擺臂式噴涂機(jī)的研制

李 慧，高云萌，楊春青

LI Hui, GAO Yun-meng, YANG Chun-qing

（北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所，北京 100120）

0 引言

北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所研制的擺臂式自動(dòng)噴涂機(jī)是車箱自動(dòng)噴涂系統(tǒng)重要設(shè)備之一，用以替代人工進(jìn)行噴涂作業(yè)。主要用于卡車貨箱底板、兩邊板內(nèi)表面噴涂。適用于邊板高度小于600mm的車箱。根據(jù)不同的車廂外形實(shí)時(shí)改變噴涂程序號(hào)，以滿足不同車型的噴涂要求。本設(shè)備是為用戶研制，是一種經(jīng)濟(jì)型的新機(jī)種，滿足國(guó)內(nèi)用戶需求。

1 設(shè)計(jì)方案的確定

根據(jù)作業(yè)對(duì)象和工藝情況，采用兩軸兩個(gè)自由度，一個(gè)水平直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)和一個(gè)垂直扇面往復(fù)擺動(dòng)。每個(gè)軸均采用隔爆型防爆電機(jī)變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)。水平直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)擺臂在零位和工作位之間運(yùn)動(dòng)。垂直扇面往復(fù)擺動(dòng)為擺臂帶動(dòng)靜電噴槍實(shí)現(xiàn)對(duì)卡車貨箱底板、兩邊板內(nèi)表面的噴涂。為了避讓車廂前板護(hù)欄，防止擺臂和車廂前板護(hù)欄相撞，采用一組對(duì)射光電開(kāi)關(guān)進(jìn)行檢測(cè)，確認(rèn)車廂前板護(hù)欄走過(guò)之后，擺臂才能啟動(dòng)向工作位運(yùn)行。噴涂時(shí)車廂后板必須成打開(kāi)狀態(tài)以免發(fā)生擺臂與車廂后板碰撞。

2 擺臂式噴涂機(jī)組成

擺臂式噴涂機(jī)主要由立柱、橫向移動(dòng)裝置（Y軸）和擺動(dòng)裝置（A軸）組成。如圖1所示。

2.1 立柱

立柱分為左、右立柱，作為擺臂式噴涂機(jī)的支撐。避讓車廂前板護(hù)欄的一組對(duì)射光電開(kāi)關(guān)分別安裝在左、右立柱上。為了防止漆霧污染光電開(kāi)關(guān)，對(duì)射光電開(kāi)關(guān)放在一組保護(hù)裝置中。

圖1 擺臂式噴涂機(jī)結(jié)構(gòu)圖

2.2 橫向移動(dòng)裝置

橫向移動(dòng)裝置安裝在橫梁框架內(nèi)。

一臺(tái)交流隔爆電動(dòng)機(jī)位于橫梁右側(cè)，經(jīng)V型皮帶驅(qū)動(dòng)減速機(jī)，與減速機(jī)連接的鏈輪通過(guò)鏈條帶動(dòng)滑臺(tái)，使之橫向運(yùn)動(dòng)，工作行程為1000mm。

在橫梁中間和右側(cè)共設(shè)置4個(gè)接近開(kāi)關(guān)，分別為：左限位，工作位，零點(diǎn)，右限位，它們是一種安全防護(hù)裝置，可防止滑臺(tái)在橫向移動(dòng)過(guò)程中，超出工作行程范圍。在接近開(kāi)關(guān)以外，裝有機(jī)械限位擋塊作為雙重保護(hù)。

2.3 擺動(dòng)裝置

擺臂安裝在滑臺(tái)上，滑臺(tái)上裝有一臺(tái)隔爆型防爆電機(jī)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)一個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)擺臂轉(zhuǎn)動(dòng)±40°，從而帶動(dòng)擺臂末端的靜電噴槍對(duì)貨廂進(jìn)行噴涂。擺臂的長(zhǎng)短可手動(dòng)調(diào)節(jié)。在擺臂的驅(qū)動(dòng)電機(jī)上裝有接近開(kāi)關(guān)及檢測(cè)片，根據(jù)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)接近開(kāi)關(guān)發(fā)出的脈沖信號(hào)數(shù)量確定靜電噴槍的運(yùn)行位置，由此確定開(kāi)關(guān)槍點(diǎn)位置，實(shí)現(xiàn)靜電噴槍的噴涂作業(yè)。

3 擺臂式噴涂機(jī)控制系統(tǒng)

圖2 噴涂機(jī)電控系統(tǒng)框圖

控制系統(tǒng)包括可編程控制器、日本三菱公司變頻器和一組電源組成。

頂噴機(jī)包含兩個(gè)自由度：滑臺(tái)移動(dòng)（臂移動(dòng)）和臂擺動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)是由變頻器分時(shí)控制兩臺(tái)電機(jī)，電機(jī)上分別裝有碼盤(pán)，運(yùn)動(dòng)位置和速度均可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況任意控制。系統(tǒng)可適應(yīng)31種車型，具備自動(dòng)輸入程序號(hào)及手動(dòng)輸入程序號(hào)功能、自動(dòng)零位恢復(fù)及噴槍位置檢測(cè)及手動(dòng)/自動(dòng)控制噴槍/靜電渦輪功能等。

3.1 工作流程

圖3 系統(tǒng)操作面板

1）上電前，首先檢查確定機(jī)械無(wú)故障，變頻器參數(shù)設(shè)置正確，可編程控制器示教數(shù)據(jù)正確。

2）合上負(fù)荷開(kāi)關(guān)，此時(shí)電源燈亮。打開(kāi)鑰匙開(kāi)關(guān)，按下驅(qū)動(dòng)上電。地鏈以一定的速度前移，如果低于鏈速下限，則系統(tǒng)暫停；調(diào)好鏈速后開(kāi)始運(yùn)行。如有急停，則系統(tǒng)停止工作，這時(shí)要斷電，排除故障后再通電工作。

3.2 識(shí)別系統(tǒng)

當(dāng)車廂經(jīng)過(guò)啟動(dòng)光電開(kāi)關(guān)時(shí)開(kāi)始延時(shí)，超過(guò)設(shè)定延時(shí)時(shí)間，若擺臂沒(méi)有回到零位，則系統(tǒng)報(bào)警，停鏈（兩軸電機(jī)均處于停止?fàn)顟B(tài)，給出停鏈信號(hào)）。

4 編程示教

為節(jié)約用漆，本示教程序段可以通過(guò)寫(xiě)入對(duì)應(yīng)的示教數(shù)據(jù)，使噴槍在離開(kāi)車身時(shí)及時(shí)停止噴涂，固示教前需設(shè)置數(shù)據(jù)。

噴涂機(jī)在噴涂過(guò)程中是以一定速率往復(fù)擺動(dòng)噴槍的，必須保證車身以一定的速率向前移動(dòng)，這樣才能使噴涂效果良好。所以示教人員要規(guī)定鏈速的下限，即一秒內(nèi)地鏈移動(dòng)的碼值下限。如果運(yùn)行時(shí)鏈速低于下限值，則系統(tǒng)報(bào)警，停止工作，發(fā)出停鏈信號(hào)，直到鏈速正常，系統(tǒng)才恢復(fù)正常工作。

對(duì)于不同型號(hào)的車廂，由于車身長(zhǎng)度不同，所需噴槍往復(fù)擺動(dòng)次數(shù)也不同，示教人員要測(cè)出各種車型所需噴槍往復(fù)擺動(dòng)次數(shù)。

對(duì)于車廂的內(nèi)側(cè)面和底板，噴槍的噴涂軌跡如圖4所示：

圖4 擺臂示意圖

噴槍開(kāi)關(guān)點(diǎn)的碼值決定噴槍的開(kāi)關(guān)，示教人員必須預(yù)先計(jì)算出這四個(gè)碼值。（噴槍的每個(gè)來(lái)或回都有一個(gè)開(kāi)點(diǎn)和一個(gè)關(guān)點(diǎn)）。

5 關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點(diǎn)

擺臂式噴涂機(jī)存在著一個(gè)危險(xiǎn)性，既它的擺臂一定要等前面的車廂護(hù)欄走過(guò)后才可工作。我們采用了一組對(duì)射光電開(kāi)關(guān)進(jìn)行檢測(cè)，確認(rèn)車廂前板護(hù)欄走過(guò)之后擺臂才開(kāi)始工作。

6 成果水平

本項(xiàng)目是自主開(kāi)發(fā)研制,具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)；國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。根據(jù)生產(chǎn)應(yīng)用和實(shí)際噴涂車輛的測(cè)試，設(shè)備的技術(shù)性能完全達(dá)到合同要求。