1.4.1 前 言
在涂料的成膜过程中，喷涂设备极其重要。喷涂设备及相应的喷涂工艺决定了涂膜的均匀性、涂膜质量及生产效率。常用的喷涂设备有高压无气喷涂机、往复式顶喷机、往复式侧喷机、移动龙门式仿形喷涂设备及各类自动喷涂工业机器人等，它们适用于大批量、连续化工业喷涂，但喷涂精度不高，对同一个工件常需几台喷涂设备共同作业才能完成喷涂任务，不适用于小型回转体工件的高精度喷涂。
我所在多年涂料研制和手工喷涂的基础上，结合被涂工件的特殊要求，与北京自动化工业研究所合作，研制出了适用于小型回转体工件喷涂作业和具有防爆性能的EPR-401高精度自动喷涂机器人。该机器人采用4轴全电动伺服驱动，并在微机仿真基础上进行离线示教编程和连续轨迹的再现运行，实现了对各类回转体工件的自动均匀喷涂，提高了喷涂的均匀性和重复性，并已成功地用于生产，取得了较好的经济效益和社会效益。
1.4.2 自动喷涂系统
1.4.2.1 自动喷涂系统的组成
1.4.2.2 自动喷涂机器人的工程应用系统
1.4.2.3 自动喷涂系统的关键技术
1.4.2.3.1 回避障碍技术
由于被喷涂对象的特殊性，从安全的角度出发，要求自动喷涂机器人即使在偶然失控的状态下也绝对不能与被喷涂工件发生接触或碰撞。因此，除对自动喷涂机器人进行软件行程限位和用行程开关进行限位外，还对自动喷涂机器人的本体结构采用了以平行四连杆机构为核心，加上直线运动和二级末端关节的特有坐标形式。该本体结构分别由腰部、立臂、横臂、手腕和喷枪组成，共4个自由度，从而使该喷涂系统既满足了喷涂作业的有效喷涂范围，又达到了回避障碍的目的，保证了喷涂作业的安全。
1.4.2.3.2 离线编程及动画仿真技术
离线编程是近年来发展的机器人编程技术，它能在脱开机器人的实际控制时进行离线编程，并通过图形仿真来验证编程的运动和其他操作功能。在20世纪90年代初，该技术在我国的实际应用尚无先例。该机器人在微机仿真基础上采用离线示教的方法进行编程，然后进行连续轨迹再现运行，以实现对各类回转体工件的自动均匀喷涂。所谓离线编程指末端执行器参考点的位姿可根据喷涂工件的回转母线参数在借助仿真手段后解析生成，然后传至控制器成为控制程序和数据的示教编程方式。也就是说，本系统采用的不是针对现场实物对象用手把手或示教盒示教的形式，而是按照工件可解析的几何模型来设计微机在各瞬间时吐出数据，从而控制机器人以实现预想的路径、位置、姿态、速度和喷枪开闭的方法，然后动画仿真程序，在计算机上模拟喷涂过程和喷涂效果，以验证喷涂程序的正确性。
1.4.2.3.3 贮压防爆技术
在喷涂现场，由于有大量易燃易爆的漆雾和气体产生，为保证安全，必须对电动机器人各运动轴的驱动电机、电缆线进行防爆处理。为减轻机器人的运动惯量，该系统采用在机器人的腔体内通入一定压力的压缩空气，使驱动电机和电缆线与易燃易爆的漆雾和气体隔离．达到防爆的目的。
1.4.2.3.4 系统成套技术
该自动喷涂系统作为一个完整的工作系统，由操作机（全套喷涂设备、贮压防爆回路）、工作台（包括真空吸取系统）和总控制台（包括微机处理系统、协调控制器、机器人本体伺服驱动控制器和相关设备的I/O接口）等组成，具有很好的成套性和系统性。
1.4.3 自动喷涂工艺及喷涂试验
1.4.3.l 喷涂轨迹程序的编程
1.4.3.1.1 工件模型的建立
对于所有的回转体工件，其工件模型均可用直线段和圆弧段来描述。用始点坐标和终点坐标表示一条直线段，用圆心坐标、半径、起始角度和结束角度来表示一条圆弧段，勾画出回转体工件完整的截面图形。
1.4.3.1.2 自动喷涂轨迹的离线编程
通过计算机上的4轴模拟运动，可以在计算机上模拟自动喷涂机器人的平面运动，确定在不同的喷涂区中最佳的喷涂点，记录下在各喷涂点的各运动轴相应的轨迹参数，由此确定位姿的运动方式。利用“两点确定一条直线，三点确定一个圆”的原理，记录下一系列点的坐标，确定了喷枪和机器人的运动轨迹。
1.4.3.1.3 自动喷涂轨迹的运动仿真
在确定了喷枪和机器人的运动轨迹后，通过轨迹插补、工作位姿点的图形显示和工作轨迹的逆解等程序，建立机器人各运动轴实际喷涂时在各喷涂点的工作参数，并通过动画仿真程序在计算机上模拟机器人的实际喷涂效果，以验证在实际喷涂过程中旋转工作台、机器人和工件是否会产生相互干涉、运动是否协调、位姿是否正确等，便于及时对喷涂轨迹程序进行修改和调整。
1.4.3.2 喷涂工艺试验
根据被涂花瓶状工件的形状和外形尺寸，在建立工件模型和完成喷涂轨迹程序艺试验，以确定机器人的运动速度参数、工作台的旋转速度参数、喷枪的出料量和雾化幅宽、物料和雾化压力等工艺参数，达到均匀喷涂的目的。
分别对花瓶状工件的内外表面进行喷涂，然后将工件放在一定的环境中固化一定时间，检测工件内外表面的涂层厚度。
|
