新型機器人涂裝系統擁有非常先進的技術，不僅可以對車輛的內外表面進行全自動的噴涂，而且能保證極高的涂裝質量。目前，涂裝系統的絕緣性已經發展到可以讓水性基的油漆進行直接上電式噴涂，并可對車輛內部進行靜電噴涂。然而由于具備了眾多新的先進功能，設備必然會變得非常復雜，需要訓練有素的工作人員進行操作和維護，這就使新設備的推廣變得困難重重。由此誕生了新型機器人涂裝系統，可以同時實現提高生產效率和降低復雜程度的雙重目標。
瘦身——機器人的運動軸簡化
提到涂裝機器人必然要談到它的運動軸和相關性能，包括是否容易進入噴涂位置，在已有的噴涂間里安裝是否方便合算，占用空間大小和是否節約生產成本等。涂裝機器人既可以應用于工件靜/動的噴涂模式，也可以應用于工件移動的噴涂模式。在前種模式中機器人必須增加一個運動軸，在后種模式中由于車體連續地通過噴涂區，機器人不需要另設運動軸。
出于這個原因，不包括七軸的機器人成為杜爾公司訂單的主流，這種機器人不但可以減少業主的投資成本，還在很多方面降低了設備的復雜程度，簡化了運動控制系統的編程，去除了故障率較高的可移動電纜，維護工作也變得簡單了。
圖1 以移動模式工作的機器人涂裝站，由兩臺懸掛的機器人進行外表面噴涂
圖1中，手軸部分可以選擇用兩軸而不是三軸，來連接產生勻稱的霧化噴涂扇面的高速旋轉的霧化器設備，這樣不僅簡化設備結構，而且只需要兩個軸的驅動系統。
采用集成式換色技術
新型機器人涂裝系統擁有的先進應用技術也具有提高效率的巨大潛力，其中一個就是減少換色時的損失。如今，換色裝置與霧化器在技術和應用上的差距越來越小，如何實現進一步的節能降耗？人們采用了把換色裝置整合在霧化器里的方法。
杜爾公司生產的用于涂裝車身的EcoBell2系統就應用了集成式換色技術。該系統采用EcoBell2 ICC型霧化器（見圖2），在這種霧化器中安裝了集成式換色裝置，這個裝置可以轉換7種顏色，每種顏色的涂料都通過一個單獨的計量泵供應。這些計量泵不需要清洗，所有的計量泵通過一個氣動切換離合器連接到伺服馬達上，這樣這個多泵的系統實際上只需要一個伺服馬達。如果系統需要的顏色超過7種時，還可以外接附加的換色裝置。
圖2 帶集成式換色裝置的新型霧化器（左）和外部的上電系統（右）
采用集成式換色系統可以在換色過程中大幅度減少涂料和清洗劑的消耗，這樣做雖然稍微增加了設備的復雜程度，但與其帶來的好處相比是微不足道的。采用普通霧化器換色時一般要消耗40ml涂料，采用新型霧化器更換涂料時其消耗量可以降到6ml，這不僅使涂料的消耗量降低了85%，還使清洗劑的消耗量有了同樣程度的降低。
在此我們以有8個涂裝機器人的色漆底漆站為例，估算一下集成式換色技術在實際生產過程中的效益。如果采用傳統的換色系統每換一次色要消耗近320ml涂料，而涂裝一個車體所用涂料的總量約為1040ml（以涂裝面積9m2計算，體積固化比為25%，著漆率為75%），這就是說換色過程中的涂料消耗超過了噴涂用涂料的30%。這樣，顏色的使用頻率和顏色的多少就決定了換色的損失，如果想在不采用新型EcoBell2 ICC系統的情況下把換色的損失降低一半，就必須將著漆率在現在的基礎上再提高15%，顯然這樣高的比例用目前的技術是根本達不到的。
在降低涂料消耗的同時，集成式換色系統還能把換色的時間從12s減少到6s，減少了一半的時間。這就意味著能縮短涂裝每個工件的周期，據統計這相當于增加了5%的生產力。如果一個工廠每小時涂裝30臺車輛，每天工作20h，那么每天就能多涂裝30臺車輛。新型霧化器在巴塞羅那的尼桑公司已得到使用（見圖3）。
圖3 巴塞羅那的尼桑公司使用了新型霧化器
提高內噴和細節噴涂的著漆率
雖然采用靜電旋杯噴涂車內表面比空氣噴槍噴涂提高了著漆率，但水基涂料運用靜電噴涂必須保證設備的電絕緣性，這就大大增加了設備的復雜程度和成本。由于這個原因，很多生產廠家不得不放棄了靜電噴涂技術，著漆率又降回到傳統空氣噴槍的水平。
采用新型鐘形旋杯式霧化器和定形氣流環技術能很容易地聚集噴射的涂料，大幅度提高著漆率，使氣動霧化器以一種全新的方式工作。杜爾公司的EcoBell系列產品（見圖4）用于內噴涂生產時平均提高著漆率15%，已經成功應用于很多項目中。采用這種霧化器時不需要靜電加電和系統絕緣，設備相對簡單很多。
圖4 EcoBell2 HD型霧化器可用于靜電或非靜電式內部噴涂
提高噴涂的著漆率不僅能降低涂料的用量，而且由于減少了噴涂過程中的“不粘附噴涂物”，生產環境變得更為清潔，這在環境保護越來越重要的今天顯得猶為重要。此外設備的清洗間隔時間也可以延長，又進一步提高了生產效率。
圖5 EcoBell2 HD新型霧化器噴涂塑料裝飾件時能達到很高的著漆率
聚集噴射涂料的特點使EcoBell2 HD型霧化器還可以應用于其他場合，如噴涂塑料的裝飾部件（見圖5），這種部件往往形狀復雜，而且只有很小的面積需要噴涂。由于這種霧化器具有高度的靈活性，所以能夠適應部件復雜的外形，有效地進行噴涂。圖6所示曲線表示在汽車發動機的機艙內噴涂時霧化器的運動軌跡。
圖6 曲線表示霧化器的運動軌跡
結語
以上這些例子說明了采用機器人涂裝系統時如何能夠在盡量降低設備復雜程度的條件下提高生產效率。以一個每天涂裝1000臺車體的工廠為例，以每個車體的涂裝面積為9m2計算，如果生產效率提高1%就意味著每臺車體降低成本30元，這還不包括減少設備維護量所帶來的節約。
