工业机器人在汽车仪表板生产中的应用

岳立新

摘 要：本文介绍了工业机器人在汽车内饰件仪表盘领域应用状况，尤其是聚氨酯自动化喷涂领域的特殊领域，用普通机器人代替喷涂专用机器人实现自动化喷涂，及聚氨酯喷涂工艺的介绍。机器人进行自动化聚氨酯喷涂作业是经济可行的，并介绍了成功的应用实例。此外，双色产品利用两台机器人的工作站协同作业生产。

关键词：机器人;自动化;汽车内饰仪表盘蒙皮;聚氨酯喷涂工艺

1 绪论

仪表板是汽车内饰件的重要组成部分，目前随着电子技术的不断发展，仪表板功能也在不断的增加，使其有很多的很强大的功能，为驾駛汽车带来了很多的方便及驾驶乐趣。针对消费者的对汽车的内饰要求不断增高，仪表盘的外观及材质的舒适度，耐久度及环保情况也有了不断的提升。其中外观主要是由蒙皮的材质和形状及中控元件所决定的。汽车行业中不断更新换代，以宝马汽车为例，7年一个项目周期，一般3年左右就会小改一次，其中有的项目就涉及到仪表盘蒙皮改款，例如加缝纫线等，其实外观看上去更加漂亮美观。

仪表盘生产一般多以模具喷塑注塑搪塑等工艺为主，其中在喷塑过程中，利用工业机器人进行喷涂作业非常高效，并且灵活多变，可靠性高，一致性好，良品率也非常高，可以很好的控制产品报废率，非常适用于量产的产品。

2 工艺介绍

工业机器人目前广泛应用于制造业，本文主要以市场上主流的ABB机器人为例为大家讲解，普通ABB机器人应用于聚氨酯喷涂中的流程及工艺的应用。

以华晨宝马汽车仪表盘为例，宝马三系五系汽车仪表盘蒙皮都是采用的聚氨酯喷涂产品。再经过表皮冷刀弱化、火焰处理、发泡、切割、超声波焊接、缝纫、热复合等工序，最后加上装配电子元件及手套箱等成为完整的仪表板，后才最终在主机厂装配到整车上。这里主要以宝马三系车型为例的简述一下机器人自动化聚氨酯喷涂仪表板蒙皮的过程及工艺。

这里我们所用的是ABB IRC5 4600机器人（有两种型号，20KG和40KG），其中20KG是作为喷涂机器人，主要是抓住喷枪（雾化器）进行聚氨酯喷涂;40KG作为搬运机器人，主要是在做双色产品时进行罩子的抓取工序。价格方面比ABB专用喷涂机器人便宜很多约为一半左右。

模具在工作站内通过电加热达到要求的喷涂温度后，喷涂机器人抓能喷脱模剂的喷枪先在模具表面均匀喷涂脱模剂，目的是为了后续更容易将产品脱离。

脱模剂喷涂结束后转换令抓取一个喷枪进行聚氨酯喷涂，聚氨酯喷涂过程是将两种原料POLY及ISO 按照工艺配比进行混合，经过原料混合的催化剂及原料及模具在特定的高温下使其进行固化反应，使其形成PU产品，再经过脱模工序得到蒙皮产品。由于模具表面有皮纹纹理，因此产品皮纹非常接近真皮皮纹，因此很美观看起来也很高级。

3 机器人自动化喷涂过程

机器人作为从站，主要接上位机PLC发送的指令来完成工作过程，PLC检查到所有相关的工作开始信号及安全信号满足后，开始给机器人发送开始工作指令，机器人初始化信号后，进入到loop里（图1）等待接收指令信号，当机器人接收到工作信号，开始执行程序，读取模具信息，调用对应的喷涂程序，来控制相应的信号。

当机器人接收到读取信息信号后，就会进入Cycle程序中，调用相应的脱模剂程序，然后抓取脱模剂喷枪，到达指定的位置后，雾化器工作将在模具表面均匀的喷涂上脱模剂。然后更换PU喷枪，到达试喷位置后，进行预喷涂，然后进行正式喷涂，由于不同车型的模具形状不同喷涂轨迹非常复杂，而且机器人移动点也非常多，通常在几百到上千点。

如果是双色的仪表板蒙皮，在喷涂PU之前会利用搬运机器人，将模具对应的罩子抓取并准确的放置在模具内部，再进行喷涂，作用是为了将两种颜色的PU分开喷涂，使产品美观。

喷涂结束后机器人回到指定位置进行洗枪工序，为下一个循环做准备。

然后我喷枪收回到枪池完成一个喷涂过程，等待PLC的下一条指令。这样就完成了一个喷涂过程。之后经过操作人员进行脱模，检验及包装一件仪表板蒙皮就生产完毕了。

4 安全方面

在机器人安全运行方面，我们用俩软硬件两种安全措施，硬件利用ABB的SafeMove2模块ABB工业机器人第二代安全控制产品，对相应的区域进行规划，设定对应的干涉区域，防止Multi-Move两台机器人干涉或者相撞，防止在机器人运行过程中对人员造成伤害，软件方面利用world zone 编辑出对应的区域来保证人员及设备的安全。

目前工业机器人被广泛被应用到汽车及制造领域，他能高效且稳定的生产产品，这对很多制造业公司都是非常有吸引力的。工业机器人的应用也将迎来很好的前景。仪表板喷涂工艺也是非常节省成本的一种工艺，可以减少相应的操作人员，可以快速提高产能，并且产品表现更加稳定，而且非常耐用，在阳光照射下不易褪色。经济性也很好，因而机器人喷涂聚氨酯仪表板蒙皮的工艺未来的市场发展前景是非常好的。

参考文献：

[1]廉迎战，黄远飞.ABB工业机器人基础操作与编程[M].机械工业出版社，2019.

[2]上海ABB工程有限公司.ABB工业机器人实用配置指南[S].电子工业出版社，2019.