(dǎo)軌，來(lái)擴(kuò)展其工作范圍軌跡。

（2）機(jī)器人的重復(fù)精度。對(duì)于涂膠機(jī)器人而言，一般重復(fù)精度達(dá)到0.5mm即可。而對(duì)于噴漆機(jī)器人，重復(fù)的精度要求可低一些。

（3）機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度及加速度。機(jī)器人的最大運(yùn)動(dòng)速度或最大加速度越大，則意味著機(jī)器人在空行程所需的時(shí)間越短，則在一定節(jié)拍內(nèi)機(jī)器人的絕對(duì)施工時(shí)間越長(zhǎng)，可提高機(jī)器人的使用率。所以機(jī)器人的最大運(yùn)動(dòng)速度及加速度也是一項(xiàng)重要的技術(shù)指標(biāo)。但需注意的問(wèn)題是，在噴涂過(guò)程中（涂膠或噴涂），噴涂工具的運(yùn)動(dòng)速度與噴涂工具的特性及材料等因素直接相關(guān)，需要根據(jù)工藝要求設(shè)定。此外，由于機(jī)器人的技術(shù)指標(biāo)與其價(jià)格直接相關(guān)，因而根據(jù)工藝要求選擇性價(jià)比高的機(jī)器人。

（4）機(jī)器人手臂可承受的最大荷載。對(duì)于不同的噴涂場(chǎng)合，噴涂（涂膠或噴漆）過(guò)程中配置的噴具不同，則要求機(jī)器人手臂的最大承載載荷也不同。^[1] 

（1）涂裝效率、涂著效率和涂裝有效率

涂裝效率是噴涂作業(yè)效率，包含單位時(shí)間的噴涂面積、涂料和噴涂面積的有效利用率。涂著效率是噴涂過(guò)程中涂著在被涂物上的涂料量與實(shí)際噴出涂料總量之比值，或被涂物面上的實(shí)測(cè)厚膜與由噴出涂料量計(jì)算的涂膜厚度之比，也就是涂料的傳輸效率（transfer efficency 簡(jiǎn)稱TE）或涂料利用率。涂裝有效率是指實(shí)際噴涂被涂物的表面積與噴槍運(yùn)行的覆蓋面積之比；為使被涂物的邊斷部位的涂膜完整，一般噴槍運(yùn)行的覆蓋面積應(yīng)大于被涂物的面積。涂裝效率、涂著效率和涂裝有效率三者之間的關(guān)系及概念如圖1、2所示

（2）噴涂軌跡

噴涂軌跡指在噴涂過(guò)程中噴槍運(yùn)行的順序和行程，采用噴涂機(jī)器人可模仿熟練噴漆工的噴涂軌跡。日本某汽車(chē)公司采用往復(fù)式自動(dòng)靜電噴涂機(jī)和噴涂機(jī)器人噴涂轎車(chē)車(chē)身，并對(duì)兩者的噴涂軌跡和涂裝效率進(jìn)行對(duì)比如下圖3所示

（3）旋杯轉(zhuǎn)速

旋杯轉(zhuǎn)速是對(duì)高轉(zhuǎn)速旋杯霧化細(xì)度影響最大的因素。當(dāng)其他工藝參數(shù)不變時(shí)，旋杯的轉(zhuǎn)速越大，涂料滴的直徑越小。在稍低速范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)速對(duì)霧化細(xì)度的影響比在高速范圍內(nèi)明顯地增大。

旋杯轉(zhuǎn)速會(huì)對(duì)膜厚有影響，其關(guān)系曲線見(jiàn)圖4。 當(dāng)轉(zhuǎn)速過(guò)低會(huì)導(dǎo)致涂膜粗糙；而霧化過(guò)細(xì)會(huì)導(dǎo)致漆霧損失（引起過(guò)噴），使涂膜厚度有波動(dòng)；同事當(dāng)霧化超細(xì)時(shí)，則對(duì)噴漆室內(nèi)任何氣流均十分敏感。

旋杯的過(guò)高轉(zhuǎn)速除引起過(guò)噴外，還會(huì)導(dǎo)致透平軸承的過(guò)量磨損，增加清晰用壓縮空氣的消耗和降低涂膜所含溶劑量。最佳的旋杯轉(zhuǎn)速可按所用涂料的流率特性而定，因而對(duì)于表面張力打的水性涂料、高黏度的雙組分涂料的旋杯轉(zhuǎn)速比普通溶劑型涂料的要高。

一般情況下，空載旋杯轉(zhuǎn)速為6X10^4 r/min，負(fù)載時(shí)設(shè)定的轉(zhuǎn)速范圍為（1.0~4.2）X10^4 r/min誤差±500r/min.

(4)涂料流率

它是單位時(shí)間內(nèi)輸給每個(gè)旋杯的涂料量，又稱噴涂流量、出漆量（率）。

除旋杯轉(zhuǎn)速外，涂料流率是第二個(gè)影響霧化顆粒細(xì)度的因素。當(dāng)其他參數(shù)不變的情況下，涂料流率越低，其霧化顆粒越細(xì)，但同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致漆霧中溶劑揮發(fā)量增大。

涂料流率高會(huì)形成波紋狀的涂膜，同事當(dāng)涂料流量過(guò)大使旋杯過(guò)載時(shí)，旋杯邊緣的涂膜增厚至一定程度，導(dǎo)致旋杯上的溝槽紋路不能使涂料分流，并出現(xiàn)層狀漆皮，這會(huì)產(chǎn)生氣泡或涂料滴大小不均勻的不良現(xiàn)象。

每支噴槍的最大涂料流率與高速旋杯的口徑、轉(zhuǎn)速涂料的密度有關(guān)，其上限由霧化的細(xì)度和靜電涂裝的效果來(lái)決定。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，涂料應(yīng)在恒定的速度下輸入，在小范圍內(nèi)的波動(dòng)不會(huì)影響涂膜質(zhì)量。

在實(shí)際的噴涂過(guò)程中每個(gè)旋杯所噴涂的區(qū)域不同，其涂料的流率等也不相同，另外由于被涂物外形變化的原因，旋杯的涂料流率也要發(fā)生變化。以噴涂汽車(chē)車(chē)身為例，當(dāng)噴涂門(mén)板等大面積時(shí)，吐出的涂料量要大，噴涂門(mén)立柱、窗立柱時(shí)，吐出的涂料量要小，并在噴涂過(guò)程中自動(dòng)、精確地控制吐出的涂料量，才能保證涂層質(zhì)量及涂膜厚度的均一，這也是提高涂料利用率的重要措施之一。^[1]