隨著國內乘用車工業的發展，越來越多的机器人自动噴塗設備 取代了手工作业。在这种趋势中，机器人自动噴塗設備所占的比例也越来越大。如原先在车身喷涂中普遍使用的6杯站或 9杯站系统，也有被机器人喷涂替代的趋势。汽车车身外覆件也大量使用机器人喷涂，如国内轿车保险杠喷涂中超过一半的产量使用了机器人。机器人喷涂既保持了手工喷对复杂形面的适应，又具精确性和重复性。本文将讨论机器人施工时影响最终涂膜厚度的各种因素，为生产中对膜的控制调整提供 一 些思路。

2 機器人自動噴塗膜厚控制的意義

     對于塗裝施工而言，塗膜厚度是塗裝工藝中最重要的控制因素，其意義在于：

     (1)防止因膜厚不适当导致的涂层缺陷。根据经验，现场生产中涂层的外观缺陷有超过一半以上是因为漆层膜厚控制不当造成的。一些常见的涂装缺陷如流挂、漆层薄、露底色等直接与膜厚控制失控有关， 还有一些缺陷也间接同这有关。譬如，保险杠喷涂的第一层助黏底漆膜厚不够，会导致整个涂层附着力下降，同时底漆的膜厚达不到要求时其导电效果也会下 降，这会引起第一道色漆使用静电喷涂时涂料的转移率下降，最后导致色漆不足。

     (2)帮助外观指标的调整。常见的漆膜外观指标如 光泽、色差、桔皮、DOI 等都需要以膜厚控制作为基 础。上述指标都明显受到膜厚，特别是面漆膜厚的影响，因此，在整个涂装质量控制中，把膜厚作为最重要的控制因素是必须的。

     (3)成本的控制。除了膜厚控制对涂装质量影响体现的质量成本外，涂装的主要成本中约有一半被涂料所占据。精确的膜厚控制不仅有助于涂装质量的稳定，还有利于涂料的节约。统计显示，采用同样设备喷涂时，是否精确控制膜厚其所消耗的涂料相差25%以上。     目前在國內使用的機器人噴塗主要有日本岩田或三菱機器人，這些設備引進較早，控制精度較差；新的塗裝線普遍采用 ABB、 FANUC、 MOTOMAN、DURR 等多轴机器人，在本文中主要是以ABB机器人为基础进行讨论

     3　影响漆膜厚度的因素     在机器人自动噴塗設備 施工中，塗層膜厚可以按如下公式計算：

     幹膜厚度=(流量×涂料体积固体含量×涂料转移率)/(走枪速度×喷幅宽度) (1)流量，即喷涂时单位时间从喷枪口流出的涂料 体积。在机器人喷涂中，这个数据直接在BRUSH(刷子)参数表中确定。一些老式的机器人喷涂中，流量控 制没有和机器人系统建立联系，无法在一个喷涂程序  中間隨時更改流量。而大部分新機器人的流量控制系統直接由機器人的IPS系统控制，使流量控制更加精 确和便捷。如在ABB机器人喷涂的流量控制中，根据流量控制是否闭环分两类。

     一是對流量精度高的設備采用閉環控制，在閉環控制中，常用的設備配置有兩種：

     一是使用計量齒輪泵，即泵每轉一圈所獲得的體積 數是恒定的，機器人1PS系统控制计量泵的转速来达 到定量供漆，在这类系统中，涂料的动力来自齿轮泵产生的压力。

    二是通过流量计和节流阀组成的闭路系统来控制，在这类系统中，涂料的压力来源于供漆系统，流量计获得的流量信号传到机器人IPS系统与已标定的值作比较，当流量有偏差时，信号返馈给节流阀，通过改变节流阀开闭度来调节。使用第二种方案控制时对供漆压力的稳定性要求高。机器人喷涂系统提供了多级修正流量偏差的方法。如在ABBTR5002喷涂机 器人上，对于系统的偏差有两种途径可以调整。 

一是可 以通過機器人設鼍中的ROBOT PARAMETRE 中的涂 料特性设置，这种情况下允许对于每种涂料系统进行 不同的设置，如可以修正流量受到涂料的黏度和相对密度的影响。 

二是可以通过TEACHPADENT 中的BRUSH设置。如当BRUSH中设置是200而实际测量得到的流量是220时，可以设置BRUSH比例为200/220=91%，这样实际的喷涂流量成为200。需要注意的是这种设置重新开机后参数自动恢复到100%。喷涂中流量范围的选用主要受到两个环节的影响：计量泵和雾化器。这两个设备的瓶颈决定了最后可以获取的流量范围。如当使用6cc计量泵时，因为泵的受控转速范围是0～150r/min，因此它的额定流量在0～900mL/min。同时，雾化器也存在不同的流量上限。如ABB机器人旋杯ROBOBEL625的上限为 400mL/min，所以在这种设备配置中，最高流量只能是 400mL/min。同样，过低的流量在使用计量泵时泵的转速过慢，无法达到应有的精度。另一个需要关注的因素是，在空气喷涂时，流量的大小影响到涂料雾化效果。根据机器人喷涂保险杠的经验，空气喷枪选用许可流量的20%～70%较为合适，旋杯选用20%～100%流量。

     (2)涂料转移率，指最终附着在产品表面的涂料占涂料从喷枪中喷出的总流量的比例，也称作上漆率。事实上整个塗裝設備的发展历史也可以看作是一部提高涂料转移率的历史，因为它与涂装制造成本和环境保护这两个主题密切相关。影响转移率的主要参数包括：雾化器种类、静电高低、喷涂参数、导电性等。使用怎样的噴塗設備是决定转移率的第一因素，因为不同的设备转移率有着明显的差别。一些主要雾化器转移率从小到大为：普通空气喷枪，静电空气喷枪，旋杯。它们在喷涂金属或者塑料零件时的涂料转移率见图1、图2。静电是影响涂料转移率的第二大因素，有无 静电和静电高低的差别在施工中表现得非常明 显。由于静电喷涂时，涂料粒子带电导致涂料向工件吸附，因此需要先到达工件表面的带电颗粒快速转移电荷，维持工件表面和喷枪之间的电压  差，確保兩者之 间的空间电场强度对于涂料转移率非常关键。这就又增加了一个因素，即工件的接地状态直接影响了涂料的转移率。这一因素在喷涂导电性不好的工件时尤其明显，如塑料保险杠。试验表明，在使用ROBOBEL喷涂色漆时，一般接地和良好接地的产品转移率相差10%～20%。如ROBOBEL625在喷涂使用金属夹接地 的SVW2000门槛条的实测转移率为70%左右，而接地不良的情况下只有50%左右。对于空气喷枪来说，雾化空气压力对转移率影响也是较大的，雾化压力过大会造成空气喷到被喷涂面后反弹气流增加，阻止后续小漆粒到达被喷涂面，导致转移率下降。

     (3)固體含量。固體含量參數通常有體積百分比和質量百分比兩種，計算膜厚時使用的是體積百分比。在塗裝施工中，常常會忽視這一因素變化帶來的不穩定，由于机器人自动噴塗設備 中其他因素的精确控制，这一因素的影响比起在手工喷涂中显得更为突出。下面的几个因 素可能引起施工时涂料固体含量的不稳定： 

     ①不同批次塗料固體含量的變化。

作爲原漆控制指標的固體含量造成的偏差一般在±2%，这种偏差的影响有时是很大的。例如一种遮盖力为11μm的色漆，原漆的固体含量在27%±2%之间，这样高低极限的偏差在(29～25)/25=16%。如果原来使用29%喷涂的膜厚在12μm，现在25%的只能喷到12/29×25=10.3μm，显然膜厚不够了。这种情况下，就需要对涂料原料的固体 含量指标严格监控，并要求供应商对于敏感的涂料给  出更小的範圍。

     ②原漆存放時間過長導致的偏差。

一般塗料的黏度隨著存放時間的延長會上升，而在調配塗料時常是以塗料黏度作爲控制指標的。這就出現了原漆存放前後所調配的塗料固體含量的變化。比如。一種塗料在存放6個月後黏度上升了10%(這一幅度是比較正常的，如存放環境溫度高，黏度上升幅度還要大)，在調整到同樣的黏度時需要加入的稀釋劑較6個月前增加，這就減少了調配好的塗料的固體含量，其他噴塗因素不變的情況下，塗料膜厚會降低。

     ③不規範的調漆操作和存放方式會導致固體含量減少。

如原漆在包裝桶中沒有得到充分攪拌，固體含量高的成分留在桶中，這樣間接地降低了塗料的固體含量。還有，調配好的塗料放置時間過長而密封不好導致溶劑揮發後，固體含量會增加。 

     (4)走槍速度。

以ABBTR5002喷涂机器人为例，枪速范围为：0～3000mm/s。生产中，一般旋杯选用速度为600～1000mm/s，空气喷枪选用速度为800～1500mm/s之间。理论上喷涂速度同膜厚成反比关系，但实际上，由于不同速度选用的喷涂参数会间接影响到转移率，所以在满足喷涂节拍的前提下，优先选用较低的枪速。关于枪速对于转移率的影响，可以这样解释：枪速慢，获得同样膜厚使用的涂料流量低，相应的雾化空气也小，对于提高转移率有利。对于旋杯也 是如此，这可能与电荷转移需要的时间有关。测试表  明，在同樣條件下噴塗産品，使用旋杯速度在500mm/s時比速度爲700mm/s時轉移率提高5%。

     (5)噴幅寬度。

指霧化器噴出的塗料在被噴塗面覆蓋的寬度。噴幅寬度受到下述參數的影響：噴槍離被噴塗表面距離、霧化和扇面參數(空氣噴槍)或者整形空氣(旋杯)。單頭空氣噴槍的噴塗形狀是橢圓形的，旋杯的霧形是圓形的，雙頭噴槍根據兩個噴頭的夾角，形狀有所不同，但是基本也呈橢圓形。從空間角度看，它們的霧形是都是圓錐形或者橢圓錐形的。因此當噴塗距離變短時，噴幅寬度成比例地縮小。對于空氣噴槍來說，霧化空氣壓力與扇面空氣壓力的比值對噴幅寬度呈線性影響。所以當在修改相應的噴塗流量時，需要考慮因爲調整霧化和扇面空氣值間接影響到的噴幅寬度。

     4　膜厚的控制

    對于機器人塗裝施工而言，確保生産工藝的穩定是需要優先控制的。上述5个影响膜厚的因素可    以采用不同的方式控制和调整。

     (1)爲保證塗料固體含量參數穩定，推薦下列措施：

     ①監控不同批次的原漆固體含量，尤其是對于膜厚敏感的塗料，如遮蓋力高的色漆；

     ②縮短原漆的存放時間，盡可能使用新鮮的塗料；

     ③避免塗料存放環境溫度過高；

     ④規範調漆操作；

     ⑤不同季節所用的稀釋劑配方不同，可以通過機器人IPS設置參數調整，避免流量的更改。

    (2)噴塗速度在噴塗軌迹程序編制過程中調整，一旦確定之後就基本不再變動，只有在一些特定的情況下進行調整，如噴塗遮蓋力特別差的色漆而噴槍流量接近上限時采用調低速度的方法較爲有效。

(3)噴幅寬度主要在程序編制時確定，後期的調整主要是針對一些特殊平面，如對于窄平面使用小的幅寬能有效節約塗料。調整中需要關注因爲噴幅變化帶來的其他影響噴塗質量的情況，如當通過噴塗距離調整幅寬時，塗料到達被噴塗面的溶劑含量同時發生變化，可能發生相應的流挂或者幹噴；當通過霧化扇面壓力調整時，可能會影響到塗料的霧化效果。

     (4)塗料轉移率一般不作爲生産中調整的因素，在生産中需要關注的是因爲轉移率變化導致的噴塗質量事故。一般多發生在因爲轉移率下降導致的漆層變薄。如靜電噴槍因設備故障導致電壓下降引起轉移率的降低。

 (5)流量的调整是生产中最频繁用于调整的参数。需要注意的是，调整空气喷枪的流量时，一同调整的气体的雾化和扇面压力的值会随之发生变化，这会同时 影响到转移率，最后影响到膜厚。

     5　結語

     漆膜厚度雖然只受到上述討論的5個因素的影響，機器人噴塗又使我們對于這些因素的控制能力得到加強，但因爲這中間的每個因素又受到整個塗裝系統的多個因素的影響，因此在實際生産線施工中，需要根據實際情況，設計出有效的施工參數的監控體系，確保膜厚可控可調。

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