汽车车身部件的涂装方法及装置

摘要

本发明特别涉及一种汽车车身部件（9）的涂装方法，该方法包括在所述部件（9）上喷涂第一组分、让该第一组分在所谓的“晾干”阶段期间在该部件上张紧、然后在所述部件（9）上喷涂第二组分的步骤，所述部件（9）被机器人机械手（5）在两个喷涂步骤期间移动至固定的喷涂器（27、27'、27"）前，并在晾干阶段期间移动至晾干加速器（12）前。本发明还涉及一种涂装室，其包括：至少一个固定的喷涂器，用于将涂料组分喷涂在由存在于该涂装室内的机器人机械手（5）的臂所运送的部件（9）上；以及所述部件（9）的晾干加速器，所述晾干加速器被布置在所述涂装室内，使得所述部件（9）在被同一机器人机械手（5）夹持的情况下能进入该加速器的活动区。

权利要求

1.一种汽车车身部件的涂装方法，该方法包括在所述部件上喷涂第一组分和让该第一组分在所谓的“晾干”阶段期间在该部件上张紧的步骤，其特征在于，在该晾干阶段的至少一部分时间内，所述部件被机器人机械手移动至晾干加速器前。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述晾干步骤之后在所述部件上喷涂第二组分。

3.根据权利要求1和2之一所述的方法，其中，所述晾干加速器是鼓风机，其使得在所述喷涂步骤期间所述部件上方的鼓送空气的速度高于所述部件周围的空气的速度。

4.根据权利要求1至2之一所述的方法，其中，所述晾干加速器是热空气和/或干燥空气的鼓风机。

5.根据权利要求1至2之一所述的方法，其中，所述晾干加速器是紫外线光源或红外线光源。

6.根据权利要求1至2之一所述的方法，其中，让所述机器人机械手在所述晾干加速器工作期间移动所述部件，以将所述部件的整个涂装表面暴露给所述晾干加速器。

7.根据权利要求1至2之一所述的方法，其中，所述晾干加速器是部件支架，用于插在所述部件与所述机器人机械手的臂之间，所述支架具有与所述部件的未涂装部分的接触面，这些接触面配备了加热装置。

8.根据权利要求1至2之一所述的方法，其中，所述部件被所述机器人机械手在所述喷涂步骤中的至少一个喷涂步骤期间移动至涂料组分的喷涂器前。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述喷涂器是固定的。

10.一种涂装装置，其特征在于包括：至少一个喷涂器，用于将涂料组分喷涂在部件上；机器人机械手；以及所述部件的晾干加速器，所述晾干加速器被布置得使所述部件在被所述机器人机械手夹持的情况下能进入该晾干加速器的活动区。

11.根据权利要求10所述的涂装装置，其中，只有当所述机器人机械手的臂将所述部件放置在所述晾干加速器的活动区内时所述晾干加速器才工作。

12.根据权利要求10和11之一所述的涂装装置，包括舱室，所述机器人机械手位于该舱室内，在该舱室内所述机器人机械手用于将待喷涂的部件置于所述喷涂器前，然后再将所述部件置于所述晾干加速器前。

13.根据权利要求10至11之一所述的涂装装置，其中，所述喷涂器是固定的。

说明书

汽车车身部件的涂装方法及装置

[0001] 本发明涉及汽车车身部件涂装领域。

[0002] 汽车部件的涂装常常是在涂装线上完成的，涂装线是其中运送多个待涂装部件的悬挂滑轮组列队通过一系列工位的装置。这样，涂装线可能包含以下一系列工位：

[0003] -火焰处理；

[0004] -喷涂底漆；

[0005] -如果底漆使用了水作为溶剂（这时称之为“水性”产品，否则称之为“溶剂型”产品），则可能需要烘干；

[0006] -喷涂色浆（base）；

[0007] -如果色浆为水性产品，则可能需要再次烘干；

[0008] -喷涂清漆；

[0009] -加热烘干。

[0010] “底漆”、“色浆”和“清漆”所指称的产品也被称作“涂料组分”。

[0011] 在相距一定距离的两工位之间传递部件需要一定的转运时间。可利用这段时间来让刚喷涂的产品在部件表面上分布得均匀。这就是大家所说的产品的“张力”，其是尚未变干的产品涂层中的表面张力平衡的结果。同时，溶剂（无论是否是水）蒸发，这使喷涂的产品液态性降低并凝固，但依然保持了涂层的张紧状态。该组合了张力和溶剂蒸发的阶段一般被表示为“晾干”（“flash off’’）。这个阶段紧接在每个喷涂（底漆、色浆、清漆）阶段之后且在上述的后续阶段之前。其时长可以根据需要通过延长喷涂工位与下一工位之间的悬挂滑轮组的路程来调节。

[0012] 采用其它涂料组分技术，例如网状结构的涂料组分，那么溶剂蒸发就将与形成网状结构的阶段结合。这时，将产品暴露在红外线或紫外线系统的照射下，以便同时触发涂层中的产品形成网状结构和张紧。旨在使产品张紧的同时还使其形成网状结构的这一阶段对应于“晾干”。

[0013] 在本说明书的下文中，将紧接在喷涂后且在上述的后续工位之前对涂料组分进行的操作统称为“晾干”。因此本发明所说的“晾干”要么指表面张紧与解溶剂化的组合，要么指表面张紧与形成网状结构的组合，要么指表面张紧与其他任何能使张紧产品固化的操作的组合。

[0014] 本发明尤其涉及舱室型的涂装装置，其与涂装线的区别在于其中的部件并非由历经一系列工位的悬挂滑轮组运送，而是由机器人机械手运送，且机械手在固定在涂装室内的一个或多个喷涂器前方移动部件。由于喷涂器是固定的，因此能更好更经济地实现对待喷涂的涂料组分的输送和对喷射出涂料微粒的气流的控制。

[0015] 在这种更紧凑的装置中，部件因此可以非常快速从一种组分的喷涂阶段来到下一组分的喷涂阶段（比如底漆的喷涂阶段到色浆的喷涂阶段），而没有留下足够的时间供第一层完成晾干。

[0016] 对于这个问题，类似于涂装线中延长两工位之间的路程来获得足够的晾干时间，最明显的解决办法就是：将部件置于等候区，甚至置是相邻的另一舱室内，以使其紧接在喷涂第一种组分后有时间完成晾干；然后，在这段晾干时间内接着用机器人处理另一部件（这就是部分或全部利用隐蔽时间的处理）。这样，机器人的占用得到最大化，这通常也是如此昂贵的投资的最佳利用方式。

[0017] 不过，本发明人实施了在晾干期间机器人对部件的操作试验并且证实了：与所设想的相反，将部件放置在等候区并不一定最佳。

[0018] 本发明还涉及涂装线，其中延长相继的涂料组分喷涂工位之间的距离无法避免在空间占用方面造成的很大不便。

[0019] 因此，本发明的目的在于一种汽车车身部件的涂装方法，该方法包括在部件上喷涂第一组分和让第一组分在所谓的“晾干”阶段期间在部件上张紧等步骤，其特征在于，在晾干阶段的至少一部分时间内，部件被机器人机械手移动至晾干加速器前。

[0020] 因此，本发明归结于在部件晾干期间利用机器人来加速晾干。

[0021] 在一种优选实施方式中，在晾干步骤之后可在部件上喷涂第二组分。

[0022] 如果喷涂第三组分，可以在第二喷涂和第三喷涂之间、甚至在第三喷涂之后安排新的晾干步骤。

[0023] 晾干加速器可以采用干燥空气发生器、热空气发生器、风扇及其组合，以引发脱水作用（损耗水分）或解溶剂化作用（损耗溶剂而非水分），或者采用紫外线光源或红外线光源以引发涂料组分形成网状结构。

[0024] 晾干加速器也可以是鼓风机，其使得在喷涂步骤期间，部件上方的鼓送空气的速度高于部件周围的空气的速度。

[0025] 涂料的第一组分可以是底漆或色浆。第二组分可以是色浆或清漆。

[0026] 在本发明的一种具体实施方式中，让机器人在晾干加速器工作期间移动部件，以将部件的整个涂装表面暴露给该晾干加速器。机器人因此致力于通过允许部件与加速器正对的最佳暴露，来减少晾干的持续时间，因此该加速器的活动区可以有限。因为使用了机器人，所以可以采用非常局部化的、体积不大的、便宜且节能的晾干加速器。

[0027] 在本发明的另一种实施方式中，晾干加速器是部件的支架，该支架位于部件和机器人机械手的臂之间，所述支架具有与部件未涂装部分的接触面，这些接触面配备了加热装置。

[0028] 在本发明的另一种具体实施方式中，在其中至少一个喷涂步骤中，机器人机械手在涂料组分喷涂器前移动部件。在这种情况下，本发明适用于其中机器人机械手在一个或多个喷涂器前移动部件的舱室型的涂装装置。

[0029] 在涂装线的情况下，机器人使得可以避免延长两个涂料组分喷涂工位之间（例如，底漆和色浆之间，或者色浆和清漆之间）的部件路程。如果要将被设计用于喷涂基于非水性溶剂的组分的涂装线改装成喷涂水性组分的涂装线，则可能遇到这种情况，因为这时相继两个工位之间的晾干时间应该会增加。

[0030] 有利地，喷涂器是“固定”的，这可以指：

[0031] -或者其固定在支架上，并保持恒定不动；

[0032] -或者其在两个喷涂步骤之间可以移动，但在喷涂期间不动，并且为了简化引导方法起见，其移动通常限于转动；

[0033] -或者其在喷涂期间可以转动，以使其朝向适应于部件的扫描方向，从而使涂料的“冲击”（指“喷射束”在部件上喷射出的“喇叭状”方向上的区域）能适应部件相对于喷涂器的运动（例如，涂料冲击的最大维度与部件的扫描方向相垂直通常较为优选）。

[0034] 换言之，按照本发明，喷涂器即使具有多种运动的可能性也被视为是固定的，因为其运动仅限于朝向的运动，从而与可以在待喷涂部件前将其移动以使其扫描整个部件的移动的喷涂器并不相同。

[0035] 本发明的又一目的在于一种涂装装置，其特征在于包括：

[0036] -至少一个喷涂器，用于将涂料组分喷涂在部件上；

[0037] -机器人机械手；以及

[0038] -部件的晾干加速器，其被布置得使部件在被机器人机械手夹持的情况下能进入该加速器的活动区。

[0039] 在一种实施方式中，只有当机器人机械手的臂将部件放置在所述加速器的活动区内时加速器才工作。

[0040] 在本发明的一种具体实施方式中，涂装装置包括舱室，机器人机械手就位于该舱室内，在该舱室内机器人用于先将待喷涂部件置于喷涂器（喷涂器优选地是固定的，其含义见上文所定义）前，然后再将部件置于晾干加速器前。

[0041] 为了更好地理解本发明，现参照所附示意图说明本发明的一种实施方式，该实施方式仅作为示例给出而绝非限制性的，附图中：

[0042] -图1为喷涂室的透视图；

[0043] -图2是图1的喷涂室的顶棚的仰视图。

[0044] 首先，为了解释本发明的意义，需要强调的是本发明与较传统的方案不同，较传统的方案为了在两次涂料组分喷涂之间给部件留出晾干时间，会将刚喷涂过的部件置于等候区。

[0045] 然而，让部件在等候区进行晾干，一方面则意味着会显著增加机器人的工作（例如：将第一部件放置在等候区、将第二部件放置在等候区、去取回第一部件、去取回第二部件等），另一方面则意味着留给等候区的设备面积和投资（例如：配备装置的第二舱室、通风系统和与喷涂室的受控通信隔舱）。

[0046] 上述论证被汇总在下文的对比中，其概括了机器人在喷涂三种涂料组分（底漆、色浆和清漆）的两种假设下实施的操作和路线：

[0047] -并行处理两个部件，即在喷涂部件2期间暂时存放部件1以便部件1进行晾干，反之亦可；以及

[0048] -顺序处理两个部件，即对部件1进行喷涂和晾干，然后对部件2进行喷涂和晾干。

[0049]

[0050]

[0051]

[0052] 如果不按本发明的顺序处理，而是并行处理两个部件以给每个部件留出在等候区的晾干时间，则会额外地执行加了下划线的那些操作。

[0053] 可见，将部件放置在等候区需要机器人额外的18个操作。

[0054] 由于本发明，不但避免了这额外的18个操作，而且还减少了两次喷涂之间的晾干时间，这得益于使用了机器人的臂来将部件放置在晾干加速器前。

[0055] 图1中示出了喷涂室，其包括竖直隔墙1、顶棚（未画出）和地面3，地面3的格栅部分3a对应于进气口。

[0056] 地面3支承机器人机械手5，该机械手5具有活动臂7，活动臂具有6个自由度。这种机器人在汽车工业中应用广泛，在此不再赘述。例如，FANUK公司的P250型号就适用于实施本发明。机器人运送大尺寸部件，在此为保险杠壳9。

[0057] 臂7的端部带有“万能”夹持器11，因为它无需特别调整就可用于同一生产厂家的多个不同部件。于是，同时生产的2个或3个不同型号的保险杠壳都可以由该机器人操纵，而无需在两个部件之间之间调整夹持器。只有在需要准备操纵其他生产厂家的其他部件时，才需要调整夹持器。

[0058] 得益于万能夹持器11，活动臂7能够将保险杠壳9置于3个喷涂器27、27'、27"中的任一喷涂器之前，这三个喷涂器被放置得离喷涂室的顶棚一定距离，并分别由管道29为其供应底漆、色浆和清漆。喷涂器27、27'、27"是固定的，并被定位得使部件的待喷涂部分能够放置得与其相对。

[0059] 各个喷涂器27、27'、27"所喷射的涂料组分液滴流是由喷涂器从上往下竖直喷射到保险杠壳上的。所以，该流的方向与格栅3a的进气流方向是一致的，与重力（万有引力）也一致。这于是获得了针对在保险杠壳的整个待喷涂表面上进行均匀喷涂的最优条件。

[0060] 待喷涂表面是保险杠壳9的外表面。其被覆盖一层均匀的底漆、色浆、然后是清漆，这得益于臂7移动保险杠壳9，以将该表面的各待喷涂部分置于正确的距离并保持恰当的暴露时间。

[0061] 第一喷涂器27是喷雾器，比如ITW生产的AGMD，它可以喷射用于聚丙烯的双组分导体底漆类型的底漆。第二喷涂器27'和第三27"喷涂器是转钵式喷雾器，例如ABB生产的RB1000或者SAMES生产的PPH607，在涂装领域都很知名。它们可以分别喷涂聚酯类单组分型的色浆和丙烯基双组份型的清漆。

[0062] 图2上可见喷涂室的顶棚5，在喷涂器（其位置用虚线表示）附近布置有格栅25，供来自干热空气鼓风机12的空气通过，其相对湿度约为20%、温度约为45°C，用于对部件的喷涂了3种涂料组分中的每一种之后的晾干进行加速。

[0063] 机器人5将部件在鼓风机12前停留60秒时间。

[0064] 由于在鼓风期间部件由机器人5保持，所以可以对部件在格栅25前的朝向和位置进行调节以使部件9的整个涂装表面接触到热空气，从而优化热空气对溶剂（或水）的蒸发效果。换言之，机器人本身也能够致力于通过提高晾干加速器的效率来减少晾干时间。

[0065] 由于对晾干时间的优化，根据本发明的方法不需要在晾干时放置部件，这获得了显著的优点。

[0066] 本发明的另一优点在于囊括于单个舱室的涂装装置的紧凑性。

[0067] 当然，上述实施方式不具备任何限制性特征，可以对其进行各种期望的改动，而不会超出所附权利要求所限定的范围。