自动换色装置在汽车涂装中的应用

刘 涛 （北京现代汽车有限公司，北京 101309）

自动换色装置在汽车涂装中的应用

刘 涛 （北京现代汽车有限公司，北京 101309）

对换色的概念进行了阐述，并分别介绍了前端和末端换色装置的类型和原理。对比了MCC（模块化换色装置）、ICC（集成式换色装置）和LCC（线性换色装置）的特点、换色消耗、换色时间和应用。介绍了两种旋杯换色系统。关于前端换色-集中供漆系统的涂料切换，提出了一种清管技术的应用案例。

自动换色装置；汽车涂装；机器人；清管技术

0 引言

越来越多的个性化色彩需求，使得汽车色彩种类越来越多。自动换色装置的研究应用也越来越受到人们的重视。同时，随着全机器人自动喷涂概念的提出，对自动换色装置的换色成本、换色时间、换色可靠性和维修便利性提出了更高的要求。比如年产30万台的汽车涂装生产线，面漆生产线为2条，每5台车换色清洗一次，每台机器人每天换色次数达160次之多。每台机器人总消耗溶剂量达到16 L左右。

若将喷涂机器人换色和集中供漆系统的换色（装填新涂料）以一个整体来看，可以将喷涂机器人部分的换色定义为末端换色，而集中供漆系统的换色，则称为前端换色。

1 末端换色装置的基本类型和原理

末端换色装置有以下几种基本类型：模块化换色装置（MCC，Model Color Change）、集成式换色装置（ICC，Integrated Color Change）、线性 换色 装 置（LCC，Line Color Change）、弹匣式旋杯系统和柱塞式旋杯系统等。

MCC使用固定的中心通道，通过气动阀组的开关，实现换色功能。通常与齿轮泵共同安装在机器人手臂上，可以根据颜色和空间需求，增加或减少模块。适用于中涂、面漆、罩光漆（单组分）等不同涂层，对于内加电或外加电模式均适用。几种典型的模块化换色装置见表1。

表1 几种典型的模块化换色装置Table 1 Several typical model color change devices

续表1

ICC其实属于一种雾化器，其主要通过将换色阀集成于雾化器上（图1），并将计量涂料的多个齿轮泵安装在线边MP控制柜（可以安装6个齿轮泵）中或手臂（可以安装2个齿轮泵）上，通过雾化器中气动阀组的开关实现几种颜色的切换。

图1 集成式换色（ICC）装置示意图Figure 1 The scheme of integrated color change devices

如图2所示，因换色装置一般位于机器人Arm 2中，将换色阀组与雾化器集成后，换色清洗管路长度可缩短1 m左右。线边MP控制柜至ICC之间管路只有进漆管，无返漆管，如涂料在输送管中存在高沉淀现象，将不适用，如不适用于溶剂型面漆。对于外加电模式和内加电模式均适用。其还可以与MCC配合使用。单独配置最大可以使用7种颜色。首选水性涂料外板工位，如用于水性中涂和罩光漆（单组分，溶剂型），具体能否应用取决于其电导率和沉淀性。

LCC如图3所示，其通过一个在颜色条（阀组条）上的移动装置的移动和阀组的开关实现换色，换色原理见图4。适用涂料类型与MCC相同，可以替换MCC使用，并且适用于双组分涂料。由于每次换色都需要移动主通道，不存在串色的可能性。如阀组泄漏，只会泄漏至手臂内。

图2 集成式换色装置原理Figure 2 The principle of integrated color change device

图3 线性换色装置（LCC）示意图Figure 3 The scheme of linear color change device

图4 LCC换色原理Figure 4 The color change principle of LCC

3种换色装置的对比见表2，可根据实际需要、投资状况和后续改造计划选择并应用。

还有两种先进的旋杯换色系统，分别为弹匣式旋杯系统和柱塞式旋杯系统，其示意图及换色原理如表3所示。弹匣式旋杯系统，每次喷涂前像枪支似的，装填新的弹匣（已装填好新涂料）。柱塞式旋杯系统，每次喷涂前都使用装填器充装新的涂料。旋杯换色系统的应用，使得对水性涂料内加电喷涂成为可能，涂料利用率得到进一步提高。

表2 3种换色装置对比Table 2 Comparison among three kinds of color change devices

表3 两种旋杯换色系统示意图及其换色原理Table 3 The scheme of two rotary cup color change systems and their color change principle

续表3

2 前端换色技术

以上换色技术均属于末端换色，还有一种换色为前端换色，即集中供漆系统（PCS）的涂料管进行涂料切换，以往均采用涂料排出人工清洗的方式进行颜色切换，现开始使用PIG清管技术，实现自动清洗换色。该技术具有节约涂料和溶剂、清洗时间短、不易产生色差问题等优点，已在国外有了广泛的应用，其中以汽车塑料件涂装行业尤为突出。

PIG 技术，又称为“走珠清管脉冲清洗技术”，主要是利用液体或气体压力推动清管器清理涂料管路，见图5。主要部件包括清理器发射收回装置、清管器、清管器跟踪定位装置和与其配套的管路阀门和控制系统等。Durr、LacTec等都分别有各自的专有技术，其可以与MCC、LCC等配合使用，几乎可以实现涂料和溶剂的零消耗。

图5 利用清管技术的PCS系统Figure 5 PCS system using PIG technology

3 结语

随着自动化水平、环保和成本节约意识的不断提高，自动换色装置将得到越来越多的应用，与此同时，自动换色装置的功能也越来越多，结构趋向复杂，对于使用者和安装调试维修人员的素质和技术水平也提出了更高的要求。希望设备的目视化和操作培训也可以及时跟上，实现设备与管理的协调发展。

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

刘涛（1986—），硕士，主要从事汽车生产线规划改善工作。