劉 濤 （北京現(xiàn)代汽車有限公司，北京 101309）

自動(dòng)換色裝置在汽車涂裝中的應(yīng)用

劉 濤 （北京現(xiàn)代汽車有限公司，北京 101309）

對(duì)換色的概念進(jìn)行了闡述，并分別介紹了前端和末端換色裝置的類型和原理。對(duì)比了MCC（模塊化換色裝置）、ICC（集成式換色裝置）和LCC（線性換色裝置）的特點(diǎn)、換色消耗、換色時(shí)間和應(yīng)用。介紹了兩種旋杯換色系統(tǒng)。關(guān)于前端換色-集中供漆系統(tǒng)的涂料切換，提出了一種清管技術(shù)的應(yīng)用案例。

自動(dòng)換色裝置；汽車涂裝；機(jī)器人；清管技術(shù)

0 引言

越來越多的個(gè)性化色彩需求，使得汽車色彩種類越來越多。自動(dòng)換色裝置的研究應(yīng)用也越來越受到人們的重視。同時(shí)，隨著全機(jī)器人自動(dòng)噴涂概念的提出，對(duì)自動(dòng)換色裝置的換色成本、換色時(shí)間、換色可靠性和維修便利性提出了更高的要求。比如年產(chǎn)30萬臺(tái)的汽車涂裝生產(chǎn)線，面漆生產(chǎn)線為2條，每5臺(tái)車換色清洗一次，每臺(tái)機(jī)器人每天換色次數(shù)達(dá)160次之多。每臺(tái)機(jī)器人總消耗溶劑量達(dá)到16 L左右。

若將噴涂機(jī)器人換色和集中供漆系統(tǒng)的換色（裝填新涂料）以一個(gè)整體來看，可以將噴涂機(jī)器人部分的換色定義為末端換色，而集中供漆系統(tǒng)的換色，則稱為前端換色。

1 末端換色裝置的基本類型和原理

末端換色裝置有以下幾種基本類型：模塊化換色裝置（MCC，Model Color Change）、集成式換色裝置（ICC，Integrated Color Change）、線性 換色 裝 置（LCC，Line Color Change）、彈匣式旋杯系統(tǒng)和柱塞式旋杯系統(tǒng)等。

MCC使用固定的中心通道，通過氣動(dòng)閥組的開關(guān)，實(shí)現(xiàn)換色功能。通常與齒輪泵共同安裝在機(jī)器人手臂上，可以根據(jù)顏色和空間需求，增加或減少模塊。適用于中涂、面漆、罩光漆（單組分）等不同涂層，對(duì)于內(nèi)加電或外加電模式均適用。幾種典型的模塊化換色裝置見表1。

表1 幾種典型的模塊化換色裝置Table 1 Several typical model color change devices

續(xù)表1

ICC其實(shí)屬于一種霧化器，其主要通過將換色閥集成于霧化器上（圖1），并將計(jì)量涂料的多個(gè)齒輪泵安裝在線邊MP控制柜（可以安裝6個(gè)齒輪泵）中或手臂（可以安裝2個(gè)齒輪泵）上，通過霧化器中氣動(dòng)閥組的開關(guān)實(shí)現(xiàn)幾種顏色的切換。

圖1 集成式換色（ICC）裝置示意圖Figure 1 The scheme of integrated color change devices

如圖2所示，因換色裝置一般位于機(jī)器人Arm 2中，將換色閥組與霧化器集成后，換色清洗管路長(zhǎng)度可縮短1 m左右。線邊MP控制柜至ICC之間管路只有進(jìn)漆管，無返漆管，如涂料在輸送管中存在高沉淀現(xiàn)象，將不適用，如不適用于溶劑型面漆。對(duì)于外加電模式和內(nèi)加電模式均適用。其還可以與MCC配合使用。單獨(dú)配置最大可以使用7種顏色。首選水性涂料外板工位，如用于水性中涂和罩光漆（單組分，溶劑型），具體能否應(yīng)用取決于其電導(dǎo)率和沉淀性。

LCC如圖3所示，其通過一個(gè)在顏色條（閥組條）上的移動(dòng)裝置的移動(dòng)和閥組的開關(guān)實(shí)現(xiàn)換色，換色原理見圖4。適用涂料類型與MCC相同，可以替換MCC使用，并且適用于雙組分涂料。由于每次換色都需要移動(dòng)主通道，不存在串色的可能性。如閥組泄漏，只會(huì)泄漏至手臂內(nèi)。

圖2 集成式換色裝置原理Figure 2 The principle of integrated color change device

圖3 線性換色裝置（LCC）示意圖Figure 3 The scheme of linear color change device

圖4 LCC換色原理Figure 4 The color change principle of LCC

3種換色裝置的對(duì)比見表2，可根據(jù)實(shí)際需要、投資狀況和后續(xù)改造計(jì)劃選擇并應(yīng)用。

還有兩種先進(jìn)的旋杯換色系統(tǒng)，分別為彈匣式旋杯系統(tǒng)和柱塞式旋杯系統(tǒng)，其示意圖及換色原理如表3所示。彈匣式旋杯系統(tǒng)，每次噴涂前像槍支似的，裝填新的彈匣（已裝填好新涂料）。柱塞式旋杯系統(tǒng)，每次噴涂前都使用裝填器充裝新的涂料。旋杯換色系統(tǒng)的應(yīng)用，使得對(duì)水性涂料內(nèi)加電噴涂成為可能，涂料利用率得到進(jìn)一步提高。

表2 3種換色裝置對(duì)比Table 2 Comparison among three kinds of color change devices

表3 兩種旋杯換色系統(tǒng)示意圖及其換色原理Table 3 The scheme of two rotary cup color change systems and their color change principle

續(xù)表3

2 前端換色技術(shù)

以上換色技術(shù)均屬于末端換色，還有一種換色為前端換色，即集中供漆系統(tǒng)（PCS）的涂料管進(jìn)行涂料切換，以往均采用涂料排出人工清洗的方式進(jìn)行顏色切換，現(xiàn)開始使用PIG清管技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)清洗換色。該技術(shù)具有節(jié)約涂料和溶劑、清洗時(shí)間短、不易產(chǎn)生色差問題等優(yōu)點(diǎn)，已在國外有了廣泛的應(yīng)用，其中以汽車塑料件涂裝行業(yè)尤為突出。

PIG 技術(shù)，又稱為“走珠清管脈沖清洗技術(shù)”，主要是利用液體或氣體壓力推動(dòng)清管器清理涂料管路，見圖5。主要部件包括清理器發(fā)射收回裝置、清管器、清管器跟蹤定位裝置和與其配套的管路閥門和控制系統(tǒng)等。Durr、LacTec等都分別有各自的專有技術(shù)，其可以與MCC、LCC等配合使用，幾乎可以實(shí)現(xiàn)涂料和溶劑的零消耗。

圖5 利用清管技術(shù)的PCS系統(tǒng)Figure 5 PCS system using PIG technology

3 結(jié)語

隨著自動(dòng)化水平、環(huán)保和成本節(jié)約意識(shí)的不斷提高，自動(dòng)換色裝置將得到越來越多的應(yīng)用，與此同時(shí)，自動(dòng)換色裝置的功能也越來越多，結(jié)構(gòu)趨向復(fù)雜，對(duì)于使用者和安裝調(diào)試維修人員的素質(zhì)和技術(shù)水平也提出了更高的要求。希望設(shè)備的目視化和操作培訓(xùn)也可以及時(shí)跟上，實(shí)現(xiàn)設(shè)備與管理的協(xié)調(diào)發(fā)展。

The Application of Automatic Color Change Device in Automotive Painting

Liu Tao （Beijing HYUNDAI Motor Co.，Ltd.，Beijing，101309，China）

The concept of color change，the type and principle of the front and end of color change devices were introduced. The characteristic，color change consumption，color change time and application of MCC（Model Color Change），ICC（Integrated Color Change）and LCC（Line Color Change）were compared. Two rotary cup color change systems were described. A case of PIG cleaning technology was put forward，which was pointed at the front color change-central paint supply system for the paint change.

automatic color change device；automotive painting；robot；PIG cleaning technology

TQ 639

A

1009-1696（2017）05-0041-04

2017-02-23

劉濤（1986—），碩士，主要從事汽車生產(chǎn)線規(guī)劃改善工作。