機械手噴涂工藝課件

機械手噴涂工藝

摘要

機械手是在機械化、自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。在現(xiàn)代化生產(chǎn)過程中，機械手被廣泛地運用于工業(yè)化自動生產(chǎn)線。它的特點是可以通過PLC編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)。如今，在自動化汽車制造中，機械手發(fā)揮著不可替代的作用。本課題逐一討論了在上海大眾涂裝車間聚氨酯噴涂工藝及機械手操作流程，以及操作中常見的一些問題，機械手的維修與日常保養(yǎng)。機械手噴涂工藝

摘要1KUKA機器人綜述KUKA機械手噴涂材料簡介PLC控制KUKA機械手自動化作業(yè)KUKA機械手噴涂工藝中常見問題和防治措施KUKA機器人的常規(guī)維修與保養(yǎng)KUKA機器人綜述2課題背景、目的 當(dāng)今世界，在全球經(jīng)濟化的浪潮中，中國正一步步成為全球重要制造業(yè)基地。隨著信息技術(shù)，尤其是計算機技術(shù)的發(fā)展，給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來巨大變革。制造業(yè)的發(fā)展前景正從過去的勞動集中型向技術(shù)發(fā)展。工欲善其事，必先利其器。科學(xué)技術(shù)的發(fā)展首先帶來的是生產(chǎn)工具的變革。新型智能化生產(chǎn)工具的出現(xiàn)帶動了我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級。為了我順應(yīng)時代潮流，我國在黨中央的正確領(lǐng)導(dǎo)下正快速朝著科技化信息化的方向發(fā)展。 我國改革開放時間較晚，現(xiàn)代科技發(fā)展較晚，應(yīng)用程度不夠普及。在此背景下，國家積極引進國外先進技術(shù)，這些舉措旨在促進現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展。在加強中外合作的同時，引進了一批具有國際先進水平的自動化生產(chǎn)系統(tǒng)及設(shè)備。這些系統(tǒng)、設(shè)備的成功應(yīng)用使我國的制造業(yè)煥發(fā)了新的生機。上海大眾就是中外合作成功的典范。上海大眾通過與德國大眾合作的方式，在引進德國先進的制造工藝技術(shù)的同時也引進了德國先進的制造設(shè)備技術(shù)。先進的沖壓設(shè)備、輸送設(shè)備、噴涂設(shè)備、自動裝配設(shè)備及機器人的大量引進吸收，通過機電一體化的結(jié)合工作，極大地推動了我國工業(yè)的發(fā)展，促使本土制造業(yè)在模仿學(xué)習(xí)的同時創(chuàng)造新的技術(shù)，加快我國的現(xiàn)代化建設(shè)。 噴涂工業(yè)的自動化是實現(xiàn)自動化生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，他的特點是可以通過PLC編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機器各自的優(yōu)點，尤其體現(xiàn)在人的智能和適應(yīng)性。機械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在汽車制造領(lǐng)域有著廣泛的發(fā)展空間。機械手的發(fā)展是由于它的積極作用正日益為人們所認(rèn)識：其一、它能部分的代替人工操作；其二、它能按照生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時間和位置來完成工件的傳送和裝卸；其三、它能操作必要的機具進行焊接和裝配，從而大大的改善了工人的勞動條件，顯著的提高了勞動生產(chǎn)率，加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機械化和自動化的步伐。因而，受到很多國家的重視，投入大量的人力物力來研究和應(yīng)用。在我國近幾年也有較快的發(fā)展，并且取得一定的效果。本課題通過研究上海大眾PLC編程控制如何實現(xiàn)機械手操作，并結(jié)合實際生產(chǎn)分析生產(chǎn)過程中設(shè)備出現(xiàn)的一些問題，分析問題的原因找出維修方法，并針對問題制定保養(yǎng)計劃。通過問題提出一些改進方案，從而使自己對所學(xué)的知識有進一步的鞏固提高。課題背景、目的3機器人組成：（如圖1）機器人由兩部分組成：Controller: 控制器Manipulator: 機械手機器人組成：（如圖1）機器人由兩部分組成：4機械手(Manipulator)聚氨酯噴涂機器人機械部分是一個能實現(xiàn)6個自由度的機械手，機器人的6個旋轉(zhuǎn)軸如圖4所示，旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度和角速度如表1所示。圖4機器人的6個旋轉(zhuǎn)軸表1旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度及角速度軸 旋轉(zhuǎn)角度（°） 角速度（°/s）A1 +/-185 156A2 +35/-155 156A3 +154/-130 156A4 +/-350 335A5 +/-130 355A6 +/-350 647注：機器人所運行的軌道為第7軸，稱為A7，通過示教器的A7單軸控制，可以控制機械手在軌道上行走。機械手(Manipulator)5控制系統(tǒng)：(Controller)（如圖5）MainsSwitch:主電源開關(guān)TeachPendant: 示教器Operator’sPanel:操作盤Diskdrive:磁盤驅(qū)動器控制系統(tǒng)：(Controller)（如圖5）6機器人工作系統(tǒng)涂料自動供應(yīng)系統(tǒng)輸送系統(tǒng)自動噴涂系統(tǒng)光電安全保護裝置送排風(fēng)系統(tǒng)機器人工作系統(tǒng)涂料自動供應(yīng)系統(tǒng)7聚氨酯涂料供應(yīng)系統(tǒng)管路原理圖聚氨酯涂料供應(yīng)系統(tǒng)管路原理圖8安全光柵安全光柵9KUKA機械手噴涂材料簡介聚氨酯涂料的主要成分及涂膜性能汽車門檻部位噴涂用的聚氨酯涂料，是一種以帶有封閉基團的聚氨酯樹脂為主體，添加各種填料、顏料、助劑和有溶劑的抗石擊防護材料。聚氨酯涂料形成涂膜具有良好的抗石擊性、耐腐蝕性、耐化學(xué)藥品性、耐磨性等特點，并且涂膜表面平整光滑，符合車身門檻部位漆膜表面美觀和抗石擊的要求。KUKA機械手噴涂材料簡介聚氨酯涂料的主要成分及涂膜性能10施工條件 聚氨酯涂料噴涂的施工條件見表2：表2聚氨酯涂料施工條件項目 聚氨酯涂料施工壓力 60~90bar膜厚范圍 100~150um施工環(huán)境溫度 ≥20℃過濾精度 100目固化條件 140℃，20min流掛極限 300um設(shè)備要求 攪拌罐（1~10轉(zhuǎn)/分）、過濾器、加壓泵、穩(wěn)壓調(diào)壓裝置、帶有送排風(fēng)的操作間儲存條件 30℃以下儲存期不超過3個月 聚氨酯噴涂由于粘度較高，一般采用機器人噴涂，得到的涂膜質(zhì)量高而穩(wěn)定

施工條件11噴涂對象及其運行軌道由于設(shè)計的需要，這三種車車型外觀不一，如果機器人機械手在自動化噴涂過程中都按同一軌跡運行，即有可能發(fā)生車身與機械臂相撞的后果。所以機器人機械手在噴涂過程中所運行的軌跡各不一樣。前段時間，有一實習(xí)生操作，由于車型數(shù)據(jù)的混亂，誤將桑塔納B2車型當(dāng)做桑塔納vista進行整噴，由于程序中加入了一條識別車型混亂數(shù)據(jù)報警的程序，該失誤得以彌補，否則桑塔納B2將當(dāng)做桑塔納vista整噴，機械手的運行軌跡將按照噴涂vista的程序進行執(zhí)行。輕則影響桑塔納B2的噴涂工藝，重則機械手運行時與桑塔納B2發(fā)生相撞事故，可能會引發(fā)一系列的損失。所以，人機操作的同時，一定得觀察操作界面的數(shù)據(jù)，是否與現(xiàn)場的實際數(shù)據(jù)相吻合。因此，減少不必要的返工與損失。PLC編程報警程序起到了重要性的作用。噴涂對象及其運行軌道由于設(shè)計的需要，這三種車車型外觀不一，如12PLC控制KUKA機械手自動作業(yè)的程序設(shè)定 一、開機上電，將操作模式選擇器置于減速手動模式

二、調(diào)入程序 RAPID語言所編寫的簡單程序都是由三個最基本的部分組成Program：程序Mainroutine：主程序，主程序必不可少并總是程序執(zhí)行的起點Subroutine:子程序Programdata:程序中所使用的數(shù)據(jù)PLC控制KUKA機械手自動作業(yè)的程序設(shè)定 一、開機上電，將13三、以下利用系統(tǒng)磁盤“Controllerparmenters”中,\Demo目錄下的練習(xí)程序“Exercise.prg”,說明如何調(diào)入程序（一）切換至編程窗口。如果內(nèi)存中沒有程序，就會顯示以下窗口。

（二）將磁盤插入磁盤驅(qū)動器。（三）按下File菜單鍵并選擇1.Open選項。（四）系統(tǒng)將顯示以下窗口，可以通過Unit功能鍵在磁盤驅(qū)動器和RAM驅(qū)動器中切換以找到所需程序。（五）經(jīng)普通的目錄操作找到并選擇好程序后按OK功能鍵，即調(diào)入程序，調(diào)入時機器人操作系統(tǒng)同時進行程序的語法檢查和編譯，對有錯誤的程序會給出相應(yīng)的信息。根據(jù)系統(tǒng)版本的不同，下面的窗口可能會跳過。（六）再按回車鍵即會顯示程序內(nèi)容三、以下利用系統(tǒng)磁盤“Controllerparmente14四、啟動程序如果當(dāng)前是在其它窗口的，請用窗口鍵切換到編程窗口。按Test功能鍵，進入編程測試窗口。PP（程序運行指針）至關(guān)重要，它指示出一旦啟動程序，程序?qū)哪睦锲饒?zhí)行。Start：連續(xù)執(zhí)行程序。FWD： 單步正向執(zhí)行程序。BWD： 單步逆向執(zhí)行程序。Instr->：切換到編程編寫窗口。利用導(dǎo)航鍵中的List鍵切換到窗口的上半部，更改程序測試時的機器人運動速度（以百分比表示）。按下使能器不放，再按下Start或FWD功能鍵即可運行程序。四、啟動程序15五、停止程序按下停止鍵即停止程序的運行，注意：正常情況下應(yīng)該用這種方法停止程序的運行，不要靠釋放使能器強行終止運行。五、停止程序16六、自動運行將操作模式選擇器置于自動模式。按下OK功能鍵進入生產(chǎn)窗口。Programname： 程序名。Routinename： 子程序名。Programpointer： 程序運行指針。按下操作盤上的“MOTORON”按鈕，令馬達上電。按下Start或FWD功能鍵即可運行程序。六、自動運行17七、錯誤信息無論何時何種錯誤，一旦發(fā)生，系統(tǒng)會立即彈出錯誤信息窗口。Errorcodenumber： 對應(yīng)每個錯誤系統(tǒng)給出的唯一的錯誤代碼Categoryoferror： 錯誤類別Reasonforerror： 錯誤發(fā)生的原因Messagelog： 記錄錯誤發(fā)生的時間，簡單的原因按下Check功能鍵還能看到系統(tǒng)提供的排除該錯誤的方法和建議八、關(guān)機注意：機器人所有的輸出信號都會因關(guān)機而消失，夾具上的工件可能因此而掉下來。首先停止程序的運行。然后旋轉(zhuǎn)主電源開關(guān)由1-0，切斷380V入力。建議：除非停電不要關(guān)機，這樣能保證后備電池的壽命。七、錯誤信息184.3程序控制機械手噴涂的缺陷與解決措施（1）缺陷：機器人運行時是間斷性動作的工作原理，其靠每單軸的運動進行動作，由于間斷性的時間很短，肉眼無法觀察。其動作時，是由于單軸的間斷動作，所以機器人在噴涂的時候無法很完美的均勻噴涂。 解決措施：未噴涂到的地方，進行人工補噴。（2）缺陷：機器人在動作噴涂的時候，例如舉臂，將有重力勢能槍嘴出膠的時候會下掉，將有一部分膠掉落未噴涂上車，會影響噴涂質(zhì)量解決措施:未上膠的地方靠質(zhì)量檢查員觀察，不符合規(guī)格的進行人工補噴。

4.3程序控制機械手噴涂的缺陷與解決措施19KUKA機械手噴涂工藝中常見問題和防治措施5.1針孔、氣孔 聚氨酯漆膜產(chǎn)生針孔、氣孔的原因： （1）烘干爐升溫區(qū)溫度高或升溫速度過快——當(dāng)烘干爐升溫區(qū)溫度高或升溫速度過快時，漆膜表層先固化，漆膜內(nèi)部的溶劑揮發(fā)不出去，隨著繼續(xù)烘干，內(nèi)部溶劑受熱氣化膨脹，沖破表層漆膜產(chǎn)生針孔、氣孔。 （2）黏度過大——黏度過大的聚氨酯涂料，其流平性變差，噴涂后漆膜表干較快，阻礙漆膜內(nèi)溶劑揮發(fā)進而產(chǎn)生針孔。（3）噴房濕度低——當(dāng)噴房濕度低時，溶劑揮發(fā)較快，會使聚氨酯漆膜表干快，經(jīng)烘干后產(chǎn)生針孔、氣孔。 （4）混入雜質(zhì)——如果聚氨酯涂料中混入油污等雜質(zhì)或車身門檻表面有污物時，因聚氨酯涂料與雜質(zhì)的表面張力不同也會造成針孔的產(chǎn)生。 相應(yīng)的防治措施： （1）可通過隨行測溫儀對車身門檻位置升溫速度進行檢測，將烘干爐升溫區(qū)的溫度調(diào)至合適并減緩升溫速度，使聚氨酯漆膜內(nèi)溶劑充分揮發(fā)出去。 （2）聚氨酯涂料開蓋后溶劑較容易揮發(fā)，黏度增加較快，故攪拌罐應(yīng)封閉良好，應(yīng)在陰冷環(huán)境保存并及時使用。 （3）可通過調(diào)整空調(diào)送風(fēng)濕度來調(diào)整噴房濕度，減緩溶劑揮發(fā)速度。 （4）聚氨酯換料供料時要保證雜質(zhì)不混入供料罐中，同時車身噴涂區(qū)要潔凈無污物。KUKA機械手噴涂工藝中常見問題和防治措施5.1針孔、氣孔205.2流掛 聚氨酯漆膜產(chǎn)生流掛的原因： （1）噴涂涂膜過厚——當(dāng)噴槍距噴涂面太近，噴槍相對移動速度慢時，涂膜過厚，因涂料自身重力而產(chǎn)生流掛。 （2）黏度過低——當(dāng)聚氨酯涂料黏度過低時，在被涂面因自身重力易流動，從而易產(chǎn)生流掛。 相應(yīng)的防治措施： （1）噴槍應(yīng)設(shè)定合適的噴涂距離和相對移動速度。 （2）聚氨酯涂料的黏度應(yīng)控制在3.5-3.9Pa·s之間，當(dāng)?shù)陀?.5Pa·s就易產(chǎn)生流掛。5.2流掛215.3漆膜邊緣發(fā)虛 聚氨酯漆膜邊緣發(fā)虛的原因： （1）噴房溫度太低——當(dāng)噴房溫度太低時，聚氨酯涂料的黏度大，噴槍的噴幅較小，擋板和遮蔽紙部分區(qū)域失去遮擋缺陷的作用，漆膜邊緣發(fā)虛缺陷下移，顯現(xiàn)在聚氨酯涂膜邊緣。 （2）噴涂壓力太低——噴涂壓力太低，噴槍的噴幅較小，同樣產(chǎn)生聚氨酯涂膜邊緣發(fā)虛。 相應(yīng)的防治措施： 增大壓力，調(diào)整噴槍噴幅，確保擋板和遮蔽紙能遮擋缺陷。

5.3漆膜邊緣發(fā)虛225.4漆膜邊緣較多膠粒子聚氨酯漆膜邊緣多膠粒子的原因： （1）噴涂壓力過大——噴涂壓力過大，涂料容易飛濺，在邊緣易產(chǎn)生較多聚氨酯顆粒，增加打磨工作量，影響中涂層在該部位涂膜表面。 （2）噴房溫度過高——噴房溫度過高，涂料黏度太低，溶劑揮發(fā)過快，噴涂后也會造成聚氨酯漆膜邊緣膠粒子較多。 相應(yīng)的防治措施： （1）調(diào)整到合適的噴涂壓力，來減少聚氨酯涂膜邊緣的膠粒子。 （2）可通過循環(huán)水換熱系統(tǒng)保證合適的涂料溫度和黏度，來減少聚氨酯涂膜邊緣的膠粒子。5.4漆膜邊緣較多膠粒子23KUKA機器人的常規(guī)維修與保養(yǎng)KUKA機械手的常規(guī)故障與維修 須知：正常操控人機界面時，機械手必須在”HOME"位置在上海大眾南京汽車分公司第四廠油漆部門中，我所接觸的關(guān)于KUKA機械手所出現(xiàn)的常規(guī)故障，現(xiàn)列如下表3：KUKA機器人的常規(guī)維修與保養(yǎng)KUKA機械手的常規(guī)故障與246.2KUKA機器人的日常保養(yǎng)計劃 對于KUKA機器人的定時保養(yǎng)也是相當(dāng)重要，在大眾公司，每個星期天都是例行機器保養(yǎng)任務(wù)，以下是我所接觸的保養(yǎng)項目。如表4:6.2KUKA機器人的日常保養(yǎng)計劃25機械手噴涂工藝ppt課件26設(shè)備改進的合理化建議

機械手人機界面通過C-Bus總線和以太網(wǎng)與機械手建立通訊，有一次車間由于外網(wǎng)而斷電一秒，人機控制電腦與示教器均瞬間重啟，機械手在噴涂中停止了工作，待人機界面和示教器恢復(fù)工作界面，已控制不了機械手回“HOME”位置。檢查了各個信號線，發(fā)現(xiàn)通訊裝備與機械手建立不了通訊，所以示教器和人機界面載入不了機械手回“HOME”的程序，重啟PLC將通訊線拔了再安裝，建立起通訊后，用示教器將機械手單軸運動到不與車相撞的位置，載入“HOME”程序后，人機界面控制可操作，恢復(fù)了生產(chǎn)。此故障耽誤生產(chǎn)三個多小時，共影響九十輛車的生產(chǎn)。 由于停電機器人站中機械手的位置正處于噴涂vista的門檻中，生產(chǎn)線上的工作人員會因為停線生產(chǎn)耽誤產(chǎn)量而強行建議實施“輸送旁通”進行人工噴涂，即輸送鏈強行把車帶走(不影響生產(chǎn)），但會有機械手與車相撞的風(fēng)險，損壞設(shè)備。 所以我建議將與機械手控制的相關(guān)設(shè)備，如電腦、示教器等重要設(shè)備提供備用電源，在停電的同時可以手動操作機械手“HOME”位置，這樣就不影響生產(chǎn)。一分鐘的故障需用三個小時，在學(xué)會解決故障的同時也要學(xué)會改進設(shè)備。設(shè)備改進的合理化建議27總結(jié) 通過這次畢業(yè)論文，我對汽車涂裝有了更進一步的了解。同時也針對論文課題研究了實習(xí)車間的生產(chǎn)線機械手的結(jié)構(gòu)與工作原理，這讓我的自主學(xué)習(xí)和分析動手能力得到了很大的提升。這次論文由老師及實習(xí)師梁超，而具體實施則由學(xué)生自主完成，擺脫了過去學(xué)生依附于老師的學(xué)習(xí)模式，真正的讓我們成為了學(xué)習(xí)的主人。此次論文需要仔細(xì)研究機器人設(shè)備，對機器人的每一部分都要有了解，而且要結(jié)合車間及圖書館的相關(guān)資料，熟悉設(shè)備的性能，保養(yǎng)的注意點及要求自己