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1、工业机器人技术及应用 涂装机器人及其操作应用 主 编：兰 虎 章节目录 8.1 涂装机器人的分类及特点 8.2 涂装机器人的系统组成 8.3 涂装机器人的作业示教 思考练习 学习目标 导入案例 扩展与提高 本章小结 课堂认知 8.4 涂装机器人的周边设备 . 8.4.1 周边设备 8.4.2 工位布局 返回 目录 1/42 课前回顾 所 处 位 置 简述点焊机器人的简单作业编程？ 简述弧焊机器人与点焊机器人的作业编程有何区别？ 【 课 前 回 顾 】 返回 目录 2/42 学习目标 所 处 位 置 了解涂装机器人的分类及特点。 能够识别涂装机器人工作 掌握涂装机器人的系统基本组 【 站基本构成
2、。 学 成。 习 能够进行涂装机器人的简 熟悉涂装机器人作业示教的基 目 单作业示教。 标 本流程。 】 熟悉涂装机器人典型周边设备 与布局。 返回 目录 3/42 认知目标能力目标导入案例 助力涂装工业 杜尔公司在中国成功安装第 7000 台机器人 所 处 位 置 杜尔公司的第二代涂装机器人 EcoRP E32/33 的首次亮相是在 2005 年 9 月，此后不久，该机器人就在正式生产 【 中显示了它非凡的实力。 导 入 2013 年，杜尔将在中国为长安福特 案 例 建设两个涂装车间，长安福特的重庆涂 】 装车间主要依赖于福特成熟的、高效节 能的三湿高固工艺，该工艺对涂装技术 提出了严格的要
3、求，杜尔 RoDip 技术能 提供目前最好的防腐保护，在帮助工厂节省空间和材料的同时，很好地实 现了绿色涂装。 返回 目录 4/42 8.1 涂装机器人的分类及特点 所 处 涂装机器人作为一种典型的涂装自动化装备，涂装机器人与传统的机 位 置 械涂装相比，具有以下优点： 1 ） 最大限度提高涂料的利用率、降低涂装过程中的 VOC （有害挥发性有机 【 物）排放量； 课 堂 认 2 ） 显著提高喷枪的运动速度，缩短生产节拍，效率显著高于传统的机械涂 知 】 装； 3 ） 柔性强，能够适应于多品种、小批量的涂装任务； 4 ） 能够精确保证涂装工艺的一致性，获得较高质量的涂装产品； 5 ） 与高速旋
4、杯经典涂装站相比可以减少大约 30%40% 的喷枪数量，降低 系统故障概率和维护成本。 返回 目录 5/42 8.1 涂装机器人的分类及特点 国内外的涂装机器人大多数从构型上仍采取与通用工业机器人相似的 5 或 所 6 自由度串联关节式机器人，在其末端加装自动喷枪，按照手腕构型划分，涂 处 位 装机器人主要有：球型手腕涂装机器人和非球型手腕涂装机器人。 置 【 课 堂 认 知 】 a) 球型手腕涂装机器人 b) 非球型手腕涂装机器人 返回 目录 涂装机器人分类 6/42 8.1 涂装机器人的分类及特点 所 球型手腕涂装机器人 球型手腕涂装机器人与通用工业机器人手腕构型 处 位 类似，手腕三个关
5、节轴线相交于一点。目前绝大多数商用机器人所采用 置 的 Bendix 手腕。 【 课 堂 认 知 】 a) Bendix 手腕结构 b) 采用 Bendix 手腕构型的涂装机器人 返回 Bendix 手腕结构及涂装机器人 目录 7/42 8.1 涂装机器人的分类及特点 所 非球型手腕涂装机器人 非球型手腕涂装机器人，其手腕的 3 个轴线并非 处 位 如球型手腕机器人一样相交于一点，而是相交于两点。根据相邻轴线的 置 位置关系又可分为正交非球型手腕和斜交非球型手腕两种形式。 1) 正交非球型手腕 相邻轴线夹角为 90 。 【 课 堂 2 ） 斜交非球型手腕 手腕相邻两轴线不垂直，而是成一定的角度
6、 。 认 知 】 返回 a) 正交非球型手腕 b) 斜交非球型手腕 目录 非球型手腕涂装机器人 8/42 8.1 涂装机器人的分类及特点 所 涂装作业环境充满了易燃、易爆的有害挥发性有机物，除了要求涂装机器人 处 位 具有出色的重复定位精度和循径能力及对其防爆性能有较高的要求外，仍入如下 置 特殊的要求： 【 课 1 ） 能够通过示教器方便的设定流量、雾化气压、喷幅气压以及静电量等 堂 认 知 涂装参数； 】 2 ） 具有供漆系统，能够方便的进行换色、混色，确保高质量、高精度的 工艺调节； 3 ） 具有多种安装方式，如：落地、倒置、角度安装和壁挂； 4 ） 能够与转台、滑台、输送链等一系列的工
7、艺辅助设备轻松集成； 5 ） 结构紧凑，方便减少喷房尺寸，降低通风要求。 返回 目录 9/42 8.2 涂装机器人的系统组成 典型的涂装机器人工作站主要由涂装机器人、机器人控制系统、供漆系统、 所 自动喷枪 / 旋杯、喷房、防爆吹扫系统等组成 。 处 位 置 【 课 堂 认 知 】 1 机器人控制柜； 2 示教器； 3 供漆系统； 4 防爆吹扫系统； 5 涂装 机器 人； 6 自动喷枪 / 旋杯 涂装机器人系统组成 返回 目录 10/42 8.2 涂装机器人的系统组成 涂装机器人与普通工业机器人相比，操作机在结构方面的差别除了球型手 所 腕与非球型手腕外，主要是 防爆 、 油漆 及 空气管路
8、和 喷枪的布置 导致的差异 ， 处 其特点有： 位 置 1 ） 一般手臂工作范围宽大，进行涂装作业时可以灵活避障； 2 ） 手腕一般有 2-3 个自由度，轻巧快速，适合内部、狭窄的空间 及复杂工件的涂装； 【 课 3 ） 较先进的涂装机器人采用中空手臂和柔性中空手腕。 堂 认 4 ） 一般在水平手臂搭载喷漆工艺系统，从而缩短清洗、换色时间， 知 提高生产效率，节约涂料及清洗液。 】 返回 柔性中空手腕 集成于手臂上的涂装工艺系统 目录 11/42 8.2 涂装机器人的系统组成 涂装机器人控制系统主要完成本体和涂装工艺控制。 体的控制在控制原理、 所 功能及组成上与通用工业机器人基本相同；喷涂工
9、艺的控制则是对供漆系统的 处 控制。 位 置 供漆系统主要由涂料单元控制盘、气源、流量调节器、齿轮泵、涂料混合 器、换色阀、供漆供气管路及监控管线组成。 【 课 堂 认 知 】 a) 流量调节器 b) 齿轮泵 返回 c) 涂料混合器 d) 换色阀 目录 涂装系统主要部件 12/42 8.2 涂装机器人的系统组成 涂装工艺包括 空气涂装、高压无气涂 装和 静电涂装 。静电涂装中的旋杯 所 式静电涂装工艺具有高质量、高效率、节能环保等优点。 处 位 置 空气涂装 所谓空气涂装，就是利用压缩空气的气流，流过喷枪喷嘴 孔形成负压，在负压的作用下涂料从吸管吸入，经过喷嘴喷出，通过 压缩空气对涂料进行吹散
10、，以达到均匀雾化的效果 。空气涂装一般用 【 课 于家具、 3C 产品外壳，汽车等产品的涂装。 堂 认 知 】 a) 日本 明治 FA100H-P b) 美国 DEVILBISS T-AGHV c) 德国 PILOT WA500 返回 自动空气喷枪 目录 13/42 8.2 涂装机器人的系统组成 涂装工艺包括 空气涂装、高压无气涂装 和 静电涂装 。静电涂装中的旋杯 所 式静电涂装工艺具有高质量、高效率、节能环保等优点。 处 位 高压无气涂装 高压无气涂装是一较先进的涂装方法，其采用增压泵 置 将涂料增至 6-30MPa 的高压，通过很细的喷孔喷出，使涂料形成扇形雾 状，具有较高的涂料传递效率
11、和生产效率， 表面质量明显优于空气涂 装。 【 课 静电涂装 静电涂装一般是以接地的被涂物为阳极，接电源负高压的涂 堂 认 料雾化结构为阴极，使得涂料雾化颗粒上带电荷，通过静电作用，吸附 知 在工件表面。 常应用于金属表面或导电性良好且结构复杂，或是球面、 】 圆柱体涂装。 返回 ABB 溶剂性涂料高速旋杯式静电喷枪 ABB 水性涂料高速旋杯式静电喷枪 目录 高速旋杯式静电喷枪 14/42 8.2 涂装机器人的系统组成 涂装工艺包括 空气涂装、高压无气涂装 和 静电涂装 。静电涂装中的旋杯 所 式静电涂装工艺具有高质量、高效率、节能环保等优点。 处 位 置 1 5 【 2 课 4 堂 认 知
12、】 3 1 供气系统； 2 供漆系统； 3 高压静电发生系统； 4 旋杯； 5 工件 高速旋杯式静电喷枪工作原理 返回 目录 15/42 8.2 涂装机器人的系统组成 防爆吹扫系统主要由危险区域之外的吹扫单元、操作机内部的吹扫传感器、 所 控制柜内的吹扫控制单元三部分组成。 处 位 置 3 8 1 防爆工作原理 【 吹扫单元通过柔 课 堂 性软管向包含有 认 电气元件的操作 知 】 机内部施加过压， 4 阻止爆燃性气体 2 进入操作机里面； 同时由吹扫控制 5 单元监视操作机 吹扫区域 内压、喷房气压， 危险区域 7 当异常状况发生 6 1 空气接口； 2 控制柜； 3 吹扫单元； 4 吹扫单
13、元控制电缆 ； 时立即切断操作 5 操作机控制电缆； 6 吹扫传感器控制电缆； 7 软管； 机伺服电源。 8 吹扫传感器 返回 目录 防爆吹扫系统工作原理 16/42 8.3 涂装机器人的作业示教 涂装是一种较为常用的表面防腐、装饰、防污的表面处理方法，其规则之一 所 需要喷枪在工件表面做往复运动。 处 位 TCP 点确定： 置 对于涂装机器人而言，其 TCP 一般设置在喷枪的末端中心，且在涂装作业 中，高速旋杯的端面要相对于工件涂装工作面走蛇形轨迹并保持一定的距离。 【 课 堂 认 知 】 a) 工具中心点的确定 b) 喷枪作业姿态 返回 喷涂机器人 TCP 和喷枪作业姿态 目录 17/42
14、 8.3 涂装机器人的作业示教 为达到工件涂层的质量要求，须保证： 所 处 1) 旋杯的轴线始终要在工件涂装工作面的法线方向； 位 置 2) 旋杯端面到工件涂装工作面的距离要保持稳定，一般保持在 0.2 m 左右； 3) 旋杯涂装轨迹要部分相互重叠（一般搭接宽度为 2/33/4 时较为理想），并 保持适当的间距； 【 课 4) 涂装机器人应能迎上和跟踪工件传送装置上的工件的运动； 堂 认 5) 在进行示教编程时，若前臂及手腕有外露的管线，应避免与工件发生干涉。 知 】 钢制箱体表面涂 装作业，喷枪为高转 速旋杯式自动静电涂 程序点 8 程序点 1 装机，配合换色阀及 程序点 2 涂料混合器完成
15、旋杯 程序点 7 程序点 3 程序点 6 打开、关闭进行涂装 作业。由 8 个程序点 程序点 4 构成。 返回 程序点 5 目录 涂装机器人运动轨迹示意图 18/42 8.3 涂装机器人的作业示教 涂装作业程序点说明 所 程序点 说明 程序点 说明 程序点 说明 处 位 程序点 1 机器人原点 程序点 4 涂装作业中间点 程序点 7 作业规避点 置 程序点 2 作业临近点 程序点 5 涂装作业中间点 程序点 8 机器人原点 程序点 3 涂装作业开始点 程序点 6 涂装作业结束点 【 课 堂 设定作业条件 登录程序点 8 示教前的准备 认 知 】 登录程序点 7 新建一个示教程序 运行确认 登录
16、程序点 1 登录程序点 6 再现喷涂 登录程序点 2 登录程序点 5 返回 登录程序点 3 登录程序点 4 目录 涂装机器人作业示教流程 19/42 8.3 涂装机器人的作业示教 （ 1 ）示教前的准备 所 处 位 1 ） 工件表面清理。 置 2 ） 工件装夹。 3 ） 安全确认。 4 ） 机器人原点确认。 【 课 (2 ）新建作业程序 堂 认 点按示教器的相关菜单或按钮，新建一个作业程序 “ Paint_sheet” 。 知 】 （ 3 ）程序点输入 涂装作业示教 程序点 示教方法 按第 3 章手动操纵机器人要领移动机器人到原点。 程序点 1 将程序点插补方式选“ PTP ”。 （机器人原点） 确认保存
