机器人喷涂客车应用难点和实践

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机器人喷涂客车应用难点和实践

　　摘　　　　要：　介绍目前国内客车行业应用机器人喷涂双组份涂料遇到的问题及解决方案，以

提高客车涂装工艺和自动化水平。

　　　关键词 :　　　　　客车涂装;喷涂机器人;双组份涂料;

　　 Abstract：　 This　paper　introduces　the　problems　and　solutions　encountered　in　applying　robots　

spraying　two-component　coatings　in　domestic　bus　industry　nowadays,in　order　to　improve　the　level　of　

technology　and　automation　for　the　bus　painting.

　　 Keyword：　 bus　painting;　spraying　robot;　two-component　coating;

　　近年来，随着客户和国家对客车防腐性能、涂层质量要求的提高，整车阴极电泳、喷涂机

器人、低 VOC 涂料(高固、水性)等涂装新工艺、新设备、新材料逐步在客车企业得到推广应用

[1,2,3]。本文对客车用双组份水性涂料实施机器人喷涂的工艺实践进行相关技术的总结[4]。

　　 1　、喷涂机器人特点及国内客车行业应用现状

　　机器人喷涂的涂层质量稳定，大大减少人为因素的影响，降低了对喷漆工的技能要求，涂

装质量可大幅提升，其特点主要表现在以下几个方面[5,6]:

　　 1)采用高压静电(20　000～90　000　V，可调)喷涂。其吸附原理可使涂料利用率由手工压缩空

气喷枪的 30%～40%提高到 60%～75%，能大幅节约涂料成本。

　　 2)采用高速旋杯(20　000～80　000　r/min，可调)喷涂。涂料的雾化效果更好，更易得到光滑

如镜的涂层外观。

　　 3)漆膜厚度和外观还可通过调整涂料粘度、喷涂流量、喷速、扇面搭接、喷幅大小等参数

进行控制，可稳定达到涂层标准。

　　 4)生产效率更高。12　m 长度客车可在 20　min 内完成喷涂，远远低于手工喷涂的 40～60　

min。提高工效的同时还可降低喷漆室的能耗费用。

　　 5)所要求的喷漆室环境风速更低(0.3　m/s，手工喷涂至少 0.4　m/s)，可进一步降低喷漆室的

能耗费用。

　　客车所用涂料大都属于低温固化双组份涂料(电泳底漆和金属漆除外)，可以自干也可以低

温(80℃及以下)烘干。目前国内已有数家客车企业采用了机器人喷涂这种涂料，有关情况如

下:A 公司，采用 20 套杜尔机器人喷涂溶剂型双组份中涂、面漆和清漆;B 公司，采用 2套ABB

机器人喷涂溶剂型双组份中涂、面漆和清漆;C 公司，采用 1套发那科机器人喷涂溶剂型双组份

中涂;D 公司，采用 1套安川机器人喷涂溶剂型双组份中涂;E 公司，采用 2套发那科机器人各喷

涂溶剂型双组份底漆和中涂、面漆和清漆。

　　与乘用车相比，由于客车生产的车型多、体积大、各车型左右侧围定位精准性差，所以客

车使用喷涂机器人喷涂一般有以下特点:喷涂施工环境大都不具备恒温恒湿条件，所用的涂料

体系有别于单组份 OEM 涂料，而是低温烘干的双组份涂料，需要添加固化剂，每条生产线上

的面漆颜色多，需要多方面调整施工工艺参数。

　　 2　、机器人喷涂客车应用难点

　　机器人喷涂在客车上的应用难点主要表现在以下几个方面:

　　 1)客车用涂料的选用。乘用车用的是单组份 OEM 涂料，主剂只需要加稀释剂调整施工粘

度，靠烘干高温交联固化(不可自干，烘干温度 120℃～140℃)。而客车因体积、质量大而吸热

多且蒙皮高温易变形，不能高温烘干，故只能选用可自干或60℃～80℃低温烘干的双组份涂料

(如双组份环氧底漆、双组份丙烯酸聚氨酯中涂、面漆和清漆等)。对于双组份涂料除了涂料主

剂需要加稀释剂调整施工粘度外，还需另外添加一定比例的固化剂。中涂、面漆和清漆所用固

化剂是异氰酸酯，特点是遇水汽会固化，并且涂料主剂与固化剂混合后可用时间短，只有2～3

h，超过可用时间后也会固化。随着国家环保政策日趋严格，双组份水性涂料和双组份高固体

份涂料也逐步在客车上应用。

　　 2)喷涂机器人清洗。鉴于客车用双组份涂料混合后都会发生固化反应，因此客车用喷涂机

器人使用后需要用清洗溶剂对输调漆管路、机器人旋杯和雾化器里的涂料及固化剂进行清洗。

根据相似相溶原理，喷涂水性涂料的机器人要用水性清洗溶剂清洗，喷涂溶剂型涂料的机器人

要用溶剂型清洗溶剂清洗。由于水性清洗溶剂主要成分是水，而喷涂机器人水性涂料输调漆系

统特别是固化剂那部分系统，因固化剂主要成分异氰酸酯极易与水性清洗溶剂里的水反应导致

输送管路固化堵住，是清洗中的难点;而溶剂型清洗溶剂不含水，与固化剂一般不会发生反

应。为了有良好的清洗效果，需提前对所用清洗溶剂与所用固化剂进行混溶测试，以二者能相

溶且不发生固化结块为准。

　　 3) ≤车身定位。喷涂机器人对工件进入喷漆室的前后左右位置要求是偏差10　mm。由于客车

车型多且大，而且是手动控制输送链，不像乘用车采用全自动化输送系统，所以客车车身进入

喷漆室的位置满足喷涂机器人要求的难度比较大，并且车身长短、宽窄不一，应采取光电+机

械限位等措施来精准定位，避免造成涂层外观质量缺陷，以及降低旋杯与车体相撞的风险。

　　 4)涂层施工工艺参数。影响客车涂层的施工工艺参数较多，如施工电压、旋杯转速、涂料

施工固体份含量、施工粘度、喷涂流量、喷涂压力及成形压力、喷枪移动速度、扇面搭接大

小、喷幅大小、加入稀释剂后的涂料主剂与固化剂的精确配比等，需要做大量的试喷样板实

验，以找出合适的施工工艺参数组合。由于客车喷漆室大都不是恒温恒湿，因此要根据环境温

湿度变化调整相关工艺参数。

　　 5)喷涂程序复杂。采用高压静电喷涂，溶剂型涂料和水性涂料加电方式不同。为确保安

全，对涂料的电阻值有一定的要求(0.5～2　MΩ)。水性涂料由于导电性好不能像溶剂型涂料直

接加电(即内加电)，而只能在涂料从旋杯离开后方可加电，否则会高压报警，因此喷涂水性涂

“ ”料的机器人旋杯外像八爪鱼一样装有外加电极(即外加电)，并且两旋杯之间的安全距离需要

更大。因此同一车型的喷涂程序在使用不同涂料时不能直接简单拷贝互用，需要重新进行轨迹

对点优化。另外，由于客车车型多，编写喷涂程序、轨迹对点优化程序的工作量也非常大。

　　 3 　、机器人喷涂客车应用实践

　　 3.1 　、机器人喷涂涂料的选取

　　客车大都选择机器人喷涂颜色单一、喷涂量大的中涂和清漆[7,8,9,10]。本文方案为 1套机

器人(外加电旋杯)喷涂水性双组份丙烯酸聚氨酯中涂和 1套机器人(内加电旋杯)喷涂溶剂型双组

份丙烯酸聚氨酯清漆。其中喷涂清漆机器人还用于喷涂三种溶剂型双组份丙烯酸聚氨酯实色面

漆(目前是 SZ-白006、白002 和黄001，后续可根据订单更换)以提高喷涂清漆机器人的利用

率。由于喷涂机器人采用高压静电喷涂，故对所喷涂涂料的电阻有要求，而水性涂料的电阻远

远小于溶剂型涂料，因此这两种涂料目前所用旋杯不一样，不可互换使用。

　　 3.2　、喷涂机器人用清洗溶剂测试及选择

　　衡量喷涂机器人用清洗溶剂优劣主要有两个指标:清洗能力以及混溶性能。通过洗去样板

表面相同涂层，如果所用清洗剂的滴数越少、测试样板涂膜扩散的宽度越宽，表明清洗能力越

强，反之清洗能力越弱;判定混溶性能主要是以清洗溶剂与涂料中的固化剂能混溶且不出现结

块为好。

　　 1)清洗能力对比测试。测试结果表明，A公司的溶剂型清洗溶剂(主要成分是醋酸丁酯、正

丁醇和助剂)和水性清洗溶剂(主要成分是水、乙二醇丁醚、正丁醇和助剂)的清洗能力，明显优

于目前在用的可清洗干净目前所用涂料的 B公司清洗溶剂(主要成分是甲苯、二甲苯、丁醇、

丙二醇甲醚醋酸酯和助剂)。

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机器人喷涂客车应用难点和实践　　摘　　　　要：　介绍目前国内客车行业应用机器人喷涂双组份涂料遇到的问题及解决方案，以提高客车涂装工艺和自动化水平。　　　关键词:　　　　　客车涂装;喷涂机器人;双组份涂料;　　Abstract：　This　paper　introduces　the　problems　and　solutions　encountered　in　applying　robots　spraying　two-component　coatings　in　domestic　bus　industry　nowadays,in　order　to　improve　the　level　of　technol...

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