朱力友，姚榮子，操金明，宋衍國(guó)

（1.一汽大眾汽車有限公司，吉林 長(zhǎng)春 130011；2.機(jī)械工業(yè)第九設(shè)計(jì)研究院有限公司，吉林 長(zhǎng)春 130011）

1　背景

隨著汽車涂料顏色的不斷豐富和增加，給涂裝輸調(diào)漆工藝帶來了新的挑戰(zhàn)。個(gè)性化顏色需求不斷上升，導(dǎo)致整車廠和零配件廠需要配備的短期內(nèi)只能供給一種顏色的傳統(tǒng)供漆系統(tǒng)越來越多，因此調(diào)漆間的面積越來越大，需要的維護(hù)人員越來越多。供漆系統(tǒng)中有些不常用顏色的油漆幾個(gè)月都不能消耗掉，導(dǎo)致過期浪費(fèi)，浪費(fèi)的油漆增多，則廢棄物處理費(fèi)用增多。因此傳統(tǒng)的輸調(diào)漆解決方案包括適配于每個(gè)工位的MINI小顏色系統(tǒng)等越來越難以滿足未來市場(chǎng)的需求?？焖贀Q色系統(tǒng)針對(duì)現(xiàn)有情況，提出了更好的解決方案。油漆粘度溫度等參數(shù)達(dá)到使用的情況下，半個(gè)小時(shí)內(nèi)快速換色系統(tǒng)即可從A顏色切換到B顏色，且快速換色系統(tǒng)內(nèi)的油漆至少可以達(dá)到回收主管內(nèi)的油漆，針對(duì)不同的類型的快速換色系統(tǒng)，回收的油漆百分比也不同。

2　快速換色輸漆系統(tǒng)原理和優(yōu)勢(shì)

2.1　原理介紹

圖1　工作原理示意圖

（1）當(dāng)有注漆需求時(shí)，操作員將裝有相應(yīng)油漆的桶放入泵站油漆桶位置，通過控制按鈕操作桶蓋舉升裝置落下。開啟攪拌器并調(diào)整至相應(yīng)轉(zhuǎn)速。

（2）通過操控面板按下注漆按鈕，此時(shí)系統(tǒng)由PLC控制自動(dòng)進(jìn)行加漆。簡(jiǎn)單來說，油漆將推動(dòng)走珠向接收站運(yùn)動(dòng)，同時(shí)推出管內(nèi)空氣，使油漆填滿整個(gè)管路。

（3）加漆時(shí)間取決于整個(gè)系統(tǒng)管路長(zhǎng)度、油漆粘度、發(fā)射壓力等。

（4）PLC自動(dòng)控制由支路分配器注漆至每個(gè)工位，此時(shí)整個(gè)供漆系統(tǒng)注漆過程結(jié)束，油漆為待使用狀態(tài)。

（5）噴涂結(jié)束后，由操作員通過操作面板按下退漆按鈕進(jìn)行管路的退漆。此時(shí)走珠將會(huì)被接收站的壓縮空氣推動(dòng)，進(jìn)而由走珠將整個(gè)系統(tǒng)主管路的油漆推回至油漆桶內(nèi)。注漆后空閑狀態(tài)超過一定時(shí)間后也可以自動(dòng)提示退漆。

（6）退漆結(jié)束后，操作員需關(guān)閉攪拌器，通過控制按鈕操作桶蓋舉升裝置將桶蓋落入溶劑桶內(nèi)，將攪拌器調(diào)整至合適轉(zhuǎn)速后，通過操作面板按下清洗按鈕。此時(shí)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)清洗，根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)容積、油漆粘度、密度、單色或金屬漆等性質(zhì)的不同，整個(gè)清洗時(shí)間約為10-15分鐘。

（7）清洗結(jié)束后，系統(tǒng)為待命狀態(tài)。

2.2　走珠式快速換色輸漆系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

（1）該系統(tǒng)簡(jiǎn)單的機(jī)械設(shè)計(jì)和簡(jiǎn)潔的輸漆管路布置，為調(diào)漆間節(jié)約更多的空間。多顏色共用支管，節(jié)約機(jī)器人坦克鏈內(nèi)空間，機(jī)器人臂負(fù)載減少，減少機(jī)械磨損延長(zhǎng)機(jī)器人壽命。

（2）清洗容易，清洗整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)只需要30分鐘，并且不會(huì)造成色差。傳統(tǒng)供漆系統(tǒng)清洗管路至少需要1周左右時(shí)間，即使使用強(qiáng)力清洗溶劑至少需要三天時(shí)間。

（3）消除傳統(tǒng)供漆系統(tǒng)因?yàn)閾Q色而產(chǎn)生大量的油漆及溶劑的浪費(fèi)，減輕廢液處理的負(fù)擔(dān)。

（4）主管可以采用不循環(huán)設(shè)計(jì)且不采用變徑設(shè)計(jì)，管路材質(zhì)為非金屬管路，超低的剪切力有利于保證油漆的穩(wěn)定性。

（5）不生產(chǎn)時(shí)，快速換色系統(tǒng)處于閑置待命狀態(tài)，不存在能源上的浪費(fèi)，和需要24小時(shí)運(yùn)行的傳統(tǒng)供漆系統(tǒng)相比可節(jié)約大量電能和壓縮空氣。

（6）傳統(tǒng)供漆系統(tǒng)一種顏色對(duì)應(yīng)一個(gè)換色閥模塊。換色閥通常安裝在機(jī)器人水平臂上，那么換色閥的數(shù)量及加裝的其他部件必然受到機(jī)器人手臂空間及負(fù)載能力的限制，即顏色數(shù)量受到限制。一套快速換色系統(tǒng)只需要一個(gè)換色閥，只要生產(chǎn)排產(chǎn)允許，一些快速換色輸漆系統(tǒng)可以不受顏色數(shù)量限制。

3　走珠快速換色輸漆系統(tǒng)種類歸納

快速換色輸漆系統(tǒng)有很多種，且區(qū)分方法沒有一定的規(guī)范。從供漆主體設(shè)備上可以分為單桶（包含備用桶）供給快速換色系統(tǒng)和矩陣式供給快速換色系統(tǒng)；從走珠級(jí)別上可以分為一級(jí)（主管）走珠系統(tǒng)和二級(jí)（主管和支管）走珠系統(tǒng)；從輸送漆管路上循環(huán)類別可以分為循環(huán)模式和不循環(huán)模式的快速換色系統(tǒng)。

3.1　快速換色輸漆系統(tǒng)供給設(shè)備分類介紹

單桶供給的快速換色系統(tǒng)（如圖 2），供給設(shè)備主要包含桶蓋、油漆桶、過濾器、供給泵等?？墒褂?0L，60L或根據(jù)客戶需求自定義大小的桶，根據(jù)桶的大小配置不同的桶蓋。換色清洗時(shí)手動(dòng)將蓋舉升并移至洗槳機(jī)處進(jìn)行清洗。單桶供給的系統(tǒng)控制比較簡(jiǎn)單，使用柔性軟管將油漆輸送到機(jī)器人手臂上的換色閥門處。這種系統(tǒng)不受顏色數(shù)量限制，在排產(chǎn)允許的情況下，理論上可以切換無限種顏色。

圖2　單桶供給的快速換色系統(tǒng)

圖3　矩陣式供給桶快速換色系統(tǒng)

矩陣式供給桶快速換色系統(tǒng)（如圖 3），矩陣式快速換色系統(tǒng)的供給設(shè)備最大的特點(diǎn)是由多個(gè)供給桶（每個(gè)桶對(duì)應(yīng)一種顏色）像矩陣一樣排列，這些供給桶一般情況下都會(huì)放在調(diào)漆間內(nèi)。設(shè)備的常用配置為從供給設(shè)備延升出兩套主管供給到自動(dòng)噴房室體兩側(cè)，每套主管在每個(gè)支路的位置都有分配器/中轉(zhuǎn)站將油漆供給到每個(gè)自動(dòng)或者手動(dòng)噴涂工位。這兩套主管和對(duì)應(yīng)的支管是所有的供給桶共用的管路，通過矩陣換色盤切換注入管路的顏色。當(dāng)顏色A需要置換到顏色B的時(shí)候，顏色A的占用的主管和支管進(jìn)行退漆清洗，顏色B可以占用另外一套主管和對(duì)應(yīng)的支管進(jìn)行加載漆操作。每個(gè)供漆桶在空置狀態(tài)的時(shí)候可以形成一個(gè)小循環(huán)，保證油漆不沉淀，保證油漆的粘度等參數(shù)正常。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的需求對(duì)管路的配置可以調(diào)整，例如調(diào)整分配器/中轉(zhuǎn)站的配置，可以使用三套主管，卻使用一套支管。這種情況下?lián)Q色過程就必須等到支管清洗完畢后才能進(jìn)行注漆操作。矩陣式快速換色系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是，可以節(jié)約更換桶和洗蓋的過程，減少了人工干預(yù)的作業(yè)內(nèi)容。但是這種系統(tǒng)受限于場(chǎng)地面積、管路排布、控制復(fù)雜性、成本等因素，不能無限制的增加供給桶，所以能夠?qū)?yīng)的小顏色種類受到限制。

3.2　快速換色系統(tǒng)走珠級(jí)別介紹

只有主管內(nèi)有小球的快速換色輸漆系統(tǒng)被稱為一級(jí)走珠快速換色輸漆系統(tǒng)，主管（例如DN16）和支管（例如DN9）中都有小球的系統(tǒng)被稱作為二級(jí)走珠快速換色輸漆系統(tǒng)。一級(jí)走珠系統(tǒng)可以回收主管內(nèi)的油漆，二級(jí)走珠系統(tǒng)可以回收主管和支管管路內(nèi)近似 100%的油漆。二級(jí)走珠系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中，在機(jī)器人換色閥端增加二級(jí)小球的接收站用于儲(chǔ)存小球，回收漆的時(shí)候二級(jí)小球?qū)⒅Ч艿钠犴敾氐街鞴苤小?/p>

3.3　快速換色系統(tǒng)管路循環(huán)模式介紹

圖4　

管路不循環(huán)模式的快速換色系統(tǒng)和現(xiàn)有的傳統(tǒng)供漆系統(tǒng)管路排布很相似，但是快速換色系統(tǒng)的主管為盲端模式。在調(diào)漆間內(nèi)的供漆設(shè)備，延伸出兩根主管，分別在室體的兩側(cè)。每個(gè)支管處都有一個(gè)分配器，用于將油漆通過支管輸送到機(jī)器人的換色閥處。每根主管里面分別有一個(gè)小球用于回收油漆和清洗管路，但是支管路里面沒有小球，這種系統(tǒng)就是主管不循環(huán)的一級(jí)走珠系統(tǒng)(圖 4.1)。該系統(tǒng)價(jià)格相對(duì)便宜，但是只能回收主管里面的油漆，支管的油漆在換色清洗的時(shí)候會(huì)被排放到DUMP管中。主管不循環(huán)，主管和支管中都有小球的系統(tǒng)被稱作為不循環(huán)模式的二級(jí)走珠快速換色輸漆系統(tǒng)（圖4.2）。

管路不循環(huán)模式的系統(tǒng)中有一種為單管傳送式快速換色系統(tǒng)（如圖5），即每個(gè)機(jī)器人都有一根管路（DN9）直接供給到機(jī)器人的換色閥處，且每根管路中都有一個(gè)走珠用于收集油漆，該形式的系統(tǒng)可以回收近100%的油漆。相對(duì)于以上兩種不循環(huán)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)排布管路需要的空間更多。需要的小球數(shù)量增加。

圖5　不循環(huán)模式的單管傳送式快速換色系統(tǒng)

管路循環(huán)模式的快速換色系統(tǒng)（如圖 6）從供漆設(shè)備延伸出兩根管路，分別在室體的兩側(cè)。一般會(huì)采用DN9的管路，單邊管路構(gòu)成一個(gè)環(huán)形網(wǎng)，將油漆通過軟管輸送到機(jī)器人的換色閥處。每個(gè)機(jī)器人處都有一個(gè)直通閥組，可以允許小球通過。加載漆的時(shí)候小球從發(fā)射站被油漆頂?shù)浇邮照?，回收漆的時(shí)候小球被壓縮空氣從接收站頂回到發(fā)射站，這種循環(huán)方式可以回收接近100%的油漆。該循環(huán)系統(tǒng)單邊適合不大于4臺(tái)機(jī)器人的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。

圖6　管路循環(huán)模式的走珠式快速換色系統(tǒng)

4　結(jié)束語

走珠式快速換色輸漆系統(tǒng)的選型，可以充分考慮用戶實(shí)際需要，根據(jù)用戶現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境設(shè)計(jì)出符合用戶要求的系統(tǒng)解決方案，合理的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)最佳的性價(jià)比，以便節(jié)約工程投資，同時(shí)保證系統(tǒng)功能，達(dá)到經(jīng)濟(jì)實(shí)用的目的。這樣的系統(tǒng)在節(jié)約成本，節(jié)能環(huán)保方面可以做出重大貢獻(xiàn)，有部分取代傳統(tǒng)供漆系統(tǒng)之勢(shì)。目前我們正在建設(shè)的年產(chǎn)三十萬輛車的油漆車間，4套快速換色輸漆系統(tǒng)已經(jīng)取代了10套傳統(tǒng)的底色漆循環(huán)管路系統(tǒng)。