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喷涂机器人混色问题分析及解决

2018-10-16 10:58:08·  来源:现代涂料与涂装  作者:一汽轿车 翟长龙
   
翟长龙、赵意华、张孝强、段现振(一汽轿车股份有限公司,长春 130012)摘要:主要介绍了喷涂机器人发生混色对车身色差的影响,并根据工作经验,结合工厂实例分析了混色产生原因,针对各种混色问题制定相应解决措施,避免后续混色发生。0
翟长龙、赵意华、张孝强、段现振
(一汽轿车股份有限公司,长春 130012)

摘要:主要介绍了喷涂机器人发生混色对车身色差的影响,并根据工作经验,结合工厂实例分析了混色产生原因,针对各种混色问题制定相应解决措施,避免后续混色发生。

0 引言

随着涂料开发和喷涂技术的不断发展,汽车喷涂的颜色种类越来越多。同时为满足人们对于轿车外观的需求,各种高鲜艳性、高金属粉、高闪烁的颜色投入生产,喷涂工艺出现多样化,与之相配套的中涂、罩光漆种类越来越多。喷涂机器人换色频次越来越高,喷涂过程中出现的混色问题也日益突出,严重影响涂装车间的一次交检合格率,增加返修成本及工时。
1 混色定义

混色一般指喷涂机器人在喷涂当前颜色的车身时夹带有别的颜色涂料一同喷涂在车身表面,导致车身表面颜色发生变化,产生色差,影响目视感官效果及车身与保险杠等外协件的匹配效果。
2 混色对车身色差的影响

混色多发生在喷涂机器人的起枪位置,其严重程度与所喷涂的当前颜色种类、混入的颜色种类及所发生的涂层等有很大关系。一般来说,不同色系的油漆涂料喷涂混色后,目视明显;同色系或颜色相近的油漆涂料喷涂混色目视不易发现,需要借助仪器测量或采用和标准板对比来判定是否混色。
混色一般发生在色漆层,但随着喷涂工艺的变更,中涂、清漆也会发生混色,混色发生的涂层不同,对车身色差的影响亦不相同。

2.1 中涂层混色
中涂层介于电泳层和色漆层中间,若中涂层发生混色,对高遮盖力涂料影响不大,但对低遮盖力的涂料有较大影响,如白颜色。
白色采用浅灰中涂,若在浅灰中涂喷涂过程中混入深灰中涂,对混色部位不作处理,直接喷涂白色后,由于白色遮盖力差,不能达到完全遮盖,混入的深灰中涂就会影响白色色差,如表1所示,其色差L、b值向负向有较大波动。

表1 中涂混色对白色色差影响

2.2 色漆层混色
色漆种类繁多,机器人换色频率高,喷涂过程中易受机器人换色单元、清洗单元、供气单元的影响而发生混色。色漆层混色后车身色差波动较大,对比标准板,目视会有差异。

不同的油漆涂料对于同一颜色混色容差程度不同。如白色和灰色,同样混入红色后,通过表2和表3中数据对比,白色色差波动远远大于灰颜色。白色对于混色容差程度最小,其色差最为敏感,易受其它颜色影响。

同一颜色混入不同的油漆,对车身的色差影响亦不同,如表3所示,白色混入红色和蓝色后,其色差变化方向完全相反,且混入红色系涂料对白色的影响程度更大,目视更加明显。

2.3 清漆层混色
大多数涂装生产线仅有一种清漆,清漆层不存在混色现象。但若存在某种特殊颜色,喷涂工艺与传统工艺不同,清漆会采用带有颜色的清漆,这样清漆层也会存在混色风险。

如某轿车厂的红色,其清漆就采用透明红清漆。红清漆的引入增加了混色几率,透明清漆和红清漆若发生混色,彼此会对各自车身产生影响。如表4所示,白色在喷涂罩光时混入红清漆,其色差数值会超出控制范围,目视不可接受。

3 混色产生原因

混色是由于喷涂机器人在喷涂当前颜色时,其喷出的涂料里含有其它颜色的涂料,造成喷涂部位色彩发生变化所致。混色多发生在喷涂机器人换色后起枪部位。当所喷涂颜色及清洗材料选定、生产线节拍固定后,车身混色主要是由设备故障和清洗程序设置不合理导致。

3.1设备故障引发混色
喷涂机器人在喷涂涂料时,涉及到的机器人部件繁多,若喷涂过程中,喷涂机器人的换色单元、清洗单元、供气单元中任一部件发生故障,均有可能引起喷涂异常,造成混色。由喷涂设备故障引发的混色发生频次最高。

4.1.1 换色单元故障引发混色
喷涂机器人换色单元主要由换色块模组、齿轮泵、雾化器等组件构成。每一个换色块可转换2种颜色。机器人喷涂时,相应颜色块的微阀打开,涂料进入换色块公共腔,经齿轮泵进入雾化器,雾化后喷涂在车身表面成膜。颜色种类越多,所需换色块数量越多,任一换色块或者微阀损坏,均会导致其它颜色喷涂时发生混色。

换色单元故障引发的混色主要是由于其换色块上控制涂料供应的微阀关闭不严、阀体密封圈损坏、阀头磨损或换色块本体损坏导致其它颜色涂料渗漏进入公共腔内,随当前涂料一块喷涂在车身上所致。换色单元故障一般导致该机器人的整个喷涂区域发生混色,严重者,渗漏的涂料可经换色系统循环到输漆系统内,造成不同系统间串色,车身在喷涂时导致整车混色。

3.1.2 清洗单元故障引发混色
机器人在喷涂完当前涂料后,要对管路及雾化器等进行清洗,清洗过程中涉及到的组件构成了喷涂机器人清洗单元。清洗单元主要由管路清洗单元、雾化器清洗单元、排放管路清洗单元、压缩空气吹扫单元组成。其涉及的微阀众多,, 若TRIG SR1、TRIG AR1、TRIG IB、TRIG EB、TRIG P1、TRIG DUMP、BYP1等其中某个或某几个微阀损坏,导致清洗不净,在喷涂下一台车身时,容易在机器人起枪位置发生混色。
如某汽车厂在喷涂白色颜色时,发现有5台车身右前翼子板色差超差,其它部位色差合格。其中3台L、a、b值负向超差,目视发蓝,其前车为蓝色车身;另外2台L、b值负向超差a值正向超差,其前车为紫色车身。初步判断为喷涂该部位的4#机器人故障,导致混色。此次混色与前车颜色有关,判定可能是清洗单元内某微阀故障所致。经检查发现,4#机器人油漆排放微阀TRIG DUMP泄漏,如图3所示,在机器人清洗完毕后,排放管路内残留的涂料回流进入雾化器,在喷涂白色时,与白色涂料一块喷出导致。更换排放微阀后,混色现象消失。

3.1.3供气单元故障引发混色
喷涂机器人换色单元、清洗单元的正常工作离不开压缩空气,压缩空气可以为微阀提供动力。当需要某一微阀或某几个微阀开启时,机器人通过远程IO模块将电信号传递给气控柜内的两位三通阀,压缩空气从气源经两位三通阀作用到需要开启的微阀,将微阀打开。
若机器人供气单元内两位三通阀故障,压缩空气供应就会出现异常,导致微阀的开启、闭合异常,无论是换色单元的微阀故障,还是清洗单元的微阀故障,均会导致车身混色。此外若压缩空气气源压力不足也会导致微阀开启、闭合异常,造成混色。

3.2 程序设置不合理引发混色
喷涂机器人在喷涂完当前车身后,要对管路、齿轮泵、雾化器、排放管路等进行清洗、吹扫,若在清洗、吹扫过程中,机器人执行的清洗程序中设置的微阀开启错误、开启顺序不当、清洗时间设置过短、吹扫时间过短或换色时某一段管路未进行清洗等均会导致清洗不净,管路内残留上一台车身涂料,在喷涂下一台车身时极易发生混色。

如某汽车厂在漆膜检查工位发现白色车身前盖混色,目视明显。当前车颜色为紫色、棕色、红色时,白色车身前盖混前车颜色,初步判定为13#机器人换色清洗不净导致,更换跟清洗相关的微阀后,混色仍然存在,暂时采取手工补喷应对。后续发现,当前车颜色为蓝色、橙色等深颜色时未发生混色。查看各颜色对应的电磁阀,发现紫色、棕色、红色等在1#换色模组上,蓝色、橙色、白色在2#换色模组上。检查清洗程序发现,当喷涂完1#换色模组的颜色时,打开的是2#换色组的溶剂阀,对2#换色组进行清洗,1#换色组未进行清洗,导致管路内残留油漆涂料。当白色车身跟在1#换色组上的颜色后面时,前盖就会发生混色,通过更改清洗程序,混色消除。

4 车身混色问题解决

车身混色,首先根据颜色目视状态、色差数据变化、前车颜色等信息判断车身在哪一涂层混色,在根据混色部位判断哪个机器人导致的混色。首先排查是否设备故障导致,因为清洗程序是设定好的,一般不会发生变化,且所有喷涂机器人一般使用相同的清洗程序,清洗程序错误引发的混色概率较低。根据发生混色的颜色种类、混入的涂料种类、生产排序等信息推断机器人换色单元、清洗单元、供气单元哪部分故障,更换相应微阀、单向阀、两位三通阀等。确认设备无故障后,在排查清洗程序是否存在问题,这样能够比较快速解决混色问题。

在日常生产维护中要积累不同混色情况下,各种颜色的色差波动趋势,方便后续快速查找混色原因并解决混色问题,后续可通过设备点检、清洗程序优化等来防止混色的发生。

4.1 设备定期点检
定期对喷涂机器人清洗单元、换色单元、供气单元等进行点检可预防混色发生。清洗、换色单元点检主要是针对相关的微阀、单向阀等进行检查。微阀开启、关闭是否异常可通过微阀上顶针开启高度来判断。判断微阀是否磨损,就需要定期将微阀卸下,查看阀头及密封圈是否损坏,对有磨损的微阀进行更换。供气系统的点检需要定期对气路上的各压力表等进行定期点检。

4.2 清洗程序优化
机器人换色后一定要对所使用的换色模组公共腔、齿轮泵、公共油漆管路、排放管路、雾化器等进行清洗。在清洗过程中一定要形成通路,避免某一微阀未打开,造成管路清洗不全或管路憋压,在喷涂下一台车身时发生混色。为保证清洗效果,清洗时间设定不易过短,清洗过程可设置清洗和吹扫交替进行,清洗完毕后一定要用压缩空气吹扫干净,避免管路内涂料残留。

4.3 其它预防措施
车身发生混色还受清洗材料选用、喷涂涂料种类、生产节拍、生产排产等影响。选用清洗效果好的清洗溶剂、日常生产中按颜色进行排产、生产节拍内选用合适的清洗吹扫时间可有效避免混色。此外,在车身仿形编制中可增加预喷涂,让机器人喷涂的第一枪喷涂在车身外,这就相当于变相增加了当前颜色的填充,使管路内残留涂料充分排出,此种方法在生产节拍限制,无法增加清洗、填充时间的情况下非常有效。

5 结语
随着鲜艳多彩的颜色用于汽车涂装,混色发生的几率增加。混色发生的原因多种多样,要根据实际发生情况推断混色原因。平时应加强设备点检、不断的对清洗程序进行优化,另外还可以在喷涂前进行颜色编组、选用好的清洗材料等措施来避免混色发生。

(详见《现代涂料与涂装》2018-8期)