蘇潤龍

摘 要 本文介紹了機(jī)器人在復(fù)合材料產(chǎn)品制作中的一些應(yīng)用以及在這些應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)的一些優(yōu)點(diǎn)及不足，并針對不足提出了一些解決思路。

【關(guān)鍵詞】機(jī)器人 復(fù)合材料 自動(dòng)化應(yīng)用

1 前言

在家鄉(xiāng)，有很多俗稱的“玻璃鋼廠”。玻璃鋼（FRP），一般指用不飽和聚酯、環(huán)氧樹脂或酚醛樹脂為基體，以玻璃纖維或其制品作增強(qiáng)材料的一種復(fù)合材料，被稱為玻璃纖維增強(qiáng)塑料，或稱玻璃鋼。由于所使用的樹脂品種不同，因此有聚酯玻璃鋼、環(huán)氧玻璃鋼、酚醛玻璃鋼之稱。這種材料的特點(diǎn)是質(zhì)輕而硬，不導(dǎo)電，性能穩(wěn)定.機(jī)械強(qiáng)度高，回收利用少，耐腐蝕?？梢杂迷陲L(fēng)力發(fā)電葉片、工程車輛外殼、裝飾娛樂用品、建筑工程、公共軌道交通、船舶游艇、體育休閑、汽車輕量化甚至航空航天、軍事裝備等多個(gè)領(lǐng)域。玻璃鋼的應(yīng)用前景非常廣闊

玻璃鋼的生產(chǎn)工藝多種多樣，有各種手糊成型、抽真空袋壓成型、內(nèi)外模擠壓成型等。但是一般都必須經(jīng)過配料、成型、切邊這幾道必不可少的生產(chǎn)階段。在這幾個(gè)階段中，由于樹脂的揮發(fā)及玻璃纖維切割移動(dòng)產(chǎn)生的粉塵，每個(gè)工序都對人體健康造成或多或少的一些危害。所以，在這些玻璃鋼生產(chǎn)企業(yè)中，雖然員工的工資待遇在當(dāng)?shù)貙儆谄咚?，但是招工總是成為一個(gè)每年都會面臨的難題。幾乎每個(gè)企業(yè)每年都會面臨一些用工荒。為緩解這個(gè)難題，采用工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn)成為企業(yè)的一種優(yōu)先的選擇。

在我們當(dāng)?shù)氐牟Ａт撈髽I(yè)中，部分技術(shù)水平較高、規(guī)模較大的已經(jīng)在一些工序中進(jìn)行了機(jī)器人的應(yīng)用，其中最多的要數(shù)噴涂和切割這兩道工序。

噴涂，一般是指膠衣噴涂。膠衣其實(shí)也是一種特殊的樹脂，它的作用是給玻璃鋼外表面提供一個(gè)保護(hù)層，以提高制品的耐候、耐腐蝕、耐磨等性能并給制品以光亮美麗的外觀。

膠衣噴涂時(shí)，噴槍噴出的膠衣呈霧狀，彌漫在整個(gè)封閉的噴涂車間中。操作工人不得不佩戴厚重的防護(hù)服，忍受著刺鼻的氣味在噴涂室長時(shí)間工作，生產(chǎn)條件極端惡劣，嚴(yán)重威脅著人身健康。噴涂工人是最難招工的崗位之一。

而噴涂機(jī)器人的引進(jìn)使用使膠衣噴涂實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化生產(chǎn)，如圖1。

2 機(jī)器人在復(fù)合材料制品生產(chǎn)中的應(yīng)用

經(jīng)實(shí)際應(yīng)用和比較，噴涂機(jī)器人的使用具有以下優(yōu)點(diǎn)：

2.1 使成型產(chǎn)品的制做效率和質(zhì)量穩(wěn)定性有了較大的提高

在效率上，一個(gè)熟練工人每分鐘噴涂完成大約0.7平方面積的產(chǎn)品。但是機(jī)器人利用龍門支架和它的長臂每分鐘大約噴涂1平方以上。在質(zhì)量上，由于距離、角度、壓力等參數(shù)穩(wěn)定可靠，機(jī)器人噴涂的均勻性明顯優(yōu)于人工噴涂，極少出現(xiàn)色差、橘皮、流掛等問題。

2.2 避免惡劣環(huán)境對人身體造成傷害，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度

生產(chǎn)工人將產(chǎn)品推入噴涂室，可以快速定好位。然后回到控制室，啟動(dòng)機(jī)器人，利用編好的程序即可以自動(dòng)在封閉的噴涂室進(jìn)行噴涂作業(yè)。通過透明玻璃窗，操作工人用欣賞的心情觀看操作過程，完全避免了有毒氣液對人體產(chǎn)生危害。

2.3 有效的控制噴涂過程，減少了浪費(fèi)

在實(shí)際作業(yè)中，大多數(shù)工人手工噴涂時(shí)，為了避免“露底”現(xiàn)象造成返工，總是習(xí)慣性的多噴涂，如多次重疊交叉，噴涂時(shí)間過長等。這就造成了材料的浪費(fèi)。但是機(jī)器人則是嚴(yán)格按照程序作業(yè)，規(guī)范整齊的完成噴涂過程，減少了浪費(fèi)材料的現(xiàn)象。

另一種機(jī)器人應(yīng)用是用于自動(dòng)化切割。玻璃鋼制品在生產(chǎn)完成后，由于生產(chǎn)工藝要求，一般都會在四周殘留有一些邊角余量或者產(chǎn)品中存在一些需要后期切除的孔洞。這些原來多是手工使用角磨機(jī)進(jìn)行切除。在工人進(jìn)行切割過程中會產(chǎn)生大量帶有細(xì)小玻璃纖維的粉塵。這些粉塵接觸到人體，使人會感到一種針刺瘙癢的感覺。如果通過呼吸系統(tǒng)進(jìn)入人體，則根本無法排出，危害更大。為避免引起職業(yè)病，在這道工序引入機(jī)器人操作成為一種優(yōu)先的選擇。

2.4 切割機(jī)器人的使用使操作環(huán)境和質(zhì)量穩(wěn)定性有了極大的提高

在質(zhì)量上，即使是老工人切出的邊緣也經(jīng)常會出現(xiàn)偏差，或者少切，或者過切，或者扭曲、或者橢圓。但是機(jī)器人只需要在快速定位后，很快就能將一件制品完美的按照設(shè)計(jì)要求切割出來，與設(shè)計(jì)尺寸幾乎完全一致，而且切口美觀。

切割機(jī)器人同樣可以使工人遠(yuǎn)離操作現(xiàn)場，改善了操作環(huán)境，避免了職業(yè)病的產(chǎn)生。

還有一個(gè)優(yōu)勢也是人工無法相比的。切割工具一般都比較重，人在長期工作后，很容易產(chǎn)生疲勞，極易導(dǎo)致不合格品的產(chǎn)生，也容易產(chǎn)生工傷事故。但是機(jī)器人則不會，可以連續(xù)晝夜施工，可以很快的處理工序的積壓。

當(dāng)然，機(jī)器人的使用在復(fù)合材料行業(yè)應(yīng)用還不是很多，也是有一定的原因。造成這一現(xiàn)象的原因我認(rèn)為有以下幾點(diǎn)：

復(fù)合材料的品種多樣，產(chǎn)品制作工序復(fù)雜而且批量較少。由于現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝限制，一套模具一天只能生產(chǎn)幾件甚至幾天才生產(chǎn)一件產(chǎn)品。而目前現(xiàn)有的機(jī)器人由于技術(shù)水平限制，功能比較單一，只適合那些具有一定批量，工序較為單一的產(chǎn)品或者產(chǎn)品中的某個(gè)工序。應(yīng)用范圍受到很多限制。

對操作人員技術(shù)水平要求較高。操作工人要求具有電氣、軟件、機(jī)械等相關(guān)專業(yè)，會根據(jù)產(chǎn)品要求和三維圖紙編制相關(guān)程序。而愿意從事這種行業(yè)的一線專業(yè)操作人員還不多。

管理人員觀念陳舊。很多公司及車間管理人員接受新事物較慢。總是認(rèn)為安裝機(jī)器人前期投入較大，還要培訓(xùn)相關(guān)專門的操作人員，還要設(shè)計(jì)制作各種工裝夾具。剛開始使用時(shí)，由于不熟練，生產(chǎn)效率也不如人工。懂的少、投入多、嫌麻煩、不熟練也是阻礙機(jī)器人推廣的一個(gè)重要因素。

作為機(jī)器人設(shè)計(jì)生產(chǎn)單位，必須考慮以上用戶的這些感受，盡可能的滿足用戶要求。比如，開發(fā)一人多用的機(jī)器人，既可以裝上噴槍進(jìn)行噴涂作業(yè)，也可以換上切割機(jī)進(jìn)行切割作業(yè)，這樣可以提高機(jī)器人利用率，降低前期投入成本。在智能控制上，可以和操作人員進(jìn)行協(xié)作互動(dòng)，機(jī)器人可以很容易的去做一些重復(fù)的、危險(xiǎn)的、枯燥的工種，而工人投入到附加值更高且更有創(chuàng)造性的工序當(dāng)中。

3 結(jié)語

機(jī)器人在復(fù)合材料行業(yè)中的應(yīng)用有非常廣闊的空間，也有非常龐大的市場。顧客的期望和需求，是促進(jìn)機(jī)器人在復(fù)合材料行業(yè)發(fā)展，推動(dòng)機(jī)器人企業(yè)前進(jìn)的強(qiáng)大動(dòng)力。值得我們?nèi)フJ(rèn)真的研究和探索。endprint