[發明專利]改進的機器人噴漆系統和方法

有效

• 申請號: 201080025440.2
• 申請日: 2010-04-08
• 公開（公告）號: CN102458688A
• 公開（公告）日: 2012-05-16
• 發明（設計）人: S.J.克利福德
• 申請（專利權）人: 范努克機器人技術美國有限公司
• 主分類號: B05C11/10
• 分類號: B05C11/10
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 薛峰;傅永霄

相關申請的交叉引用

本申請要求2009年4月8日提交的美國臨時專利申請系列號61/167,614的權益，其通過引用全文并入本文。

技術領域

本發明涉及將導電的漆噴涂到汽車車體外表面的機器人噴漆系統，特別是涉及導電涂層的靜電應用的改進。

背景技術

現有技術的噴漆室是眾所周知的。在連續的傳送和制動站系統中對車輛車體外表面噴漆的普通的現有技術的噴漆室包括封閉的房間和多個的漆噴涂器。在一種構造中，將噴涂器安裝在倒U形的支持結構上，該結構包括兩個垂直支持，在車輛車體運行路徑的每一側上有一個，并用水平的支持結構連接在其上面。該支持結構有利于車輛車體上表面的噴漆，而且可將水平梁固定或者使其有附加的自由度能沿著要噴漆的車輛車體的上表面移動。在同一個噴漆區中使用另一種噴漆裝置對車輛車體的側面噴漆，但通常不能沿著車輛車體的長度側向移動。這種類型的噴漆裝置的缺點是缺乏在車輛車體表面和噴涂器之間提供最優投射距離的靈活性，和使用規定的噴漆循環時間的效率低下。適合對車輛的上表面噴漆的噴漆裝置的漆噴涂器是安裝在公用梁上。因此，在每個漆的噴涂器和要噴漆表面之間的距離是隨著車輛車體的外形而變化。適合對車輛側面噴漆的噴漆裝置的漆噴涂器包括在車輛車體路徑的橫向不會移動的噴涂器。因此，漆的噴涂器僅可對在該噴涂器前面的車輛車體的一部分噴漆，留下現有的循環時間的很大一部分沒有使用。

最近的支持結構的一種替代方案是沿著噴漆室的側邊設置地面上安裝的機器人。機器人包括安裝在其上面的噴槍或旋轉的噴涂器（旋杯機）將霧化的漆噴向車輛車體。盡管旋轉的噴涂器勝過噴槍，但仍有某些連帶的缺點。現有技術地面上安裝的機器人，特別是有旋轉噴涂器的機器人，造價很高而且對噴漆室仍有有限的可視工作范圍。由于取向能力的限制對相同的產量旋杯機需要更多的旋杯。由于在漆的顏色變換操作中每個旋杯還產生浪費，所以附加的旋杯使每輛車使用更多的漆。現有技術地面安裝的機器人當安裝在現有的噴漆室中時還需要對該室進行很大的修改，從而增加了安裝時間和成本，并要求在噴漆室內有更多的地面空間。地面安裝的機器人軌道軸線要求在噴漆室的兩端開門。地面安裝的機器人的機身中部軸線要求在噴漆室兩端輔助的安全區，和地面安裝的機器人的軌道操縱臺侵入到走道的空間。地面安裝的機器人還需要經常的清潔，因為漆的噴濺向下流的漆引起在機器人的臂和底座上漆的堆積，從而造成更高的維修和清潔費用。

由于水性漆的導電性，需要使接地的大量漆供給系統與帶電的局部分配罐和噴涂系統電氣絕緣。在現有技術中，如在美國專利5,293,911號和美國專利5,367,944號中所示，將旋杯噴涂器、罐、罐的驅動器、靜電格柵、和連接界面全都集成在安裝在機器人肘節上的一個單元中。這樣的噴涂機有如下的缺點：1）該噴涂器很重、很貴、并可能與噴漆室中物體碰撞而受損；2）噴涂器與連接站的連接必須在噴涂室內固定的位置進行，這限制了工藝的靈活性；3）連接過程因為機器人必須運行到連接站和從那里離開而采取循環的時間，從而使罐直到噴涂器到達連接站才能灌裝；和4）連接硬件對水性漆系統很貴且是獨特的。

為了準備機器人進行噴漆操作，該罐必須用漆充滿。為了用漆灌裝該罐，將可滑動地設置在罐的活塞拉離氣缸的底部并打開噴涂器的閥，因而將少量的空氣引入到該罐中。然后使漆從所選顏色的閥中流出，通過隔離線路，流入到罐內。當罐的初始容積通過噴涂器的觸發通道被加滿時，將空氣通過噴涂器壓出系統直到該漆到達觸發通道中節流。由于漆和被漆代替的空氣之間的粘度差節流使罐內流體壓力增加。壓力增加造成由驅動馬達所加的力矩增加，可以感測這種增加并用來調節灌裝該罐的速率。一旦該罐和噴涂器被充滿，排出罐內的空氣。為了從罐排除空氣，從罐通過噴涂器噴出一定量的空氣和漆直到空氣被排凈，因此浪費了噴出的漆量。另一種罐裝操作稱為基于壓力通過注射器尖端灌裝該罐的灌裝模式，使用力矩反饋來決定什么時候漆將充滿該罐。對每種顏色的灌裝操作通常使用單一的力矩反饋值。但是，因為各種漆隨著顏色的變換其粘度和整體壓力有變化，而基于時間的灌裝操作可能導致浪費漆（時間太長）或者不合適地灌裝該系統（時間太短）。

可以使用活塞使罐的灌裝操作時間最優化。首先，如果已知漆進入該罐的灌裝速率或者可以自動地測量該速率，就可以調節將罐活塞機構拉離罐底的速率使流入漆的壓力降最小，和減小灌裝的時間。通過測量或者伺服誤差（正或負）或者加到活塞的馬達力矩反饋可以感測灌裝速率。第二，可以用已知的略低于系統灌裝速率的速率將活塞拉離罐底。但是，當漆迅速充滿該罐時，空氣可能被俘獲在罐內并與漆混合。