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      淺析幾例汽車涂裝設備中接地與絕緣問題的解決
      文章作者admin: 時間:2022-05-12 13:41

      劉   濤

      (北京現代汽車有限公司,北京 101309)來源:現代涂料與涂裝

       

      摘要:以電泳弧形陽極受熱損壞、噴漆室作業人員接觸車身有靜電、罩光噴漆機器人高壓報警3個案例,分別說明了設備絕緣不良誤接地、車身接地不良靜電無法釋放和使用防靜電材料機器人報警等問題,分析了其原因,給出了解決措施。

      關鍵詞:涂裝設備;接地;絕緣;弧形陽極;靜電;雙排鏈式輸送機;機器人報高壓故障

       

      0 引言

          接地與絕緣是保證電氣設備安全的重要方法,對于汽車涂裝的特殊環境,更是有著重要意義。正確的接地與絕緣,不僅可有效減少設備故障和火災的發生,還能降低人體受到傷害的可能。同時,錯誤的接地與絕緣也常常造成設備無故報警,甚至造成重大停線故障。特別是對機器人等復雜設備,尋找故障原因往往耗費大量時間,影響了汽車涂裝設備的正常運轉。

      1   案例1:電泳弧形陽極受熱損壞

          電泳設備作為汽車涂裝中的重要設備,其運轉率直接影響到涂裝生產線能否正常運行,其一旦發生故障,必然造成大量的生銹報廢車和長時間的停線?,F汽車涂裝電泳設備一般為陰極電泳系統,其陽極一般有管式陽極、板式陽極和弧形陽極(見圖1)。其中弧形陽極由于優越的電泳性和易維修性得到廣泛應用。

           停產更換電泳陽極膜后生產時,電泳設備中弧形陽極罩中部分有受熱融化現象,見圖2。

      經拆解檢查,發現弧形陽極罩用螺栓發熱,導致陽極罩損壞。此次設備故障分析見圖3。車身為陰極,處于低電位,電泳槽體接地為零電位(相對于低電位的高電位)。電泳槽壁表面涂玻璃鋼與電泳槽液和吊耳絕緣。電泳直流電源正極接地。陽極應與電泳槽體絕緣,否則電流將經陽極部件流向電泳槽體接地,并發熱導致陽極罩損壞。

      檢查所有固定板和螺栓接地狀況,發現部分固定板和螺栓接地,部分未連通,且在接地固定板上的陽極罩均出現不同程度的融化損壞情況。經在固定板與吊耳間增加臨時絕緣橡膠墊,發熱狀況消失??梢源_認故障原因為停產更換陽極膜,固定板和螺栓與電泳槽壁之間的玻璃鋼涂層因振動、老化等原因,失去絕緣作用。同時,吊耳設為不銹鋼材質,未考慮到絕緣需要。

          管式陽極由于自身質量比較小,一般吊裝固定部件均為絕緣材質,無此問題。板式陽極和弧形陽極由于自身較重,有時將吊耳制成不銹鋼材質,采用電泳槽邊緣表面涂玻璃鋼進行絕緣,如圖4所示。

      經試驗,根據“安全第一、易檢測、易發現”原則改善,改善措施是更換所有吊耳材質為改良玻璃鋼或PP(聚丙烯)。這些措施對設計也有一定借鑒意義:考慮多重防錯措施,防止一重失效。對于相關絕緣和接地,應易檢測和發現。

      2   案例2:噴漆室作業人員接觸車身時有靜電

          靜電問題一直困擾著涂裝的作業安全。同時涂裝設備中也有利用高壓靜電的,如圖5上涂線布置,入口鴕鳥毛擦凈機后為離子風吹凈。除面漆內板機器人外,其他機器人均加靜電。

           如圖6,當內板修補和修補區域作業人員觸碰車體時,感到車體有靜電。經檢查,離子風和面漆外板機器人均不存在高壓靜電泄漏現象,初步判斷為滑橇與室體鏈接觸不良,導致滑橇和車體接地不良,靜電無法有效傳導釋放,而通過噴涂作業人員接觸釋放,造成安全隱患和健康傷害。

          圖6中室體鏈為雙排鏈式輸送機,鏈輪采用尼龍材質,側面滑塊也采用尼龍材質,每隔14 m設有金屬鏈輪用于接地。使用尼龍鏈輪和滑塊的原因為減小潤滑頻率、減少投資成本和降低噪音。推測經長時間使用,鏈條、鏈輪、滑塊等受漆霧污染,導致接地不良。

            臨時措施:增加鏈條高壓水槍清掃。永久措施:將每隔14 m設置金屬鏈輪縮短為3 m。臨時措施實施后,車體靜電現象減少,但還是存在。永久措施實施后,車體靜電現象消失。

      3   案例3:開線時罩光噴漆機器人報高壓故障

          上述上涂線周末停產后開線時,罩光漆外板區域機器人報高壓故障,所有罩光漆外板機器人均為高速旋杯機器人,加電模式為內加電模式。

          單臺機器人報高壓故障,一般為旋杯離車體過近、高壓電源接地或高壓設備損壞。罩光區域所有機器人報高壓故障,必然為普遍性問題,排查共同點。一開始推測為機器人程序參數丟失或損壞,包括電壓、電流和dI/dt極限值設置。經重新上傳程序,高壓報警未消除。對比其他線罩光區域機器人未報警,又了解到對此區域機器人進行了新材質機器人噴漆防護服的更換,經與OEM了解溝通,脫掉此區域所有機器人噴漆防護服后,重新啟動機器人,高壓報警消除。

          機器人噴漆防護服的主要作用是防止漆霧污染機器人,其基本要求為阻燃、無纖維等脫落,具有一定的伸縮性以滿足機器人運動要求等,分為一次性使用和多次循環使用2種。新舊機器人防護服安裝方法一致,不是安裝問題。新舊機器人防護服的差異為材質區別,即防護服的表面電阻率不同。

      如圖7,靜電耗散材料是指表面電阻率大于或等于1.0×105 Ω/□,但小于1.0×1011 Ω/□的材料。表面電阻率為表征物體表面導電性能的物理量,單位為Ω/□。注:表面電阻率是材料表面正方形對邊間測得的電阻值,與該物體厚度及正方形大小無關。

      一般的觀念認為噴涂機器人衣服應使用靜電耗散材料(防靜電材料),實際使用中發現1.0×105 ~ 1.0×109 Ω/□的材料,易造成噴涂機器人高壓報警。所以實際應用中,噴涂機器人防護服材料應為1.0×1011 Ω/□左右的材料,偏向于絕緣材料。因為材料的表面電阻率與環境濕度有明顯相關性,當空氣相對濕度為30% ~ 50%時,表面電阻率無明顯變化,絕緣材料易產生靜電。當空氣相對濕度大于60%時,材料表面電阻率將下降幾個數量級,靜電不易產生和積聚。而噴漆機器人的作業環境相對濕度為60% ~ 75%,所以使用1.0×1011 Ω/□(GB 12014—2009)左右材料的防護服,不會產生靜電積累問題。同時機器人本體另有接地裝置,無法通過防護服進行防護。另外如果相對濕度過高,產生冷凝水也會造成機器人高壓報警。

      4   結語

          隨著涂裝自動化水平的不斷提高,涂裝設備已成為涂裝車間作業和傳輸的主體。同時由于汽車涂裝設備的復雜性和特殊安全性要求,其設計和維護水平也需要提高。接地與絕緣問題雖然很常見,卻無法引起設計者、使用者和維修者的重視。希望以上3個案例,對相關從業人員有所啟發。

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