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PCF计量系统在商务车底板胶自动喷涂区域的应用

添加时间:2019-05-08 11:02 来源:未知 作者:优选论文网
  摘要:文章以商用车公司涂装车间底板胶自动喷涂区域为背景, 简单阐述了PCF计量系统喷涂技术、工艺参数以及针对PCF计量系统底板胶喷涂设备常见的问题进行简单的分析。
  
  关键词:机器人; 喷涂技术; 工艺参数;
  
  引言
  
  现如今, 汽车制造厂大都以工业机器人取代人工, 进行整车制造, 涂装车间更是如此, 是四大车间中自动化集成度最高的车间。高精度、高水准的工业机器人能够出色的完成车身、底板、裙边的胶密封以及中面涂等工作。目前安装于底涂机器人上的喷涂设备品牌种类有很多, 尤以GRACO公司的PCF设备得到了广泛的应用。本文以某商用车公司涂装车间底板胶自动喷涂区域为背景, 对PCF计量系统底板胶喷涂技术、工艺参数进行简单的阐述, 并对系统底板胶喷涂过程中常见的问题进行简要的分析。
  
  1 底板胶自动喷涂现状
  
  底涂工序一直以来都是涂装车间节拍提升的瓶颈, 因为其特殊的工序位置, 一旦停线则影响整个车间的节拍, 而机器人代替人工进行底涂作业能够有效地缓解此难题。然而, 底板胶喷涂机器人快速、高质量的完成作业的同时, 也带来了不少问题, 机器人并非人工, 无法实现自动调节控制, 工艺参数的设定就显得尤为重要, 一旦参数设置出现问题, 则会带来持续性的质量缺陷和故障停线。此外如何保证机器人外围设备 (包括PCF计量系统、视觉拍照识别系统) 长期稳定, 也是不小的挑战。
  
  2 PCF计量系统介绍
  
  PCF是精确分注系统的简称, 在汽车与工业应用中可对密封胶、底板胶进行精确连续的流量分配。该系统通过先进的技术可提供最终控制, 从而实现平顺、稳定的胶型、滴注及喷涂模式。可以说PCF计量系统是底涂机器人最重要的外围设备, 直接关系到底板胶喷涂质量。
  
  2.1 PCF计量系统组成
  
  PCF计量系统由控制中心/高级显示模块 (ADM) 、流体盘、GRACO CAN电缆、网关模块四部分组成。控制中心/高级显示模块 (ADM) 提供简单的设置监控及系统诊断, 包括USB接口, 并对各流体盘进行独立控制, 可控制多块流体盘, 采用通信网关模块最多可控制四块, 采用离散网关模块最多可控制两块, 最多可控制16个分配器;流体盘内部装有先进的传感器为系统控制提供反馈, 并根据材料温度、粘度、分配流速或自动装置速度的变化进行实时调整该组件采用在闭环中运行的流量计和先进的压力传感器实现稳定和即时的调节, 确保实现精确的分配。GRACO提供各种流体压力调节器和流量计的组合, 形成六种配置, 支持范围广泛的常温材料或需加热的热熔材料;GRACO CAN电缆主要负责高级显示模块和流体盘之间的数字通信;网关模块负责支持GRACO PCF与生产工艺中其他系统的通信, 网关模块主要由DeviceNet、EtherNet/IP、PROFIBUS、PROFINET等, PCF系统外观如图1所示。
  
  图1 PCF计量系统

  
  2.2 PCF用户控制
  
  控制中心含有与流体盘通信的电子元件。用户界面易于使用, 且可拆卸, 增加厂内使用的移动性和灵活性。PCF控制中心可监控每个周期内分配的材料量;可修改系统值或进行简单测试, 无须对自动装置控制器进行重新编程;此外, 该系统还可提供系统诊断功能, 便于用户更轻松地查出问题;系统集成的USB接口便于下载数据, 用户可以使用它将过程数据以及工作和错误日志下载到闪存上, 以便进一步分析, 也可将有价值的设置参数存档。
  
  2.3 PCF计量系统优点
  
  1) 降低使用成本
  
  初期资本投入更少, 与注射式计量缸相比易损件更少, 维护更简单。
  
  2) 提高工艺效率
  
  提供稳定持续的流量, 不必像注射式计量缸方式那样需较长时间填料, 也无需为其他更复杂的机械解决方案付出更多费用, 该系统具有直观的用户界面和控制选项, 可通过自诊断可采取预测及防范维护措施。
  
  3) 提高操作可靠性
  
  具有多个分配器控制能力, 最多可编制16个分配器的参数, 其卓越的流量控制功能可减少材料浪费。
  
  4) 获得一致、可重复的效果
  
  GRACOPCF采用闭路技术保证出料的稳定性。该技术得到流体的反馈, 根据材料温度、粘度、分配流速或自动装置速度的变化进行调整。通过实时调整GRACOPCF可实现高度精确的连续分配。
  
  5) 适应各种生产需求变化
  
  模块化设计, 系统灵活性高, 结构紧凑, 几乎没有移动部件, 维护简单, 且易于集成和安装。
  
  3 PCF系统配置与调试
  
  3.1 喷枪选择
  
  现场采用GRACO自动无气胶枪进行底板胶喷涂。喷枪采用GGO系列喷嘴, 喷嘴的口径由0.178mm至1.4mm不等, 流体输出在0.2至12.3不等, 因此在几十种型号中选择适合于现场的型号尤为重要, 一般汽车厂根据距离为300mm时的最大喷型宽度选择5系列和3系列两种, 5系列为大喷嘴, 适用于喷涂车底部大面区域, 3系列为小喷嘴, 主要用于喷涂车底部小面积复杂区域以及裙边区域。每个机器人配一个GRACO自动无气胶枪, 每个胶枪上配两个分注阀, 即配置两个喷嘴, 分注阀和喷嘴样式如图2所示。车型轨迹调试时一般会采用一大一小的组合方式, 根据实际情况设置每个喷嘴的角度、方向。
  
  除自动无气胶枪以外, 还可以选择旋转式胶枪。此款胶枪具有能够实现稳定材料分配的PrecisionSwirl旋胶技术。如今, PrecisionSwirl技术可通过高效显示模块在PCF计量系统中进行简化变向所需的自动装置编程, 便于自动化系统集成。
  
  3.2 PCF系统与机器人连锁调试
  
  PCF系统与底涂机器人关系非常密切, 二者的配合的好与坏直接影响了底涂作业的质量。机器人轨迹调试过程中需要控制胶枪喷嘴到喷涂面的距离简称枪距。枪距一般设置在0.2-0.3m为最佳, 因为枪距过大会导致喷涂扇幅增大, 膜厚减少, 且易造成胶雾。反之枪距过小则使扇幅变小, 膜厚增大, 易出现滴胶、露底等缺陷。
  
  机器人走枪速度也需要和PCF系统压力、流量相匹配。走枪速度较快而喷涂压力较低时则容易出现膜厚不达标甚至露底等缺陷;反之走枪速度较慢而喷涂压力较高则会出现堆胶、膜厚不均匀等缺陷。因此, 如何控制好走枪速度和系统压力、流量的值使得喷涂过程中底板胶的膜厚呈现均匀且膜厚适中是调试的关键。一般走枪速度控制在0.4-0.6m/s之间, 并据此调节PCF系统的压力和流量, 反复验证, 寻求最佳匹配值。
  
  4 PCF系统喷胶常见问题及对策
  
  4.1 开关枪压力波动问题
  
  相信负责涂装底涂机器人喷涂设备的工程师调试过程包括后期都会遇到此问题。实际上开关枪压力波动是与系统预充压力有很大关系的, 只有做好动态预充控制才能更好地为即将进行的分注做好准备。首先需要利用压力/流量指令在所有分注阀都关闭时主动将出口压力设定到理想大小。设置好预充缩放值和预充时间值, 确保在所有分注阀都关闭时, 将执行关闭缩放功能, 打开一个分注阀后, 将立即采取开启缩放功能, 并在用户指定的工作时间内持续进行。预充缩放值可修改控制信号, 后者是获得所需压力/流量所必需的。通过改变压力/流量指令值, 可动态更改整个系统的预充压值。
  
  此外, 由于PCF流体调节器可以在物理上比分注设备及其电磁阀响应得更为迅速。因此, 流体调节器可能会在分注设备未来得及开时, 便将材料供应到该设备, 向闭合的设备供应材料可能会造成压力积累, 在循环的最后, 分注设备可能会停止工作, 直到压力消除, 这可能会导致下一次循环开始时分注材料过量。为摆脱这问题, 需更改流体调节器和分注设备的相对延迟时间, 可参见图2启闭延迟变量。值得注意的是, 启闭延迟可以对每一个分注设备进行设定。一般而言, 延迟应调整到无流量时的出口压力略低于分注时的出口压力为最佳。
  
  图2 启闭延迟变量时间轴

  
  4.2 流量标注问题
  
  在PCF系统调试阶段, 包括后期长时间使用时, 会出现系统流量检测不准现象, 甚至偏差很大。经统计分析, 大多数密封剂和粘合剂是可压缩的, 由于流量计是在高压下测定材料的, 所分注材料的实际体积可能与测定体积略有不同, 原因就在于这种可压缩性上。PCF系统模块中设置由K-因子, 此值用于流量标注。如果K-因子不正确, 所显示的体积量也会不准确。可利用克量级的方法, 在初始化设置时校准流量计, 并按日常的基准检查流量计磨损情况。首先, 记录下流体盘上显示的流量计K-因子值。然后使用500毫升或者更大的量杯测量空烧杯的质量, 手动将材料喷入量杯, 记录下流体盘界面上分注的体积, 据此计算实际分注量级K-因子值并输入系统中。具体计算方法如下:
  
  计算实际分注量:
  
  流体质量 (克) ÷密度 (克/升) =测定体积 (毫升)
  
  计算新的流量计K-因子:
  
  K-因子 (新的) =所显示的体积 (毫升) *K-因子 (原来的) ÷测定体积 (毫升)
  
  4.3 PCF喷涂相关的工艺质量问题
  
  PCF系统喷涂相关的质量问题主要有底板胶膜厚不均、露底、胶雾等问题。
  
  关于膜厚不均主要为车型轨迹调试过程中各喷涂区域点位喷涂参数 (包括喷涂压力、喷枪距离等) 设置不合理导致, 需要调整膜厚不均区域喷涂参数;排除轨迹调试参数因素, 则需考虑设备运行不稳定的影响, 对问题车型进行跟踪, 检查设备运行稳定性。
  
  露底产生的原因首先考虑喷涂扇幅过小影响, 导致扇幅过小的因素包括油漆粘度较大、底板胶胶温较低、喷涂瞬时压力小等。需要检查油漆粘度、胶温、喷涂瞬时压力等参数是否正常, 喷涂瞬时压力异常考虑胶泵故障;其次考虑车型轨迹调试参数设置不合理, 问题点位的枪距较小, 或者喷涂压力、流量设置不合理, 调整车型轨迹参数。
  
  胶雾主要是由喷涂扇幅过大导致, 扇幅过大的影响因素有油漆粘度较小、底板胶胶温较高、喷涂瞬时压力较大等。需要检查油漆粘度、胶温、喷涂瞬时压力等参数是否正常;其次考虑外围环境影响, 室体风速、风向变化;需要检查室体送排风系统, 调整风速及风向。
  
  5 PCF系统喷涂效率后期改进
  
  PCF系统虽然效率比较高, 但如生产线节拍提升较快, 底涂工序仍可能成为瓶颈, 因而仍需提升PCF系统的整体工作效率。可从喷嘴选择入手, 3系列小口喷嘴虽然可以照顾到细小区域, 但喷涂效率不如大口径喷嘴, 在底涂节拍不满足的情况下可考虑采用双大口径喷嘴组合的方式进行喷涂, 可采用一横一竖方式配合, 竖喷嘴主要还用于喷涂轮罩, 以此来提升底涂节拍。也可考虑通过增加底涂机器人数量来提升效率。
  
  6 结束语
  
  随着汽车生产制造节拍的不断提升, 自动化已逐步取代人工成为造车主力军, 在保证设备的平稳运行的基础上如何提升设备的运行效率已成为行业最主要的课题。PCF计量系统凭借其高效率、高集成度、低成本等优点已普遍应用于汽车底板胶喷涂领域, 我们也唯有通过对其不断地调试与改善、丰富学术见识、积累宝贵经验, 才能保证汽车底板胶喷涂的质量, 提升底板胶喷涂的效率, 才能更好地服务于汽车制造行业。
  
  参考文献
  
  [1] 王锡春。涂装车间设计手册[M].北京化学工业出版社, 2013.
  [2] 陈治良。现代涂装手册f MJ.北京:化学工业出版社。2010.
 
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