專題策劃：熙文
本刊記者：鴻嬴 葉兮 鐘昌亮 羅一
人類的演變長河中，凡是對工作強(qiáng)度大，對人體健康有損害的工種最終都會(huì)被高科技設(shè)備所替代。噴涂，正是這樣一個(gè)由機(jī)器人替代人工的例子。1969年，挪威一家公司最先嘗試開發(fā)，經(jīng)過數(shù)十年的進(jìn)步，目前技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，并且在汽車、手機(jī)、五金衛(wèi)浴等行業(yè)應(yīng)用廣泛。
噴涂機(jī)器人的利好
噴涂作業(yè)生產(chǎn)效率高，適用于手工作業(yè)及工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)，應(yīng)用范圍廣主要有五金、塑膠、家私、軍工、船舶等領(lǐng)域，是現(xiàn)今應(yīng)用最普遍的一種涂裝方式；噴涂作業(yè)需要環(huán)境要求有百萬級(jí)到百級(jí)的無塵車間，噴涂設(shè)備有噴槍，噴漆室，供漆室，固化爐/烘干爐，噴涂工件輸送作業(yè)設(shè)備，消霧及廢水，廢氣處理設(shè)備等。
噴涂中的主要問題是高度分散的漆霧和揮發(fā)出來的溶劑，既污染環(huán)境，不利于人體健康，又浪費(fèi)涂料，造成經(jīng)濟(jì)損失。因此，噴涂機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生。
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。噴涂機(jī)器人具備四大優(yōu)點(diǎn)，其一是柔性大。工作范圍大大；其二是提高噴涂質(zhì)量和材料使用率；其三是易于操作和維護(hù)，可離線編程，大大的縮短現(xiàn)場調(diào)試時(shí)間；其四是設(shè)備利用率高，利用率可達(dá)90%-95%。
噴涂機(jī)器人的大量運(yùn)用極大地解放了在危險(xiǎn)環(huán)境下工作的勞動(dòng)力，也極大提高了汽車制造企業(yè)的生產(chǎn)效率，并帶來穩(wěn)定的噴涂質(zhì)量，降低成品返修率，同時(shí)提高了油漆利用率，減少廢油漆、廢溶劑的排放，有助于構(gòu)建環(huán)保的綠色工廠。
噴涂機(jī)器人構(gòu)成
噴涂機(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。較先進(jìn)的噴涂機(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，能方便地通過較小的孔伸入工件內(nèi)部，噴涂其內(nèi)表面。
目前國際市場上供應(yīng)的噴涂機(jī)器人大致可分為以下幾類：按是否具有沿著車身輸送鏈運(yùn)行方向水平移動(dòng)的功能，分為帶軌道式和固定安裝式機(jī)器人；按安裝位置的不同，分為落地式和懸臂式機(jī)器人。落地式機(jī)器人具有易于維護(hù)清潔的優(yōu)點(diǎn)。帶軌道式機(jī)器人則具有工作范圍相對較大的優(yōu)點(diǎn)。而懸臂式機(jī)器人則可減少噴房寬度尺寸，達(dá)到減少能耗的作用。
噴涂機(jī)器人一般由8大部分組成，機(jī)器人主體（即機(jī)座、臂部、腕部和終端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是一個(gè)帶有旋轉(zhuǎn)連接和AC伺服電機(jī)的6軸或7軸聯(lián)動(dòng)的一系列的機(jī)械連接，使用輪系和RV型減速器）、機(jī)器人控制器（按照輸入的程序?qū)︱?qū)動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令信號(hào)，控制單臺(tái)機(jī)器人設(shè)備運(yùn)動(dòng)軌跡的裝置）、系統(tǒng)操作控制臺(tái)（主要功能是集成整個(gè)噴房硬件，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)化功能，包含系統(tǒng)所有與管理噴涂機(jī)器人活動(dòng)相關(guān)的硬件及整合到每個(gè)噴房的相關(guān)硬件）、工藝控制柜（在電信號(hào)與潛在的揮發(fā)性油漆和溶劑間的相對安全接口，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為氣動(dòng)信號(hào)）、車型檢測系統(tǒng)（根據(jù)不同的生產(chǎn)現(xiàn)場及所生產(chǎn)的車型間的差異程度，通過PLC程序來設(shè)置不同的位置為檢測位置，并調(diào)整好光電開關(guān)的安裝位置）、設(shè)置一個(gè)安全的、隔離的生產(chǎn)區(qū)域（通常可分別在機(jī)器人自動(dòng)噴涂區(qū)域的入口和出口處分別安裝一對安全光柵，防止發(fā)生人身傷亡及損壞設(shè)備的事故）、車身直線跟蹤系統(tǒng)（運(yùn)用于整車自動(dòng)噴涂線的機(jī)器人，為了提高生產(chǎn)節(jié)拍，在噴涂作業(yè)過程中車身一直跟隨輸送鏈按照設(shè)定速度前進(jìn)，而不會(huì)脫離輸送鏈固定在某處供機(jī)器人噴涂作業(yè)）、電源分配柜（分電配源）。
噴涂機(jī)器人本體對比
從本體廠商角度講，目前噴涂機(jī)器人市場使用較為廣泛的仍然是國外企業(yè)，歐美和日系企業(yè)把握著絕對的市場話語權(quán)，主要包括瑞士ABB、史陶比爾、德國庫卡、日本發(fā)那科、安川、川崎、意大利柯馬等企業(yè)。
各家企業(yè)的噴涂技術(shù)各有所長，但綜合系統(tǒng)集成商及客戶體驗(yàn)角度，無論是價(jià)格還是系統(tǒng)設(shè)計(jì)及性能，他們之間也存在著一定的差別（見下表）。
噴涂市場的可期性發(fā)展
不同的涂裝機(jī)器人由于各關(guān)節(jié)自由度及臂長等參數(shù)的限制，對能觸及噴涂的有效尺寸有所差異。在汽車涂裝工藝中，噴涂機(jī)器人的應(yīng)用越來越廣泛，其顯著的優(yōu)點(diǎn)是可以同時(shí)在同一生產(chǎn)線上混線生產(chǎn)多種車型，提升了涂裝的自動(dòng)化程度及生產(chǎn)效率。市面上的涂裝機(jī)器人質(zhì)量好壞不一，選擇高質(zhì)量的涂裝機(jī)器人能夠更好的開展涂裝工作。
對于汽車制造商而言，高精的機(jī)器人技術(shù)并非他們所需要，反而給制造工廠日后的生產(chǎn)運(yùn)行帶來極大困擾。比如維修人員的培養(yǎng)、工藝更新的支持以及備品備件的庫存等。因此，簡潔而不簡單，易于學(xué)習(xí)掌握，穩(wěn)定有效，運(yùn)行維護(hù)成本相對較低的設(shè)備，才是用戶所需。另外，車身噴涂的質(zhì)量很大程度上取決于油漆特性，因此，如何根據(jù)不同的油漆特性和車身形狀合理地設(shè)計(jì)噴涂軌跡，達(dá)到更好的噴涂質(zhì)量，也是一門很值得深究的課題。
本期專題，我們采訪了多家噴涂機(jī)器人企業(yè)（以下排名不分先后），在此表示感謝！
遠(yuǎn)榮機(jī)器人自動(dòng)化設(shè)備有限公司總經(jīng)理 黃海榮
深圳市泰達(dá)機(jī)器人有限公司總經(jīng)理 陳大立
柳溪機(jī)器人有限公司總經(jīng)理 熊建林
深圳市榮德機(jī)器人科技有限公司副總經(jīng)理 馬德斌
東莞普洛匯森自動(dòng)化科技有限公司總經(jīng)理 李宗保
常州孟騰智能裝備有限公司總經(jīng)理 俞丁山
中山市信順自動(dòng)化設(shè)備有限公司經(jīng)理 周順杰
