ABB公司新型噴涂機(jī)器人及其應(yīng)用

1、ABB 公司新型噴涂機(jī)器人及其應(yīng)用1ABB 公司新型噴涂機(jī)器人的特點(diǎn)IRB5500 噴涂機(jī)器人是 ABB 公司為汽車工業(yè)量身定制的最新型噴涂機(jī)器人,在噴涂范圍 （即機(jī)器人可以達(dá)到的噴涂區(qū)域）、噴涂效率、集成性和綜合性價(jià)比等方面具有較為突出的優(yōu)勢(shì),其主要特點(diǎn)如下。1.1 噴涂范圍大、噴涂效率高壁掛式柔性噴涂機(jī)器人IRB5500 的立式安裝效果見圖1 、 臂長(zhǎng)范圍見圖2。 IRB5500噴涂機(jī)器人獨(dú)特的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)使之具備了較大的工作范圍。與傳統(tǒng)的機(jī)器人相比,噴涂工作區(qū)域的長(zhǎng)度由原來的4?5m 增加到了 6m, 幾種不同型號(hào)機(jī)器人工作范圍的詳細(xì)對(duì)比見圖3機(jī)器人懸臂較高的加速度（柔性噴涂機(jī)器人IRB55

2、00 的最大加速度為24m/s2, 而傳統(tǒng)機(jī)器人的最大加速度只有14m/s2）和噴涂時(shí)較高的運(yùn)動(dòng)速度,再加上配備有高流量的霧化器,使得 IRB5500 噴涂機(jī)器人在整個(gè)噴涂軌跡中能夠始終保持穩(wěn)定的運(yùn)行速度,而不需要加速和減速過程,保證了涂層噴涂的均勻性;同時(shí)避免了頻繁的開、關(guān)槍,最多可節(jié)省20%的循環(huán)時(shí)間和 15% 的噴涂材料。與傳統(tǒng)的噴涂機(jī)器人相比,每臺(tái)柔性噴涂機(jī)器人IRB5500 可以完成較多的工作（見圖4）,并能夠在最大的工作范圍內(nèi)非常靈活地噴涂各種工件,特別是在噴涂大型工件時(shí)的優(yōu)勢(shì)更為明顯。鑒于以上優(yōu)點(diǎn),在同樣的噴涂面積和生產(chǎn)節(jié)拍下,采用 IRB5500 機(jī)器人的數(shù)量可較傳統(tǒng)機(jī)器人減少

3、20%?30% 。圖 1IRB5500 的立式安裝效果圖2IRB5500 的臂長(zhǎng)范圍A T&M F I E L D O F V I S I O N 圖 3不同型號(hào)機(jī)器人工作范圍的對(duì)比圖(b)IRB5500 機(jī)器人的數(shù)量 (a) 傳統(tǒng)機(jī)器人的數(shù)量圖4 相同生產(chǎn)情況下,傳統(tǒng)機(jī)器人與IRB5500 新型機(jī)器人所需數(shù)量的對(duì)比基礎(chǔ)的要求也較為簡(jiǎn)單 , 只要在安裝前根據(jù)機(jī)器人的靜載荷和動(dòng)載荷要求準(zhǔn)備好單個(gè)支撐基礎(chǔ)就可以了;而且廠家提供的機(jī)器人在出廠前根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)及車型已經(jīng)進(jìn)行過離線模擬調(diào)試,安裝后只需對(duì)機(jī)器人的噴涂參數(shù)和噴涂軌跡作進(jìn)一步的優(yōu)化就可以了。如此大大減少了現(xiàn)場(chǎng)安裝/調(diào)試人員的數(shù)量、節(jié)約了

4、安裝/調(diào)試的時(shí)間 ,降低了安裝/調(diào)試的綜合成本。1.3IRB5500 機(jī)器人可以降低噴房的長(zhǎng)度和寬度如圖6 所示,與以往的機(jī)器人相比 ,IRB5500 機(jī)器人具有噴涂工作范圍大、機(jī)器人的手臂在頂部安裝(旋轉(zhuǎn)范圍大)、安裝臺(tái)數(shù)少等諸多優(yōu)點(diǎn),因此在相同規(guī)模的生產(chǎn)線上采用新型機(jī)器人,可以使噴房的寬度和長(zhǎng)度減少約 1/3, 相應(yīng)地也減少了送風(fēng)量和排風(fēng)量,這樣不僅降低了設(shè)備的初期投資費(fèi)用,而且還大大降低了噴涂時(shí)所需的能源消耗 ,可以有效降低機(jī)器人的長(zhǎng)期運(yùn)行成本。再加上機(jī)器人數(shù)量的減少,提高了整個(gè)油漆的使用效率(機(jī)器人數(shù)量越多越浪費(fèi)油漆 ), 在降低了涂料使用成本的同時(shí),減少了 VOC 的排放量 , 達(dá)到

5、了節(jié)能和環(huán)保的雙重目的。1.4 先進(jìn)的集成式噴涂機(jī)器人控制系統(tǒng)IRB5500 機(jī)器人采用ABB 公司最新一代IRC5P 噴涂機(jī)器人控制系統(tǒng), 該系統(tǒng)配備了新式防爆型FlexPaint Pendant 示教器和新版噴涂工作站監(jiān)控系統(tǒng) RobView5（ 見圖 7）。 該控制系統(tǒng)不僅具有超人性化設(shè)計(jì)、安裝及調(diào)試簡(jiǎn)單快捷的優(yōu)點(diǎn),而且還將ABB 公司的高速過程控制系統(tǒng)IPS 及尖端運(yùn)動(dòng)技術(shù)融為一體,可實(shí)現(xiàn)對(duì)噴涂過程的全面控制。2IRB5500 機(jī)器人與同類產(chǎn)品的對(duì)比ABBIRB5500 新型噴涂機(jī)器人與某廠家新一代圖5IRB5500 機(jī)器人的現(xiàn)場(chǎng)安裝步驟1.2 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便IRB5500 機(jī)器人

6、采用壁掛式安裝方式,現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)圖5 所示的安裝步驟可以實(shí)現(xiàn)快速組裝,一般 1 臺(tái)機(jī)器人的全部安裝工作可以在8h 內(nèi)完成 ; 機(jī)器人對(duì)噴漆設(shè)備支撐圖6IRB5500 機(jī)器人安裝尺寸圖圖 7IRC5P 噴涂機(jī)器人控制系統(tǒng)壁掛式噴涂機(jī)器人的綜合對(duì)比結(jié)果見表1 。 3IRB5500 新型噴涂機(jī)器人的實(shí)際應(yīng)用2008年 , 由機(jī)械工業(yè)第四設(shè)計(jì)研究院總承包的中國(guó)重汽新駕駛室涂裝線經(jīng)過綜合比較和反復(fù)論證,最終確定選用ABB 公司的IRB5500 新型噴涂機(jī)器人, 這是國(guó)內(nèi)首條采用ABB 公司IRB5500 新型噴涂機(jī)器人的涂裝線。該項(xiàng)目已經(jīng)于2009 年2 月建成投產(chǎn),IRB5500 新型噴涂機(jī)器人系統(tǒng)也于2

7、009 年 4月開始投入使用。下面通過對(duì)本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試階段的工作進(jìn)行介紹和總結(jié),簡(jiǎn)要說明IRB5500 新型噴涂機(jī)器人系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用情況,具體數(shù)據(jù)的對(duì)比及分析結(jié)果見表2。從本項(xiàng)目目前實(shí)際應(yīng)用的情況來看,在保證產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)能的前提下,在因機(jī)器人數(shù)量減少而節(jié)省設(shè)備投資方面,在因噴漆室尺寸減小而大幅度降低生產(chǎn)線的設(shè)備投資以及能耗方面 , 在由模塊化制造和安裝/調(diào)試而大幅縮短制造/安裝周期方面 , 都基本達(dá)到了IRB5500 機(jī)器人的技術(shù)/經(jīng)濟(jì)指標(biāo)要求,AT&M F I E L D O F V I S I O N 表 1IRB5500 機(jī)器人和同類機(jī)器人產(chǎn)品的對(duì)比項(xiàng)目ABB5500

8、機(jī)器人同類壁掛式機(jī)器人TCP 速度（噴涂速度）/m ·s-12（最大 ）一般 1.5（最大 ）加速度/m·s -224（ 最大）一般為8 10 質(zhì)量 /kg540600 左右工作范圍帶杯工作范圍的直徑為6m, 機(jī)器人本體周圍無盲區(qū)帶杯工作范圍的直徑為4 5m, 機(jī)器人本體周圍存在盲區(qū)旋杯型號(hào)Robobell G1 、 RB1000, 最高噴涂流量可以達(dá)到1L/min 最高噴涂流量只能達(dá)到700mL/min 旋杯上漆率/%>8070 80（平均值）每臺(tái)機(jī)器人（包括機(jī)器人控制柜）的電消耗/kW·h -135.5重復(fù)定位精度/mm± 0.15一般

9、7;0.5換色時(shí)間/s8 1512 25換色涂料損耗/mL11 15 一般 >30 節(jié)拍時(shí)間節(jié)拍時(shí)間下降20% 30%, 所需機(jī)器人數(shù)量減少需要較長(zhǎng)的節(jié)拍時(shí)間,并采用較多數(shù)量的機(jī)器人柔性6 軸機(jī)器人具有7 軸機(jī)器人的柔性柔性不高,有時(shí)需要借助第7 軸來滿足噴涂軌跡的要求噴漆室寬度 /mm4200 55004600（ 最?。┍?2 選擇噴涂機(jī)器人的具體數(shù)據(jù)對(duì)比項(xiàng)目老型號(hào)機(jī)器人方案設(shè)計(jì)方案（理論值）實(shí)際應(yīng)用工件尺寸/mm2200(L) × 2500(W) × 2700(H) 工件噴涂面積 /m218 產(chǎn)能 12JPH(12 臺(tái)車 /h)12JPH12JPH 機(jī)器人數(shù)量/臺(tái)

10、 1288 噴涂效率/%70 8080 8580 85 單組分換色時(shí)間/s20 258 128 15 雙組分清漆換色時(shí)間/s85 12035 4545 中涂漆膜厚度/ m404040金屬漆膜厚度 / m202020雙組分清漆厚度/ m40/4040/4040/40機(jī)器人運(yùn)動(dòng)速度/mm·s -1中涂 250230350 色漆 250230/280300 清漆 250280350 機(jī)器人負(fù)載率/%>857065 75 每站每臺(tái)機(jī)器人平均油漆流量/mL· min-1 中涂 310330350 色漆 140 160160 180200 170 清漆 300 310320 33

11、0250 220 耗電量 /kW5.53.03.0 噴漆室寬度/m6.04.64.6 噴漆室長(zhǎng)度/m302222 空調(diào)送風(fēng)量/m3·h -1194400109300109300 噴漆室循環(huán)水量/m3·h -1700395395 每臺(tái)機(jī)器人的安裝時(shí)間>3 天約 48h 約48h 每個(gè)車型的調(diào)試時(shí)間1 2 周約 1 周約 1 周 （下轉(zhuǎn)第25頁 ）（上接第 18 頁 ）IRB5500 新型噴涂機(jī)器人在實(shí)際生產(chǎn)過程中表現(xiàn)出了明顯的優(yōu)勢(shì)。由于 IRB5500 新型噴涂機(jī)器人在國(guó)內(nèi)是首次應(yīng)用,因此曾經(jīng)在仿真示教和各種參數(shù)的配合等方面遇到了一些問題,但最終這些問題都得到了圓滿的解決。當(dāng)然 ,IRB5500 新型噴涂機(jī)器人高度集成化和功能更加復(fù)雜的特點(diǎn),也對(duì)使用者和管理者的素質(zhì)提出了更高的要求。4 結(jié)束語 ABB 公司的 IRB5500 新型噴涂機(jī)器人由于具有卓越的性能和獨(dú)特的噴涂解決方案優(yōu)勢(shì),因此在上市不到1 年的時(shí)間內(nèi) , 被多家國(guó)際知名汽車企業(yè)（如 Audi 、 BMW 、 Daimler 和Honda 等公司）所采納應(yīng)用,至今在全球已經(jīng)售出了140 多臺(tái)。對(duì)國(guó)內(nèi)的汽車企業(yè)而言,IRB5500 新型噴涂機(jī)器人在實(shí)際生產(chǎn)中的成功應(yīng)用,也為他們提供了一個(gè)新的選擇。A T&MABB公司新型噴涂機(jī)器人及其應(yīng)用$機(jī)械工業(yè)第四設(shè)計(jì)研究院