淺談機器人換色程序的色差問題

　　摘要：本文以FANUC噴涂機器人P200E配備Sames公司PPH607霧化器為例，探討如何有效避免換色后出現色差的質量問題，生產出質量合格的產品。
　　
　　FANUCP200E噴涂機器人擁有完善的油漆顏色更換及霧化器清洗系統，可以對每一種顏色更改進行編程設置，能適應多種不同顏色和流體材料的需求。
　　
　　但這套系統在實際使用過程中存在一些小問題，當噴涂色差較大的車身時，如噴完紅色車身接著噴涂白色車身時，會在白色車身上出現紅色涂料，造成色差缺陷。出現這種質量問題時需要進行人工返修，甚至整輛車要重新上流水線進行重噴。
　　
　　換色系統的構成和原理
　　
　　P200E機器人的換色系統主要工作部件為一系列氣動超微閥，控制這些超微閥的動作時序，配合機器人的動作完成機器人需要的更換顏色工作。
　　
　　機器人換色時主要用到的換色程序包括PushOut（推出）、CleanOut（潔凈）和Fill（填充）。
　　
　　PushOut：在更換顏色之前使用，為的是利用涂料供應管路中所有剩余的涂料，將其提供給霧化器。關閉換色閥，接通凈化氣體閥門。利用換色閥總管和總管路中剩余的涂料，繼續完成噴涂路徑。典型情況下，PushOut是在更改顏色或材料之前進行的，使涂敷系統基本清空。
　　
　　CleanOut：凈化氣體和凈化溶劑以交替方式循環通過換色閥總管、涂敷管線和霧化器，清洗盒內部，防止前面顏色的涂料污染其他顏色的涂料。同時還啟用了調節器覆蓋功能，用于將霧化器流量調節器維持在全開狀態。
　　
　　Fill：當系統空且干凈時，該程序用于裝填顏色閥門總管涂料供應管線（為霧化器提供涂料），并為霧化器提供所請求顏色的涂料。打開相應的顏色換色閥，接通觸發器閥門，并啟用調節器覆蓋功能。典型情況下，當霧化器位于清理盒時，將執行裝填循環，因為使用底漆功能能夠使從霧化器排出的涂料量降至zui低。在此時，可以為霧化器傾卸閥門加電或不加電，提供平行路徑，允許涂料供應系統中的氣體輕松地排出。
　　
　　換色后的色差
　　
　　1.換色過程
　　
　　P200E機器人執行換色的動作依次為：PushOut、CleanOut和Fill。檢查分析這些動作程序查找故障起因。
　　
　　PushOut：在機器人噴某一顏色zui后一輛車時關閉換色閥停止該油漆的供應，使用換色閥到噴咀這段管路內的油漆繼續噴完這輛車，時間為2s。
　　
　　CleanOut：使用溶劑、空氣清洗干凈換色閥到噴咀這段管路內的剩余油漆，清空的管路內涂料更容易填充，時間為7.4s。
　　
　　Fill：在換色閥到噴咀這段管路內填入對應下輛車顏色的涂料，為噴涂下輛車做準備，時間為3.1s，有效填充涂料時間為2.6s。
　　
　　2.機器人換色色差原因
　　
　　經過手動操作機器人執行換色的各個過程，拆開機器人管路檢查，發現換色后色差的原因是換色填充后管路內的涂料并不是單一的一種涂料，在流量調節閥內會有少量未洗凈的上一種顏色涂料殘存和當前顏色的涂料混合在流量調節閥處當兩種涂料顏色深淺相差太大時，噴涂出來的車身就會存在明顯的色差質量缺陷。
　　
　　計算出實際需要置換的涂料容量，根據涂料流量算出排空及填充所需的時間，然后合理安排規劃各段換色程序的進程。
　　
　　根據機器人結構計算管路內涂料排出和填充的時間：換色閥到噴咀這段管路的容量為換色閥內公共管路容量、換色閥到霧化器管路容量和霧化器內部管路容量三者之和，這段管路由內徑約φ5mm，長1500mm的管路組成，即換色閥到噴咀這段管路的涂料量＝3.14×2.52×1500/1000＝29mL，則P200E機器人用zui大的流量500cc/min的流速填充滿29mL的涂料需要的時間t＝29÷500×60＝3.5s。原先使用的Fill程序時間僅為3.1s，有效填充涂料時間為2.6s，比計算出的填充涂料所需時間3.5s短，因此換色后會出現色差質量問題。
　　
　　換色色差解決方案
　　
　　使用的Fill填充程序有效填充涂料時間只有2.6s，這樣涂料不能有效填充到霧化器噴涂系統中，會產生換色后色差的質量問題。為保證生產節拍，在少量增加換色時間的基礎上重新優化調整換色程序，使涂料填充能夠達到生產要求。
　　
　　因為機器人PushOut動作時的流量為當前仿形程序設定的流量，而這個流量的設定不會大于機器人的zui大流量500cc/min，所以PushOut程序的工作時間可以改為4s，這樣能比原來多推出2s管路中的涂料。管路內的殘留涂料減少后，可以縮短之后運行的CleanOut程序時間。
　　
　　重新調整CleanOut程序后，在保證洗凈效果的同時，讓出更多時間給Fill填充程序使用。原來使用的Fill程序僅為3.1s，不能有效*填充涂料管路。經之前計算，填充滿涂料管路的時間為3.5s，Fill程序有效填充時間應該大于3.5s。修改后Fill程序時間為7s，有效填充時間為3.7s，能夠滿足換色填充要求。此程序還把機器人原來在清洗盒外換色，改為在清洗盒內換色，這樣也減少了廢溶劑排放，有利于環境保護。
　　
　　結語
　　
　　為解決機器人換色后色差這個問題，我們需要對機器人的結構、控制方法和工藝參數設置有細致的了解。機器人屬于比較復雜的設備，在實際使用中會遇到各種各樣的問題，這需要我們在工作中不斷學習并總結經驗教訓，提高技術水平，積極應對遇到的現場問題。