涂裝車間滑橇自動清洗方案

王勝強(qiáng) 馬荊亮

（機(jī)械工業(yè)第九設(shè)計研究院股份有限公司，長春130011）

1 前言

滑橇是涂裝車間進(jìn)行車身轉(zhuǎn)運(yùn)的器具，分為底漆滑橇和面漆滑橇等?；猎谑褂脮r油漆不可避免會附著在上面，隨著車身漆膜烘干，滑橇上面的油漆也被烘干固化，這會影響滑橇的導(dǎo)電性和潔凈度，所以在多次噴涂使用后，滑橇需要進(jìn)行清洗以滿足使用性能。目前的清洗方法一般是人工使用高壓清洗機(jī)進(jìn)行清洗。高壓清洗機(jī)生成的水流壓力可以達(dá)到油漆材料的破壞強(qiáng)度和油漆與滑橇的附著強(qiáng)度，油漆材料會被高壓水擊碎以達(dá)到清洗的效果。

2 滑橇清洗現(xiàn)狀

高壓水清洗雖然能很好去除滑橇上面附著的油漆，但是在目前應(yīng)用過程中遇到以下問題。

2.1 滑橇清洗間內(nèi)水霧問題

高壓清洗機(jī)一般產(chǎn)生的水流壓力高于200 MPa，在清洗滑橇過程中，高壓水流噴射到滑橇上會產(chǎn)生大量水霧，即使房間內(nèi)換氣次數(shù)達(dá)到90 次/h，水霧也不能及時排出，所以在清洗過程中能見度很低，這對人工的視野造成影響，清洗的準(zhǔn)確性下降。

2.2 噪音問題

在清洗過程中，高壓清洗泵和高壓水流會產(chǎn)生較高噪音，噪音約120 dB，工人長期在高濕和高噪音環(huán)境內(nèi)操作對身體健康會造成一定損害。同時噪音也會對滑橇清洗間周圍的環(huán)境造成影響。

2.3 操作不便利

工人在使用高壓清洗機(jī)時，由于水流壓力過高必須需要佩戴防護(hù)服、防護(hù)面罩、防護(hù)鞋等防護(hù)裝置，整套防護(hù)裝置質(zhì)量約20 kg，佩戴使用時工人行動不便利?；恋牡撞恳残枰逑?，目前常用的方法是利用電動葫蘆和鎖鏈把滑橇翻轉(zhuǎn)，使滑橇底部朝上，然后清洗底部，操作繁瑣且不安全。

2.4 清洗效率

由于環(huán)境和操作繁瑣，人工進(jìn)行滑橇清洗時效率不高，平均2～3 h 才能清洗1 臺滑橇，在產(chǎn)量大的車間，這樣的清洗效率不能滿足生產(chǎn)要求。

3 機(jī)器人高壓清洗系統(tǒng)方案

3.1 系統(tǒng)基本條件

a.環(huán)境狀況：環(huán)境溫度15～45 ℃；

b.壓縮空氣質(zhì)量要求：壓力＞0.4 MPa，露點(diǎn)≤-20 ℃（0.4 MPa），含油量≤0.01 mg/m3，顆粒大小≤0.5 μm，顆粒密度≤0.01 mg/m3；

c.電壓：380 V,3 相 5 線；頻率:50 Hz；

d.機(jī)器人接地：電阻值＜10 Ω，單獨(dú)接地；e.機(jī)械化定位誤差≤15 mm。

3.2 系統(tǒng)主要組成部分

高壓清洗系統(tǒng)主要組成設(shè)備：清洗機(jī)器人組件、高壓清洗機(jī)系統(tǒng)、滑橇輸送系統(tǒng)和高壓清洗噴頭4 部分組成（圖1）。

圖1 滑橇清洗間布局

清洗機(jī)器人組件包括機(jī)器人本體，控制柜和機(jī)器人底座。機(jī)器人安裝底座之上，滑橇在底座下方運(yùn)行（圖2）。

圖2 清洗機(jī)器人

3.3 系統(tǒng)信號連鎖

機(jī)器人高壓清洗系統(tǒng)各設(shè)備間需要具備信號連鎖（圖3），輸送系統(tǒng)把待清洗滑橇運(yùn)輸?shù)椒块g內(nèi)設(shè)定位置后，會把到位信號發(fā)送給清洗機(jī)器人，清洗機(jī)器人接收到信號后，會控制高壓清洗機(jī)啟動，高壓清洗啟動完成且壓力穩(wěn)定后會反饋信號給清洗機(jī)器人，之后清洗機(jī)器人開始執(zhí)行仿形軌跡，同時控制高壓清洗噴頭開啟。由于機(jī)器人有效工作范圍有限，本案例中需要清洗的滑橇長度約7 m 大于機(jī)器人工作范圍，所以要進(jìn)行分段清洗，首先滑橇停止在位置1（圖4），清洗機(jī)器人完成這一部分的清洗工作后，滑橇輸送系統(tǒng)再將滑橇轉(zhuǎn)運(yùn)至位置2（圖5）。然后機(jī)器人再次啟動完成剩余區(qū)域的清洗工作，清洗完成后滑橇?xí)晦D(zhuǎn)運(yùn)上線。

圖3 設(shè)備信號連鎖

圖4 滑橇停止位置1

圖5 滑橇停止位置2

4 設(shè)備結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)

機(jī)器人高壓清洗系統(tǒng)內(nèi)配置下述設(shè)備：1 臺FANUC R-2000iC/210WE 專用高壓清洗機(jī)器人，機(jī)器人安裝在框架上方。清洗機(jī)器人除了配備安全光柵、急停開關(guān)、門開關(guān)等安全設(shè)備，還包括機(jī)器人控制柜，系統(tǒng)控制臺和帶PW Ⅳ軟件的電腦設(shè)備，控制柜安裝在室體外且靠近室體易于觀察的位置。同時配備1 套高壓清洗噴頭和1 臺HAMMELMANN 高壓清洗機(jī)。

4.1 清洗機(jī)器人組件

本案例采用FANUC R-2000iC/210WE 機(jī)器人（圖6），機(jī)器人可負(fù)載210 kg，可達(dá)半徑2 450 mm，重復(fù)定位精度±0.1 mm。同時機(jī)器人的高度柔性可以順利的實現(xiàn)滑橇復(fù)雜結(jié)構(gòu)的清洗。機(jī)身共包含六個軸，全部用不銹鋼電機(jī)蓋殼密封，保證了本體和電機(jī)的使用壽命，內(nèi)置傳感器檢測氣壓，保證手臂內(nèi)電氣元件的安全，通過防水防塵試驗，防護(hù)等級IP67，適用于高壓清洗的惡劣環(huán)境。機(jī)器人控制柜采用的是FANUC R-30iB 控制柜，具備高性能、高可靠性、發(fā)熱低等特點(diǎn)。機(jī)器人底座（圖7）采用的是結(jié)構(gòu)鋼搭接成的龍門框架結(jié)構(gòu)，框架外表面安裝不銹鋼罩殼避免其被水霧腐蝕。

圖6 R-2000iC/210WE機(jī)器人

圖7 機(jī)器人底座框架

4.2 高壓清洗機(jī)

高壓清洗機(jī)（圖8）包括高壓泵、電機(jī)、電控裝置等。高壓清洗機(jī)關(guān)鍵參數(shù)：最大壓力260 MPa，清洗時不小于160 MPa，流量為21 L/min,電機(jī)功率為110 kW,電機(jī)轉(zhuǎn)速為1 500 r/min。關(guān)鍵單元高壓泵采用哈莫爾曼HDP144。高壓泵HDP144設(shè)計簡潔，具有3 個柱塞，且有哈莫爾曼獲專利的柱塞密封裝置。特殊優(yōu)勢在于高壓柱塞密封使磨損程度減少到最小，以便泵在高壓的狀態(tài)下長時間的工作。

圖8 高壓清洗機(jī)和HDP144高壓泵

4.3 高壓清洗噴頭

高壓清洗噴頭（圖9）采用一款型號SC03 的德國進(jìn)口品牌，其允許使用的壓力范圍是50～320 MPa，最大運(yùn)行流量為50 L/min，直徑為56 mm，滲漏量為0.2～0.6 L/min。最佳的內(nèi)部流量引導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計，實現(xiàn)了更高的流量輸出，充分利用了泵的全部能力，其可以實現(xiàn)低高速清洗轉(zhuǎn)換，為清洗滑橇提供更多柔性設(shè)計，其能承受高壓水反作用力的沖擊，保證了系統(tǒng)的可靠性。

圖9 高壓清洗噴頭

5 清洗工藝

結(jié)合滑橇清洗的質(zhì)量要求和批量生產(chǎn)的節(jié)拍要求，采用滑橇固定噴槍仿形的方式進(jìn)行清洗，當(dāng)待清洗滑橇進(jìn)入清洗間停到設(shè)定位置后，清洗機(jī)器人開始執(zhí)行仿形程序。不同滑橇調(diào)用不同程序進(jìn)行，面漆滑橇注重上表面和側(cè)面的清洗，清洗時高壓水柱與滑橇表面需要成一定角度，避免機(jī)器人受到過多的反作用力。底漆滑橇的各個表面都需要進(jìn)行清洗，尤其對底漆滑橇的支點(diǎn)和底部與電泳擺桿電極接觸的部位需要進(jìn)行重點(diǎn)清洗，用以恢復(fù)底漆滑橇的導(dǎo)電性。清洗機(jī)器人進(jìn)行仿形示教時應(yīng)注意噴槍與滑橇的距離不能過近，控制在10～15 cm 的距離。重點(diǎn)清洗的位置可以適當(dāng)縮短距離和延長停留時間。仿形示教時還需注意機(jī)器人姿態(tài)需要合理，盡量避免某個電機(jī)軸處在極限位置的情況。清洗時使用的水為工業(yè)水，高壓清洗機(jī)配備的水箱需要具備自動補(bǔ)水功能，清洗產(chǎn)生的廢水中含有漆渣，需要通過滑橇清洗間底部積水坑中的潛水泵抽到污水處理站處理。每個滑橇清洗時間約50 min，根據(jù)滑橇種類和復(fù)雜程度不同清洗時間會有所差異。

6 結(jié)束語

目前滑橇自動清洗在涂裝車間應(yīng)用較少，自動清洗可以徹底解決人工清洗遇到的問題，而且提高了滑橇清洗的效率和質(zhì)量。此外高壓水自動清洗在其他零件清洗領(lǐng)域同樣具有借鑒意義。隨著涂裝車間自動化、智能化的發(fā)展，滑橇自動清洗在未來必然具有廣泛的應(yīng)用。