Discusión sobre las diferencias entre los robots de pintura y las máquinas automáticas tradicionales

Palabras clave: Taller de pintura, Robot de pintura, Máquina pulverizadora automática

Durante muchos años, el pintado de carrocerías en la industria del recubrimiento automotriz incluyó principalmente dos métodos: pintura automática y pulverización manual. La pintura automática se utiliza principalmente para la pulverización electrostática de alto voltaje sobre la superficie exterior de la carrocería, mientras que la pulverización manual se utiliza principalmente para la superficie interior. En los últimos años, el pintado exterior automático se ha convertido en la opción preferida de los principales talleres de pintura. Para lograr una mayor eficiencia de pulverización y una mayor calidad del recubrimiento, los robots de pintura electrostática de alto voltaje han reemplazado gradualmente a las tradicionales máquinas de pulverización automáticas reciprocantes.

El taller de pintura n.º 4 de Chery Automobile Co., Ltd. utiliza robots de pintura RP6F140 de Dürr, Alemania. La línea completa cuenta con un total de 16 robots de pulverización: 4 para la imprimación, 4 para la capa base BC1, 4 para la capa base BC2 y 4 para el barniz. Esta línea es también la primera línea de pintura robótica introducida por Chery. En comparación con las máquinas de pintura automáticas tradicionales (ESTA) utilizadas en los talleres de pintura n.º 1 y n.º 2 de Chery, los robots de pintura presentan mejoras significativas.

I. Apariencia

Las máquinas de pulverización automáticas tradicionales combinan un pulverizador superior y pulverizadores laterales. El pulverizador lateral puede pulverizar los lados izquierdo y derecho de la carrocería, mientras que el pulverizador superior se dedica a pulverizar las cubiertas delantera y trasera, así como el techo. Los cuatro robots de pintura tipo RP6 utilizados en el Taller de Pintura n.º 4 tienen un diseño más compacto y son más fáciles de instalar. Sus superficies cerradas son sencillas y fáciles de limpiar. Junto con la moderna tecnología de accionamiento y un sistema de transmisión sencillo, reducen significativamente los costes de mantenimiento y reparación.

Máquinas pulverizadoras automáticas tradicionales

Robot pulverizador

El PLC de control del robot de pintura es el modelo SIEMENS S7-400, con una CPU 416F-2. Dado que el robot utiliza un movimiento de 6 ejes, más complejo que el reciprocador tradicional, cada robot requiere un PLC de movimiento para su control. El control de movimiento que utilizan los robots del taller de pintura n.º 4 es el PLC de movimiento RC2 de KEBA. El armario eléctrico del robot es un pequeño armario de 1,2 m de altura. Cada estación, con 4 robots, comparte un PSMP (panel del módulo de alimentación) y un SCMP (panel del módulo de control de la estación). Sin embargo, cada robot cuenta con un RCMP (panel del módulo de control del robot) y un MVSP independientes, lo que facilita el diagnóstico rápido de fallos. El robot RP6F140, mediante una tecnología de aplicación integral, coloca todas las tuberías de pintura, disolventes y otros materiales dentro de la cadena de energía del robot, ofreciendo una mejor protección para las tuberías.

II. En comparación con la típica máquina de pulverización automática, el robot incorpora nuevos componentes para garantizar un funcionamiento fluido y una gran maniobrabilidad:

1. Unidad de purga: Garantiza que toda la base y el primer brazo mantengan una presión positiva en todo momento, evitando la entrada de gases inflamables en la cavidad. También ayuda a refrigerar el robot, evitando la condensación causada por la diferencia de temperatura entre la temperatura ambiente y la de la pintura en verano, lo que reduce considerablemente la frecuencia de fallos de alto voltaje.

   
   Funciones potentes de la unidad de purga

2. Teach Pendant: Un componente esencial del robot, utilizado para controlar con precisión el movimiento del robot y realizar funciones como programación en línea y manejo de fallas de emergencia.
   
   
3. Unidad de liberación de freno: se utiliza para mover manualmente el robot en caso de emergencia.
   
   

4. Caja PHG y Caja de Seguridad (SB): Permite un funcionamiento más rápido del robot.

   

   Conector de inserción de correa multi-V: simplifica el reemplazo de componentes.

   III. Calidad del proceso

La máquina de pulverización automática típica utiliza pulverizadores laterales y superiores para la producción de diversas variedades de imprimación y acabado. Sin embargo, esta máquina presenta limitaciones significativas cuando las formas y tamaños de las carrocerías varían considerablemente, lo que afecta negativamente la calidad del recubrimiento (como la uniformidad del espesor de la película y la resistencia al descolgamiento). Chery ha adoptado ampliamente la tecnología robótica multifuncional en sus nuevos talleres de pintura, aprovechando sus ventajas funcionales. Esto no solo ha reducido el número de depósitos de pulverización en la sección de pulverización automática estándar de 9 a 4 y el ancho de la cabina de pintura estándar de 4,6 m a 3,8 m, sino que también ha eliminado la viga del pulverizador superior, solucionando así los inconvenientes de las máquinas de pulverización automáticas típicas, como la acumulación de suciedad. La función del robot es controlar el atomizador, manteniendo una distancia constante y un ángulo correcto con respecto a la superficie pintada durante la pulverización. Un robot puede configurar hasta 64 PINCELES (es decir, pinceles con parámetros de pintura), lo que garantiza que cada punto de pulverización se aplique con el ángulo y los parámetros óptimos.

La figura de la izquierda muestra la trayectoria de seguimiento del contorno del pulverizador lateral de la máquina automática, con forma de diente de sierra. La figura de la derecha muestra la trayectoria del atomizador durante la pulverización robótica, que se puede ajustar en cualquier ángulo. La distancia entre dos trayectorias adyacentes se puede controlar a 15 cm, y el ancho del abanico del atomizador es de 45 cm, lo que permite que la pintura cubra uniformemente la superficie de la carrocería. La trayectoria en forma de diente de sierra de la máquina automática tiende a generar un espesor de película excesivo en los picos y valles de los dientes.

IV. Protección del medio ambiente

En comparación con los pulverizadores alternativos mecánicos tradicionales, la pulverización robótica reduce significativamente el número de atomizadores y aumenta la velocidad de la pistola, lo que puede aumentar considerablemente el tiempo de ciclo de la línea de producción. Por ejemplo, en el taller de pintura n.º 4, con la misma velocidad de la cadena, el robot solo necesita 4 atomizadores para completar la pulverización eficazmente, mientras que la máquina de pulverización automática requiere 9, lo que supone una reducción de más de la mitad.

Gracias a su estructura externa más compacta, los robots RP6F140 garantizan una pulverización altamente eficiente con el menor consumo de pintura y disolventes, y un tiempo de limpieza mínimo. Además, la tasa de utilización de pintura de la pulverización robótica alcanza el 95 %, lo que minimiza el desperdicio de pintura y cambia el entorno altamente contaminante de los talleres de pintura tradicionales. La línea de robots también incluye un sistema específico para el tratamiento de disolventes residuales que recupera todos los disolventes residuales generados durante los cambios de color y la limpieza, lo que convierte al taller de pintura en una instalación ecológica.

Sistema de recuperación de disolventes residuales

V. Movimiento

El robot de pintura RP6F140 tiene 6 ejes de movimiento, cada uno controlado independientemente por un servomotor:

• Eje 1: Eje de rotación del robot
• Eje 2: Eje de rotación del brazo vertical
• Eje 3: Eje de rotación del brazo horizontal
• Eje 4: Eje manual giratorio
• Eje 5: Eje manual
• Eje 6: Eje manual/Atomizador giratorio

La función de pulverización de la máquina automática es independiente, y los pulverizadores laterales y superiores realizan el trabajo conjuntamente. El pulverizador superior tiene movimiento de 5 ejes y el lateral, de 3 ejes.

Las figuras muestran que el robot puede pulverizar en 6 ejes desde cualquier ángulo, mientras que la máquina automática presenta ciertas limitaciones. Normalmente, se utilizan cuatro robots en cada estación para pulverizar la carrocería, y cada robot puede realizar la misma función, lo que permite el intercambio de piezas. Los pulverizadores laterales y superiores de la máquina automática pulverizan áreas fijas (laterales con el pulverizador lateral, techo/superior con el pulverizador superior). Además, la estructura de la máquina automática es más grande que la del robot, lo que dificulta su mantenimiento y reparación. VI. Seguridad

Dado que el voltaje de pulverización normal del robot de pintura electrostática de alto voltaje puede alcanzar los 60.000 voltios o incluso más, el robot logra un aislamiento de voltaje para mayor seguridad mediante un brazo aislante de fibra de vidrio. Las cubiertas de cada brazo también están hechas de esta misma fibra de vidrio, lo que garantiza un buen aislamiento del exterior durante la pulverización normal. A diferencia del pulverizador superior automático tradicional, equipado con rejillas de luz anticolisión, el robot de pintura se basa únicamente en anticolisión de alto voltaje, sin dispositivos anticolisión especializados. Esto significa que, si la carrocería se desalinea o se producen otros accidentes, la protección de la carrocería no es adecuada. La protección anticolisión de los robots será un enfoque clave y un reto en las futuras aplicaciones robóticas.

Rejilla de luz anticolisión del pulverizador superior de la máquina pulverizadora automática

Conclusión

Los robots de pintura optimizan el uso de la pintura, reducen significativamente el número de atomizadores, son más ecológicos y su mantenimiento es más sencillo que el de las máquinas de pulverización automáticas tradicionales. Con su primera línea de pintura robótica en el Taller de Pintura n.° 4, Chery explora activamente la tecnología de mantenimiento de los robots de pintura, utilizando equipos más avanzados para producir un vehículo de excelente calidad tras otro.

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