為提高汽車涂裝的品質和涂料的利用率，減少汽車噴涂過程中涂料對人的傷害，現在汽車涂裝普遍采用噴涂機器人進行噴涂，涂裝生產線基本實現了無人化自動噴涂。伴隨著人們對汽車產品需求的多樣化，單條生產線多車型、多顏色噴涂的混流化程度不斷提高，在一定的生產節拍內，需要盡可能減少機器人換色和清洗的時間，為保證噴涂質量，對于機器人換色和清洗的要求也越來越高。

  1、噴涂機器人換色及清洗原理

 1.1、噴涂機器人換色塊結構

  噴涂機器人換色是通過換色閥組實現的，換色閥組安裝在機器人的大臂內，比較靠近機器人的霧化器。換色閥組是由一塊塊換色塊集成的，每一個換色塊可轉換2種顏色，可根據現場需要來增減換色塊數目，每種顏色的涂料通過單獨的供漆管路連接到換色塊上。換色塊結構如圖1所示，A為油漆管路接口，C為壓縮空氣管路接口，D為換色塊上微閥，E為換色塊的公共通道。微閥D是換色塊上的重要組成部件，作用是控制油漆的走向，類似于開關的作用，其結構如圖2所示，在壓縮空氣作用下，微閥內彈簧向B方向運動，此時頂針打開，油漆可以從管路流入到公共管道。

 1.2、噴涂機器人換色原理

  當噴涂某一顏色時，控制C處壓縮空氣的電磁閥接收信號，此時氣控柜內兩位三通閥打開，釋放壓縮空氣由C處進入，微閥D在壓縮空氣作用下開啟，此顏色油漆由A處流入E處通道，然后經過穩壓器進入到齒輪泵，在高壓靜電及整形空氣的作用下，通過旋杯的離心力作用，使油漆霧化附著在車身表面。若此顏色不進行噴涂時，微閥不進行開啟，油漆在A處進入后，從另外一個接口流入到循環管路進行循環。每次噴涂完成后，E通道都需要用溶劑和壓縮空氣進行吹洗。

 1.3、噴涂機器人清洗原理 

  對于多色種噴涂作業，機器人采用自動換色系統，這種系統包括自動清洗和吹掃功能。換色塊一般安裝在離霧化器較近的位置，這樣可減少換色時間，滿足生產節拍需求。同時，清洗時浪費涂料也較少。自動換色系統由機器人控制，對于被噴車身的色種指令，則由總控系統給出。噴涂機器人在噴涂完一臺車身后需要對旋杯進行清洗和填充，且完成一定臺數車型噴涂（一般同色5臺，異色1臺）時進行管路清洗和填充，防止涂料附著在管壁上，或油漆由于晾干變成漆渣堵塞旋杯出漆孔，影響下一臺車的噴涂效果。一個完整的清洗程序應該包括循環管路清洗、旋杯清洗、循環管路填充、旋杯填充。

 1.3.1、循環管路清洗

  循環管路清洗主要是清洗換色閥組的公共腔、齒輪泵和換色閥組到霧化器之間的這段公共管路。循環管路清洗時主要開啟S1PVS（溶劑閥）、BYP1（齒輪泵旁通閥）等閥門，管路清洗完畢后清洗溶劑經過排放管路流回調漆間廢漆回收罐內，此時排放管路上的TRIG DUMP、TPVD等微閥是開啟狀態。其中BYP1是齒輪泵的旁通閥，因為齒輪泵的流量總是有限的，打開旁通，會使溶劑或油漆快速流動，達到快速清洗、快速填充的目的。

 1.3.2、旋杯清洗

  旋杯清洗主要是清洗霧化器部分，清洗溶劑不經過公共管路直接對旋杯內外進行清洗，此時TRIG SP1、TRIG EB、TRIG IB、TRIG P1等微閥開啟。杯頭清洗時，清洗溶劑直接排放掉。管路清洗和旋杯清洗完成后都需要用壓縮空氣進行吹掃，以期將管路和霧化器內的清洗溶劑吹掃干凈。由于微閥開啟一次最少需要0.2 s，因此在設定清洗和吹掃時間時，每一個過程不能低于200 ms，清洗過程中只有相應的微閥打開，其余微閥均處于關閉狀態。

 1.3.3、顏色填充

  循環管路填充就是對換色閥組的公共腔和換色閥組到霧化器之間的公共管路用將要噴涂的顏色涂料進行填充。循環管路填充時，S1 PVx、BYP1、TRIG P1閥門開啟。旋杯填充主要是對霧化器部分進行涂料填充，此時S1 PVx、TRIG P1閥門開啟。填充不僅要求能夾帶出管路和旋杯內殘留的溶劑，還要求機器人在噴涂下一臺車身起槍處噴涂出合格的油漆。

  2、換色和清洗引起的問題

 2.1、機器人噴涂時混色

  混色是指機器人在噴涂當前顏色時噴出的漆里含有其他顏色涂料，噴涂部位出現色差，車身前蓋在噴涂珠光白顏色時混入紅油漆。造成混色的原因可以分為兩類，一類是清洗程序設置問題，一類是設備故障。

 2.1.1、因清洗程序設置引起的混色問題

 1）長清洗程序引起的混色

  從程序上對機器人進行設定：換色時，機器人進行循環管路清洗、旋杯清洗；噴涂下一臺車身前進行管路填充、旋杯填充，即我們常說的長清洗。如果清洗換色程序設定機器人在換色時管路清洗或填充時間不夠，管路中就會殘留上一臺車身的油漆，在填充下一臺車身顏色時不能把管路中的廢漆都排出來，噴涂時就會發生混色。珠光白顏色對設備和施工環境很敏感，極易受施工條件影響而發生變化，噴涂時易發生混色現象。尤其前面車身為經典紅、珠光黑等深顏色車身時，混色更易發生。通過調節循環管路清洗時間、清洗溶劑流量、壓縮空氣吹掃時間，在生產節拍內增加清洗和吹掃時間，可有效緩解珠光白混色。

 2）短清洗程序引起的混色

  如果噴涂同一種顏色，不進行換色，只對旋杯進行清洗，不進行管路清洗；噴涂下一臺車身時也僅對旋杯進行填充，不進行管路填充，即所謂的短清洗。如果旋杯清洗不干凈，旋杯內部通道或者旋杯外面就會殘留上一臺車身顏色的油漆，在噴涂下一臺車身時，很容易將旋杯上殘留的油漆噴涂在下一臺車身上造成混色。

 3）清洗程序優化

  為了得到更好的清洗效果，在連續噴涂5臺同種顏色的車身后也進行長清洗，同時在程序上可以設定清洗和吹掃交替進行，不斷地重復此過程，為了更好地清洗齒輪泵，在程序設定上可以把旁通BYP1關閉，專門用來清洗齒輪泵，如果旁通BYP1開啟的話，溶劑大部分從旁通進入公共管路，流經齒輪泵的流量較小，清洗效果較差。清洗齒輪泵時流量設定要小一些，流量太大的話，在齒輪泵部位會憋壓，產生報警，清洗其他部分時設定為開啟狀態。旋杯清洗時可設定分別對杯內、杯外進行清洗，清洗后進行吹掃，這樣效果要優于同時清洗。通過自身程序優化，不用更改現有設備，方便快捷，成本低；但是同樣受現場設備局限，更改空間較小。

 2.1.2、因設備故障引起的混色

  由于機器人與換色、清洗相關的微閥或單向閥等損壞，導致機器人換色、清洗程序不能正常執行，混色就會發生。如換色塊上某種顏色的微閥不能正常關閉，油漆在壓力的作用下會不斷地流出，相當于常開，該顏色的油漆不斷地混入當前噴涂的車身上，導致混色。清洗過程中如果存在微閥開關延遲、閉合不嚴的情況，如TRIG DUMP、TPVD、TRIG EB、TRIG IB、TRIG P1等微閥中的1個或幾個不能正常開啟時，清洗過程就不能夠正常進行，管路中很容易殘留上一臺車身的余漆，如果下一臺車身顏色和上一臺車身顏色不同，在噴涂下一臺車身時，機器人第一槍噴涂中會攜帶有管路中的余漆，造成下一臺車身在第一槍的噴涂位置混色。

更換噴涂機器人的微閥可避免混色發生，但微閥價格昂貴，設備維護費用大大增加。為解決管路殘留，保證噴涂質量，我們可以對機器人提前設定好預噴涂軌跡和參數，讓機器人在噴涂第一槍時噴涂在車身外面，排放掉管路中殘留的余漆和清洗溶劑，然后開始對車身進行噴涂，這樣既能避免混色，又能減少機器人微閥更換頻率，降低設備維護費用。

  2.2、噴涂中夾帶清洗溶劑導致縮孔

 2.2.1、清洗不徹底導致縮孔

  機器人清洗完成后，如果管路或者旋杯上清洗溶劑沒有被壓縮空氣吹掃干凈，就會殘留在管壁或者旋杯上，在噴涂過程中，噴涂涂料就會夾帶著清洗溶劑一塊噴涂在車身上，如果清洗溶劑含量過大，漆膜就會出現縮孔。由于涂裝生產線多采用不同的材料廠家供貨，所利用的清洗溶劑和涂料可能不是同一廠家，在噴涂過程中，如果噴涂涂料中夾帶的清洗溶劑含量過大，就極易產生縮孔，這種縮孔多發生在開始噴涂的位置，對顏色取向性大。增加清洗時壓縮空氣吹掃時間、減少清洗溶劑流量可有效緩解此類縮孔。

 2.2.2、噴涂中溶劑泄露導致縮孔

 1）微閥損壞導致清洗溶劑泄露

  換色閥組上的微閥開關頻次壽命是一定的，如果清洗程序設定的每次清洗、吹掃動作時間過短，重復次數過多的話，導致微閥開關頻次太大，容易引起微閥磨損，造成噴涂質量問題，且每次清洗、吹掃時間過短，微閥啟動會有一定的延遲，清洗效果不好。如果清洗溶劑微閥或者排放管路微閥損壞，存在泄漏，在機器人噴涂過程中，清洗溶劑也會噴涂在車身上導致縮孔產生。

 2）清洗溶劑泄露產生縮孔

  某轎車清洗溶劑采用BASF的SOV13清洗溶劑，紫晶檀顏色選用的是立邦品牌，由于立邦和BASF涂料的樹脂體系差異較大，導致紫晶檀顏色在噴涂過程中，如果存在溶劑泄露的情況，紫晶檀顏色特別容易產生露底縮孔。開始階段發生縮孔部位多集中在發動機蓋、行李箱蓋部位，位置較固定，色漆一站噴涂后即能發現縮孔，縮孔中心有白心；車身側面未發現縮孔，其他顏色車身也未發現縮孔，通過對紫晶檀顏色噴板做縮孔試驗，發現當清洗溶劑含量達到一定值后，試驗板上有露底縮孔。因此初步判定車身縮孔是由于機器人清洗溶劑閥損壞導致溶劑泄露造成的。更換噴涂平面機器人的溶劑清洗閥后，露底縮孔消除。根據以往經驗和此次縮孔狀態，判定是由于色漆機器人清洗溶劑微漏，改變了油漆的表面張力所造成的。

 2.3、排放管路清洗不凈產生高壓報警

  機器人在換色時需要進行循環管路清洗，清洗后的溶劑會經排放管路回收到調漆間廢溶劑回收罐內。如果清洗后排放管路清洗不干凈或者壓縮空氣吹掃不干凈，排放管路的管壁掛漆就較多，這樣就會形成電流回路，從而形成漏電流，當漏電流過大時就會造成高壓報警。高壓報警一般不能通過復位進行解決，且容易擊穿一些管路接頭，造成噴涂問題。有時為避免排放管路清洗不凈，有些設備廠家設置清洗程序時，清洗溶劑直接排放到廢漆處理系統而不進行回收。如果直接排放掉，不僅不利于環保，而且增加廢漆處理成本。較為科學的處理方法是，噴涂機器人完成清洗后，清洗溶劑經排放管路進行回收，在程序中設置單獨對排放管路進行清洗和吹凈，防止排放管路內壁掛漆。

 2.4、旋杯清洗不凈產生甩漆點

  在噴涂完一臺車身后，無論機器人在噴涂下一臺車身時是否換色，都要進行旋杯內外清洗。如果旋杯清洗時間不夠或者旋杯清洗溶劑量不足的話，杯帽上會殘留上一臺車身的油漆，晾干后變成漆渣，在噴涂下一臺車身時，漆渣隨噴涂油漆掉落在車身上，極易產生甩漆點。如果噴涂的下一臺車身顏色和前面車身顏色不同，甩漆點目視明顯。且這種甩漆點經烘干后，打磨困難，增加工時和砂紙定額。較為有效的方法是，清洗程序中一定要合理分配旋杯內外清洗的時間和清洗溶劑的消耗量，保證旋杯清洗效果。

  對于換色清洗產生的各種噴涂缺陷，種類繁多，需要深入分析。近年來，隨著機器人噴涂技術的不斷發展，以及機器人制造水平的不斷提高，換色清洗消耗的時間也逐漸縮短，微閥使用壽命不斷提高，涂料浪費量逐漸減少，清洗效果不斷得到增強。