| 1ABB公司新型喷涂机器人的特点IRB5500喷涂机器人是ABB公司为汽车工业量身定制的最新型喷涂机器人,在喷涂范围(即机器人可以达到的喷涂区域)、喷涂效率、集成性和综合性价比等方面具有较为突出的优势,其主要特点如下。1.1喷涂范围大、喷涂效率高壁挂式柔性喷涂机器人IRB5500的立式安装效果见图1、臂长范围见图2。IRB5500喷涂机器人独特的设计结构使之具备了较大的工作范围。与传统的机器人相比,喷涂工作区域的长度由原来的4?5m增加到了6m,几种不同型号机器人工作范围的详细对比见图3。机器人悬臂较高的加速度(柔性喷涂机器人IRB5500的最大加速度为24m/s2,而传统机器人的最大加速度只有14m/s2)和喷涂时较高的运动速度,再加上配备有高流量的雾化器,使得IRB5500喷涂机器人在整个喷涂轨迹中能够始终保持稳定的运行速度,而不需要加速和减速过程,保证了涂层喷涂的均匀性;同时避免了频繁的开、关枪,最多可节省20%的循环时间和15%的喷涂材料。与传统的喷涂机器人相比,每台柔性喷涂机器人IRB5500可以完成较多的工作(见图4),并能够在最大的工作范围内非常灵活地喷涂各种工件,特别是在喷涂大型工件时的优势更为明显。鉴于以上优点,在同样的喷涂面积和生产节拍下,采用IRB5500机器人的数量可较传统机器人减少20%?30%。图1IRB5500的立式安装效果图2IRB5500的臂长范围A T&M F I E L D O F V I S I O N图3不同型号机器人工作范围的对比图(b)IRB5500机器人的数量(a)传统机器人的数量图4相同生产情况下,传统机器人与IRB5500新型机器人所需数量的对比基础的要求也较为简单,只要在安装前根据机器人的静载荷和动载荷要求准备好单个支撑基础就可以了;而且厂家提供的机器人在出厂前根据现场参数及车型已经进行过离线模拟调试,安装后只需对机器人的喷涂参数和喷涂轨迹作进一步的优化就可以了。如此大大减少了现场安装/调试人员的数量、节约了安装/调试的时间,降低了安装/调试的综合成本。1.3IRB5500机器人可以降低喷房的长度和宽度如图6所示,与以往的机器人相比,IRB5500机器人具有喷涂工作范围大、机器人的手臂在顶部安装(旋转范围大)、安装台数少等诸多优点,因此在相同规模的生产线上采用新型机器人,可以使喷房的宽度和长度减少约1/3,相应地也减少了送风量和排风量,这样不仅降低了设备的初期投资费用,而且还大大降低了喷涂时所需的能源消耗,可以有效降低机器人的长期运行成本。再加上机器人数量的减少,提高了整个油漆的使用效率(机器人数量越多越浪费油漆),在降低了涂料使用成本的同时,减少了VOC的排放量,达到了节能和环保的双重目的。1.4先进的集成式喷涂机器人控制系统IRB5500机器人采用ABB公司最新一代IRC5P喷涂机器人控制系统,该系统配备了新式防爆型FlexPaint Pendant示教器和新版喷涂工作站监控系统——RobView5(见图7)。该控制系统不仅具有超人性化设计、安装及调试简单快捷的优点,而且还将ABB公司的高速过程控制系统IPS及尖端运动技术融为一体,可实现对喷涂过程的全面控制。2IRB5500机器人与同类产品的对比ABB IRB5500新型喷涂机器人与某厂家新一代图5IRB5500机器人的现场安装步骤1.2结构简单、安装方便IRB5500机器人采用壁挂式安装方式,现场根据图5所示的安装步骤可以实现快速组装,一般1台机器人的全部安装工作可以在8h内完成;机器人对喷漆设备支撑图6IRB5500机器人安装尺寸图图7IRC5P喷涂机器人控制系统壁挂式喷涂机器人的综合对比结果见表1。3IRB5500新型喷涂机器人的实际应用2008年,由机械工业第四设计研究院总承包的中国重汽新驾驶室涂装线经过综合比较和反复论证,最终确定选用ABB公司的IRB5500新型喷涂机器人,这是国内首条采用ABB公司IRB5500新型喷涂机器人的涂装线。该项目已经于2009年2月建成投产,IRB5500新型喷涂机器人系统也于2009年4月开始投入使用。下面通过对本项目的设计、安装和调试阶段的工作进行介绍和总结,简要说明IRB5500新型喷涂机器人系统的实际应用情况,具体数据的对比及分析结果见表2。从本项目目前实际应用的情况来看,在保证产品质量和产能的前提下,在因机器人数量减少而节省设备投资方面,在因喷漆室尺寸减小而大幅度降低生产线的设备投资以及能耗方面,在由模块化制造和安装/调试而大幅缩短制造/安装周期方面,都基本达到了IRB5500机器人的技术/经济指标要求,A T&M F I E L D O F V I S I O N表1IRB5500机器人和同类机器人产品的对比项目ABB5500机器人同类壁挂式机器人TCP速度(喷涂速度)/m·s-12(最大)一般1.5(最大)加速度/m·s-224(最大)一般为8～10质量/kg540600左右工作范围带杯工作范围的直径为6m,机器人本体周围无盲区带杯工作范围的直径为4～5m,机器人本体周围存在盲区旋杯型号Robobell G1、RB1000,最高喷涂流量可以达到1L/min最高喷涂流量只能达到700mL/min旋杯上漆率/%>8070～80(平均值)每台机器人(包括机器人控制柜)的电消耗/kW·h-135.5重复定位精度/mm±0.15一般±0.5换色时间/s8～1512～25换色涂料损耗/mL11～15一般>30节拍时间节拍时间下降20%～30%,所需机器人数量减少需要较长的节拍时间,并采用较多数量的机器人柔性6轴机器人具有7轴机器人的柔性柔性不高,有时需要借助第7轴来满足喷涂轨迹的要求喷漆室宽度/mm4200～55004600(最小)表2选择喷涂机器人的具体数据对比项目老型号机器人方案设计方案(理论值)实际应用工件尺寸/mm2200(L)×2500(W)×2700(H)工件喷涂面积/m218产能12JPH(12台车/h)12JPH12JPH机器人数量/台1288喷涂效率/%70～8080～8580～85单组分换色时间/s20～258～128～15双组分清漆换色时间/s85～12035～4545中涂漆膜厚度/μm404040金属漆膜厚度/μm202020双组分清漆厚度/μm40/4040/4040/40机器人运动速度/mm·s-1中涂250230350色漆250230/280300清漆250280350机器人负载率/%>857065～75每站每台机器人平均油漆流量/mL·min-1中涂310330350色漆140～160160～180200～170清漆300～310320～330250～220耗电量/kW5.53.03.0喷漆室宽度/m6.04.64.6喷漆室长度/m302222空调送风量/m3·h-1194400109300109300喷漆室循环水量/m3·h-1700395395每台机器人的安装时间>3天约48h约48h每个车型的调试时间1～2周约1周约1周(下转第25页)(上接第18页)IRB5500新型喷涂机器人在实际生产过程中表现出了明显的优势。由于IRB5500新型喷涂机器人在国内是首次应用,因此曾经在仿真示教和各种参数的配合等方面遇到了一些问题,但最终这些问题都得到了圆满的解决。当然,IRB5500新型喷涂机器人高度集成化和功能更加复杂的特点,也对使用者和管理者的素质提出了更高的要求。4结束语ABB公司的IRB5500新型喷涂机器人由于具有卓越的性能和独特的喷涂解决方案优势,因此在上市不到1年的时间内,被多家国际知名汽车企业(如Audi、BMW、Daimler和Honda等公司)所采纳应用,至今在全球已经售出了140多台。对国内的汽车企业而言,IRB5500新型喷涂机器人在实际生产中的成功应用,也为他们提供了一个新的选择。A T&MABB公司新型喷涂机器人及其应用$机械工业第四设计研究院@马力 $机械工业第四设计研究院@戴旻 $中国重汽济南卡车股份有限公司@张永军喷涂机器人具有效率高、通用性强和工作可靠等优点,在汽车涂装生产过程中得到了广泛应用。柔性化、节省投资和能耗、高度集成化成为研发新一代机器人关注的重点。介绍了ABB公司IRB5500新型喷涂机器人的性能特点,并将其与同类型产品进行了比较,还介绍了该新型喷涂机器人在中国重汽新驾驶室涂装线的应用情况。 |
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