刘 涛
（北京现代汽车有限公司，北京 101309）
摘要：以电泳弧形阳极受热损坏、喷漆室作业人员接触车身有静电、罩光喷漆机器人高压报警3个案例，分别说明了设备绝缘不良误接地、车身接地不良静电无法释放和使用防静电材料机器人报警等问题，分析了其原因，给出了解决措施。
关键词：涂装设备；接地；绝缘；弧形阳极；静电；双排链式输送机；机器人报高压故障
0 引言
接地与绝缘是保证电气设备安全的重要方法，对于汽车涂装的特殊环境，更是有着重要意义。正确的接地与绝缘，不仅可有效减少设备故障和火灾的发生，还能降低人体受到伤害的可能。同时，错误的接地与绝缘也常常造成设备无故报警，甚至造成重大停线故障。特别是对机器人等复杂设备，寻找故障原因往往耗费大量时间，影响了汽车涂装设备的正常运转。
1 案例1：电泳弧形阳极受热损坏
电泳设备作为汽车涂装中的重要设备，其运转率直接影响到涂装生产线能否正常运行，其一旦发生故障，必然造成大量的生锈报废车和长时间的停线。现汽车涂装电泳设备一般为阴极电泳系统，其阳极一般有管式阳极、板式阳极和弧形阳极（见图1）。其中弧形阳极由于优越的电泳性和易维修性得到广泛应用。
停产更换电泳阳极膜后生产时，电泳设备中弧形阳极罩中部分有受热融化现象，见图2。
经拆解检查，发现弧形阳极罩用螺栓发热，导致阳极罩损坏。此次设备故障分析见图3。车身为阴极，处于低电位，电泳槽体接地为零电位（相对于低电位的高电位）。电泳槽壁表面涂玻璃钢与电泳槽液和吊耳绝缘。电泳直流电源正极接地。阳极应与电泳槽体绝缘，否则电流将经阳极部件流向电泳槽体接地，并发热导致阳极罩损坏。
检查所有固定板和螺栓接地状况，发现部分固定板和螺栓接地，部分未连通，且在接地固定板上的阳极罩均出现不同程度的融化损坏情况。经在固定板与吊耳间增加临时绝缘橡胶垫，发热状况消失。可以确认故障原因为停产更换阳极膜，固定板和螺栓与电泳槽壁之间的玻璃钢涂层因振动、老化等原因，失去绝缘作用。同时，吊耳设为不锈钢材质，未考虑到绝缘需要。
管式阳极由于自身质量比较小，一般吊装固定部件均为绝缘材质，无此问题。板式阳极和弧形阳极由于自身较重，有时将吊耳制成不锈钢材质，采用电泳槽边缘表面涂玻璃钢进行绝缘，如图4所示。
经试验，根据“安全第一、易检测、易发现”原则改善，改善措施是更换所有吊耳材质为改良玻璃钢或PP（聚丙烯）。这些措施对设计也有一定借鉴意义：考虑多重防错措施，防止一重失效。对于相关绝缘和接地，应易检测和发现。
2 案例2：喷漆室作业人员接触车身时有静电
静电问题一直困扰着涂装的作业安全。同时涂装设备中也有利用高压静电的，如图5上涂线布置，入口鸵鸟毛擦净机后为离子风吹净。除面漆内板机器人外，其他机器人均加静电。
如图6，当内板修补和修补区域作业人员触碰车体时，感到车体有静电。经检查，离子风和面漆外板机器人均不存在高压静电泄漏现象，初步判断为滑橇与室体链接触不良，导致滑橇和车体接地不良，静电无法有效传导释放，而通过喷涂作业人员接触释放，造成安全隐患和健康伤害。
图6中室体链为双排链式输送机，链轮采用尼龙材质，侧面滑块也采用尼龙材质，每隔14 m设有金属链轮用于接地。使用尼龙链轮和滑块的原因为减小润滑频率、减少投资成本和降低噪音。推测经长时间使用，链条、链轮、滑块等受漆雾污染，导致接地不良。
临时措施：增加链条高压水枪清扫。永久措施：将每隔14 m设置金属链轮缩短为3 m。临时措施实施后，车体静电现象减少，但还是存在。永久措施实施后，车体静电现象消失。
3 案例3：开线时罩光喷漆机器人报高压故障
上述上涂线周末停产后开线时，罩光漆外板区域机器人报高压故障，所有罩光漆外板机器人均为高速旋杯机器人，加电模式为内加电模式。
单台机器人报高压故障，一般为旋杯离车体过近、高压电源接地或高压设备损坏。罩光区域所有机器人报高压故障，必然为普遍性问题，排查共同点。一开始推测为机器人程序参数丢失或损坏，包括电压、电流和dI/dt极限值设置。经重新上传程序，高压报警未消除。对比其他线罩光区域机器人未报警，又了解到对此区域机器人进行了新材质机器人喷漆防护服的更换，经与OEM了解沟通，脱掉此区域所有机器人喷漆防护服后，重新启动机器人，高压报警消除。
机器人喷漆防护服的主要作用是防止漆雾污染机器人，其基本要求为阻燃、无纤维等脱落，具有一定的伸缩性以满足机器人运动要求等，分为一次性使用和多次循环使用2种。新旧机器人防护服安装方法一致，不是安装问题。新旧机器人防护服的差异为材质区别，即防护服的表面电阻率不同。
如图7，静电耗散材料是指表面电阻率大于或等于1.0×105 Ω/□，但小于1.0×1011 Ω/□的材料。表面电阻率为表征物体表面导电性能的物理量，单位为Ω/□。注：表面电阻率是材料表面正方形对边间测得的电阻值，与该物体厚度及正方形大小无关。
一般的观念认为喷涂机器人衣服应使用静电耗散材料（防静电材料），实际使用中发现1.0×105 ~ 1.0×109 Ω/□的材料，易造成喷涂机器人高压报警。所以实际应用中，喷涂机器人防护服材料应为1.0×1011 Ω/□左右的材料，偏向于绝缘材料。因为材料的表面电阻率与环境湿度有明显相关性，当空气相对湿度为30% ~ 50%时，表面电阻率无明显变化，绝缘材料易产生静电。当空气相对湿度大于60%时，材料表面电阻率将下降几个数量级，静电不易产生和积聚。而喷漆机器人的作业环境相对湿度为60% ~ 75%，所以使用1.0×1011 Ω/□（GB 12014—2009）左右材料的防护服，不会产生静电积累问题。同时机器人本体另有接地装置，无法通过防护服进行防护。另外如果相对湿度过高，产生冷凝水也会造成机器人高压报警。
4 结语
随着涂装自动化水平的不断提高，涂装设备已成为涂装车间作业和传输的主体。同时由于汽车涂装设备的复杂性和特殊安全性要求，其设计和维护水平也需要提高。接地与绝缘问题虽然很常见，却无法引起设计者、使用者和维修者的重视。希望以上3个案例，对相关从业人员有所启发。
文章发表于《现代涂料与涂装》2017年10月第20卷第10期
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