喷涂机器人又称为喷漆机器人，是可进行自动喷漆或喷涂其他涂料的工业机器人。由于喷涂工序中雾状涂料对人体的危害很大，并且喷涂环境中照明、通风等条件都不好，因此在喷涂作业领域中大量使用了机器人。使用喷涂机器人，不仅可以改善劳动条件，而且还可以提高产品的产量和质量、降低成本。与其他工业机器人相比较，喷涂机器人在使用环境和动作要求方面有如下特点：

（1）工作环境包含易燃、易爆的喷涂剂蒸气。

（2）沿轨迹高速运动，轨迹上各点均为作业点。

（3）多数被喷涂件都搭载在传送带上，边移动边喷涂。

因此，对喷涂机器人有如下的要求：

（1）机器人的运动链要有足够的灵活性，以适应喷枪对工件表面的不同姿态的要求。多关节型运动链最为常用，它有五至六个自由度。

（2）要求速度均匀，特别是在轨迹拐角处误差要小，以避免喷涂层不均匀。

（3）控制方式通常为手动示教方式，示教最能保证喷涂均匀不留死角。

（4）一般均用连续轨迹控制方式。

（5）要有防爆机构，使电气元件的火花不会接触到工作环境中掺和有喷涂剂蒸气的空气。

（6）喷涂机器人一定要接地，喷涂机器人一定要套有喷涂机器人防护服。

（一）喷涂机器人系统的基本组成

喷涂机器人是利用静电喷涂原理来工作的。工作时静电喷枪部分接负极，工件接正极并接地，在高压静电发生器高电压作用下，喷枪的端部与工件之间形成一静电场。涂料微粒通过枪口的极针时因接触带电，经过电离区时再一次增加其表面电荷密度，向异极性的工件表面运动，并被沉积在工件表面上形成均匀的涂膜。典型的喷涂机器人工作站一般由喷涂机器人、喷涂工作台、喷房、过滤送风系统、安全保护系统等组成。图6－32所示为一喷涂机器人工作站。喷涂机器人一般由机器人本体、喷涂控制系统、雾化喷涂系统三部分组成，如图6－33所示。喷涂控制系统包含机器人控制柜和喷涂控制柜。雾化喷涂系统包含换色阀、流量控制器、雾化器、喷枪、涂料调压阀等，其中调压阀主要是实现喷枪的流量和扇幅调整，换色阀可以实现不同颜色的喷涂以及喷涂完成后利用水性漆清洗剂进行喷枪和管路的清洗。

图6－32　喷涂机器人工作站

1—喷房；2—配气盘；3—机器人控制柜；4—安全围栏；5—示教器；6—变位机

图6－33　喷涂机器人(www.daowen.com)

1—自动混气喷枪；2—换色阀；3—涂料调压阀；4—机器人本体；5—喷涂控制柜；6—机器人控制柜

1.喷涂机器人的基本性能

喷涂机器人主要有液压喷涂机器人和电动喷涂机器人两类。采用液压驱动方式，主要是从安全的角度着想。随着交流伺服电动机的应用和高速伺服技术的进步，喷涂机器人已采用电驱动。为确保安全，无论何种类型的喷涂机器人都要求有防爆机构。喷涂机器人一般为六自由度多关节型，其手腕多为3R结构。示教有两种方式：直接示教和远距离示教。远距离示教系统具有较强的软件功能，可以在直线移动的同时保持喷枪头姿态不变，改变喷枪的方向而不影响目标点。还有一种所谓的跟踪再现动作，只允许在传送带保持静止状态时示教，再现时则靠实时坐标变换连续跟踪移动的传送带进行作业。这样，即使传送带的速度发生变化，也能保持喷枪与工件的距离和姿态一定，从而保证喷涂质量。

2.换色阀系统结构与工作原理

喷涂机器人换色主要通过换色阀组来实现。换色阀（Color Change Value，CCV）系统主要安装在机器人大臂内，比较靠近机器人雾化器。换色阀组是由一个个换色块集成的，每一个换色块可以转换两种颜色，可根据需要增减换色块数目，每种颜色的涂料通过单独的供漆管路连接到换色块上。

3.静电喷枪

静电喷枪是现代化工业喷涂设备的基础产品。在涂装工艺流水线里，静电喷枪就是担任表面处理最核心设备的主体，它通过用低压高雾化装置以及静电发生器产生静电电场力，高效、快速地将涂料喷涂至被涂物的表面，使被涂物得到完美的表面处理，故它既是涂料雾化器又是静电电极发生器。

喷枪按其用途可分为手提式喷枪、固定式自动喷枪、圆盘式喷枪等；按带电形式分为内带电枪和外带电枪；按其扩散机构形式可分为冲突式枪、反弹式枪、二次进风式枪、离心旋杯式枪等。

（二）喷涂机器人的应用实例

中国一拖集团有限公司在对国内汽车和农机行业底盘涂装技术调研基础上，从涂装工艺、设备、质量控制等方面进行了专项研究与生产测试，对原涂装工艺进行了全面改进和提升，采用2C2B（2次涂装，2次烘烤）整体底盘涂装工艺，研制开发了大型拖拉机底盘机器人自动喷涂集成系统。该工作站主要由喷涂机器人及其控制系统、集中供漆混气喷涂系统、集中供漆循环系统、喷涂室、积放链机运系统、工件识别控制系统等组成。系统布局如图6－34所示。

该系统包括四台FANUC喷涂机器人P－250iA／15、四个机器人控制柜（RC）、四个喷涂控制柜（PCE）、一个系统控制柜（SCC）、两个接近开关、一个安全门开关、一对安全检测光电管、一个手动输入装置等，如图6－35所示。

图6－34　大型拖拉机底盘机器人自动喷涂系统

1—机器人；2—喷涂室；3—积放链机运系统；4—集中供漆混气喷涂系统；5—控制系统

图6－35　喷涂机器人系统布局

1—系统控制柜；2—安全门开关；3—安全检测光电管；4—手动输入装置；5—RFID读写器；6—旋转编码器；7—积放链；8—喷涂机器人；9—机器人控制柜；10—喷涂控制柜