軟仿形自動噴涂是隨著汽車工業的發展而出現的高新技術設備。它是根據汽車，特別是轎車大批量生產的特點，把工業機器人技術、硬仿形自動噴涂機技術綜合、簡化而成的新型自動涂裝設備。隨著競爭的日益激烈，汽車市場逐漸步入微利時代，低成本、高品質成為各大汽車廠追求的目標，軟仿形自動噴涂機就是適應這一中國國情的理想的車身噴涂工藝解決方案。
按照涂裝設備種類劃分，目前國內常見的汽車車身自動噴涂解決方案可分為噴涂機器人和軟仿形自動噴涂機兩大類。
仿形噴涂機應用現場實景
噴涂機器人方案由于其具有適應能力強、柔性好、控制靈活等優點已經成為國內外大型汽車車身涂裝生產線上的首選設備，但其高昂的設備投資和龐大的使用成本卻讓許多汽車廠家望而卻步。對于一些中小規模的汽車涂裝線而言，軟仿形自動噴涂機不失為一個經濟適用的解決方案。
軟仿形自動噴涂是隨著汽車工業的發展而出現的高新技術設備。它是根據汽車，特別是轎車大批量生產的特點，把工業機器人技術、硬仿形自動噴涂機技術綜合、簡化而成的新型自動涂裝設備。相對于噴涂機器人方案，軟仿形自動噴涂機具有如下優點：
□ 投資成本低；
□ 噴漆室內占用空間小；
□ 室內通風量低，節約生產成本；
□ 示教方式簡便、直觀，調試周期短；
□ 由于機械主體通過密封帶與噴漆室隔離，日常維護的工作量小。
但是長期以來，國內市場上的汽車車身仿形自動涂裝設備都是被幾家國際知名廠商壟斷的。在北京機械工業自動化研究所機器人中心專家們多年的潛心研究下，于1999年成功研制出國產的第一套具有自主知識產權和多項專利技術的汽車車身軟仿形自動噴涂系統，填補了我國汽車涂裝領域的一項空白。該系統已在南京春蘭汽車有限公司卡車涂裝線上投入使用。北京機械工業自動化研究所的科研小組隨后又于2004年在原有技術基礎上開發出了新一代適應轎車涂裝工藝要求的軟仿形自動噴涂系統。下面就以某轎車廠的應用為例，介紹一下這套國產的車身噴涂軟仿形自動噴涂機解決方案。
1、技術分析
通常的轎車中涂線噴涂系統廣泛采用高壓靜電旋杯進行噴涂，面漆線噴涂系統則采用高壓靜電旋杯＋往復式噴槍＋高壓靜電旋杯的方式進行噴涂。使用往復式空氣噴槍的目的是為了使金屬漆的顆粒產生無序排列，以形成不同的光學效果。目前，最新的發展趨勢是應用改進了結構的旋杯代替噴槍，以達到相似的噴涂效果，并可大大提高油漆的利用率。最后一道高壓靜電旋杯用于噴涂罩光清漆，以提升車身色彩的豐滿度。
2、生產基本需求
□ 生產綱領：50000輛/年，設備年時基數3820h，雙班工作制；
□ 生產鏈速：中涂線1.74m/min，面漆線1.86m/min；
□ 輸送方式：地面反向積放鏈；
□ 設計通過最大外形尺寸：4500mm×1750mm×1350mm；
3、中涂線和面漆線工藝布置
□ 中涂線：準備室（安裝車型與顏色輸入裝置）→手工噴涂區→自動噴涂杯站→手工噴涂區；
□ 面漆線：準備室（安裝車型與顏色輸入裝置）→手工噴涂區→自動噴涂杯站→自動噴涂槍站→手工噴涂區→自動噴涂杯站→手工噴涂區。
4、轎車車身中涂、面漆噴涂系統構成
自動噴涂機分別應用在中涂線和面漆線，其系統構成如表1所示。
5、噴涂工作站構成
四杯站構成如表2所示，六槍站構成如表3所示。
每套伺服仿形噴涂系統配置一套伺服仿形頂噴機。頂噴機上配置1只靜電旋杯（杯站）或1組空氣噴槍（槍站），用于完成車身的水平面和前、后圍的自動噴涂作業。5個自由度分別為垂直運動、旋轉運動、噴槍往復運動、跟蹤運動和旋杯間距調整運動（杯站）。
每套伺服仿形噴涂系統配置一對伺服仿形側噴機，對稱地分置于輸送線兩側。在每個側噴機上配置1只靜電旋杯（杯站）或1組空氣噴槍（槍站），用于完成車身側面的噴涂作業。3個自由度分別為腕部擺動、腕部前后伸縮運動和垂直升降運動。
在連續的生產線上，頂、側噴機通過多軸的協調運動使噴具的位姿總能隨著車身表面的變化而變化，保持最佳的噴涂姿態，進而保證噴涂質量。
6、車身自動識別系統
通過一組非接觸式光電開關采集被噴涂車型的特征點，并把測得的信號傳送到車身自動識別控制單元，通過PLC進行信號分析、判斷。
7、輸送線跟蹤裝置
實時檢測輸送鏈的運行速度，系統對當前鏈速進行分析、判斷。當鏈速的變化超出系統允許范圍時，噴涂機停止運行并觸發報警，大大提高了系統的安全性。
8、工作區安全檢測裝置
在工作區的入口和出口分別安置有兩組光電檢測裝置，實時監控工作區入口和出口的狀況。在設備工作時，當檢測到有人員誤入噴涂工作區時，自動噴涂機停止工作并發出警報，以確保人員及設備的安全。
面漆線自動噴涂系統平面布置圖
9、噴具及控制單元
□ 四杯站配置4套日本Ransburg公司的MMB-11型靜電旋杯，在頂噴機上配置2套旋杯，在2個側噴機上各配置1套旋杯；
□ 六槍站在頂、側噴機分別配置2把Devilbiss自動空氣噴槍；
□ 每只旋杯或每組噴槍配有獨立的控制箱，對每只旋杯和噴槍的各個氣路、漆路進行控制；
□ 在每個工作站還配有一套噴具總控制系統，通過觸摸屏對工作站內各個旋杯、噴槍的技術參數進行設定，并對運行狀況進行監控；
□ 每只旋杯配置1臺FGP式伺服驅動齒輪泵；
□ MMB-11型靜電旋杯采用內置式高壓發生器，最大90kV；
□ 最大轉速為80000r/min（空載)；
□ 光纖轉速檢測；
□ 換色模塊采用CCV油漆換色閥組，具有適應范圍廣、油漆利用率高、防自污染性好和清洗換色快等優點。
10、工作站控制系統
中涂線自動噴涂系統平面布置圖
□ 整個系統分為兩級控制，即一臺上位機和兩臺下位機，兩臺下位機分別控制頂噴機和兩臺側噴機；
□ 頂、側噴涂機采用獨立的控制單元，結構清晰、控制靈活；
□ 下位機控制系統采用西門子S7-300系列PLC控制，上位機采用工控機控制；
□ 上位機與下位機通訊采用西門子Profibus總線通信；
□ 編程、監控和常用操作主要集中在上位機完成，人機界面采用工業組態軟件設計，使得應用過程更加人性化；
□ 新車型作業程序的編寫借助一個圖形界面完成，待操作員把各個運動段的數據填入表格，后臺程序會自動生成一個新的作業程序，過程簡單、直觀，大大提高了工作效率。
結語
由我國自主研發的該軟仿形自動噴涂系統方案具有技術成熟、投資較小、操作簡便、使用維護成本低等優點，在國內中、小型卡車、轎車生產線上得到了廣泛的推廣應用。由此可見，在今后較長的一段時間內，該軟仿形自動噴涂機方案在汽車車身涂裝方面還會有更加廣闊的應用空間。
