喷涂机器人静电高压应用与维护

尹志刚

（中车长春轨道客车股份有限公司，吉林长春 130062）

0 引言

机器人是一种把机械技术和电子技术结合在一起的高科技产品。在当今社会，机器人的使用在很大程度上提高了产品的生产率，也改善了劳动条件，代替人类繁重的劳动力，逐渐实现了生产过程的自动化。对于工业中存在的一些笨重的搬运和长期繁琐的操作以及一些高温，低温或是有污染的工作环境，更加可以体现机器人在其中的作用。因此在现在一些大型的工作，在对高铁，动车这些大型的火车进行表面喷涂时，机器人起到了很大的作用。喷涂机器人不仅有一般的机器人拥有的所有特性，还可以把表面喷涂技术融入进来，并在发展的过程中不断地完善，而表面喷涂工艺也在不断提高。机器人的运动本身就是一个极其复杂的动力学系统，因此，不论是哪种机器人，在对其进行分析时，首先都要对机器人的运动学方面的各种特性进行研究，为以后的工作打下坚实的基础。虽然喷涂机器人目前已经得到了应用，但是依然还有许多技术性的问题没有得到解决，比如说，在静电喷涂的过程中，怎样才能得到喷枪中的静电电压，怎样用涂料浓度的参数进行集成，当一些工件表面发生破损时，机器人应该如何对相关的参数和轨迹进行调整，以及如何实现喷涂作业时的多目标优化问题等。

1 静电高压闭环控制方法

中车长春轨道客车股份有限公司使用的机器人型号中控制静电高压的元件包括4个。它们之间的相互作用是把低电压低电流通过高压控制器给高压枪，之后高压枪将它们进行放大成高电压高电流。静电电荷一方面通过高压电缆到达雾化器上的黄铜插头，另一方面通过空气马达到达成型气罩上，当油漆再一次经过雾化器时，就会加载静电电荷，因此，油漆就带有负电电荷了。高压控制器接收到控制器发来的高压命令值后，就会发送给高压枪，随后，通过高压电缆对高压控制器的性能进行反馈，控制器对反馈回来的高压值进一步改变，而高压值则是保持机器人发出命令不变的关键。当控制器对高压命令值不能保持一致时，就会出现报警，因此，就形成了闭环控制（图1）。

图1 静电高压闭环控制方法

2 喷涂机器人静电高压应用

静电喷涂的工作过程就是当油漆经过雾化器时将系统所释放的静电高压加载到油漆上，使其带上负电。由于接地的工件带有正电，与带有负电的油漆形成一个静电场，所以涂料就会在与电场方向相反的位置移动，工件表面就会吸附一些油漆颗粒，可以在一定程度上提升上漆率。喷出的油漆和车身吸附的油漆之间的比值越高，就证明喷涂的效果越好。

电压和电流是静电高压的主要构成部分，如果在一定时间内电压或者电流的变化速度过快，就会产生高压故障，从而静电电荷的输出就会受到影响，最后对上漆率造成影响。

静电喷涂的过程中主要有以下优点，为人们的使用提供了方便：一方面，涂料的颗粒比较细小，比较容易附着，而且沉积效率高，提高了涂料的利用率；另一方面，自动的喷涂和静电喷涂相比，静电喷涂的质量比较稳定，保证了喷涂的高质量，还可以节省涂料，降低了运行费用。

3 高压故障分析与维护策略

出现高压故障，是因为一些因素使控制器无法对高压枪输送回来的高压数值进行历史调整，因此系统也就无法及时对给出的命令做出改变。其实在实际的使用过程中，一些高压故障现象是不可避免的，但是不能任由这种现象发生而不予关注，要针对一些故障实例进行分析与研究。研究表明，产生高压故障的因素有很多种，主要分为外部因素和内部因素，其中引起高压故障的内部因素主要是高压枪或者是电缆发生故障，还有就是高压控制器自身出现问题。外部因素有很多种，其中包括喷房的湿度超过了正常的范围、风速过大、雾化器出现故障以及油漆管道清洗的不彻底等。如果内部油漆管道清洗的不彻底，油漆管道上如果清洗的不干净、有溶剂和油漆附着，就会使整个管路都导电，然后出现低电压高电流的现象进而引发故障。因此就要求对高压故障引起关注，针对这些情况，相关工作人员要对公司的喷涂机器人进行各方面的分析和检查，并对此提出保护措施。

如当高压故障发出报警时，首先要对雾化器和车身之间的距离进行检查，确认是否＜25 cm。如果距离保持在正常范围内，就要对运行的程序是否有误，如果有误，就修改发生错误的程序。如果距离没有在正常范围之内，就要检查机器人的保护措施是否已经做好，看看周边是否潮湿。如果潮湿就要查看是哪里漏水，采取解决措施；如果不潮湿，就要查看是否溶剂和油漆泄漏的现象，如果有，就要对各种阀门进行检查，进行修复；如果没有，就对换雾化器进行确认。之后就要在工作的界面上进行高压测试，检查电压和电流是否正常，如果正常，就要进一步的对喷房室内的风速，温度等进行进一步的检查，如果不正常，就要采用排队法对高压设备排查，找出原因，采取措施，至此，对高压故障的检查就结束了。

不仅如此，在日常的工作过程中，也要注意对高压静电喷涂机进行日常的保养和维护措施。一方面，要根据点检卡对设备注意检查，主要针对机器产生故障的原因以及容易造成泄露的原因。另一方面，还要对设备进行定时的检修，怎样能够及时的并充分利用好检修时间，并且有针对性的对设备的主要部分例行检查，包括设备的润滑，紧固等等，由于检查过程中设备大，全方位的检查难以实施，针对这一情况，公司制定了相应的保养计划，对设备的维修进行分类并上报，而且要在每次检查之后进行分析与探讨，总结经验，不断完善，进而提高设备的完好率。

4 结语

随着社会的不断进步，经济的不断发展，对喷涂机器人的研究也得到了迅速发展。越来越多的涂装设备和工艺不断地投入到使用中，现代化机器人的出现，可以完成一些高强度并且比较困难的工作，这在很大程度上解放了人类生产力，降低了成本，对人类有很大益处。静电喷涂机器人在各行各业的应用越来越广泛，尽管机器人工作的效率是比人类要更高效，但是想要更大程度的保证喷涂机器人在喷涂的过程中的效率，保证上漆质量，静电高压系统就起到了很大作用。但是，在使用的过程中，容易发生高压故障，而且也不容易进行维修，是静电高压系统存在的一个最大不足。因此在以后的研究过程中，对于如何降低高压故障的发生频率，如何在较短的时间内对其进行维修，以及怎样才能在高压故障发生前对其进行检测，都是很好的方向。

［1］王振.机器人静电喷涂系统高压故障分析与预防［C］.河南省汽车工程科技学术研讨会，2015.

［2］汤宇洋.涂装机器人喷涂模型与离线编程关键技术研究［D］.镇江：江苏大学，2016.

［3］汤宇洋，赵德安，马捷.静电喷涂机器人喷涂效果的分析与仿真［J］.信息技术，2016（9）：40-44.

［4］皮景峰，刘洋.机器人在飞机蒙皮荧光渗透静电喷涂检测中的应用［J］.航空制造技术.2015，482（13）：85-88.

［5］王振.机器人静电喷涂系统异色原因分析与预防［J］.山东工业技术，2015（2）：58.

［6］蔡永财，薛明英，王斌.浅析涂装车间喷漆机器人防碰撞方案的设计及应用［J］.现代涂料与涂装，2016，19（1）：36-38.