Discussion sur les différences entre les robots de peinture et les machines automatiques traditionnelles

Mots-clés : Atelier de peinture, Robot de peinture, Machine à pulvériser automatique

Pendant de nombreuses années, la peinture de carrosserie dans l‘industrie du revêtement automobile reposait principalement sur deux méthodes : la peinture automatique et la pulvérisation manuelle. La peinture automatique est principalement utilisée pour la pulvérisation électrostatique haute tension des surfaces extérieures de la carrosserie, tandis que la pulvérisation manuelle est principalement utilisée pour les surfaces intérieures. Ces dernières années, la peinture extérieure automatique est devenue la méthode de prédilection des grands ateliers de peinture. Afin d‘améliorer l‘efficacité de la pulvérisation et la qualité du revêtement, les robots de peinture électrostatique haute tension ont progressivement remplacé les machines de pulvérisation automatiques traditionnelles à mouvement alternatif.

L‘atelier de peinture n° 4 de Chery Automobile Co., Ltd. utilise des robots de peinture RP6F140 fournis par Dürr (Allemagne). La ligne complète compte 16 robots de pulvérisation : 4 pour l‘apprêt, 4 pour la couche de base BC1, 4 pour la couche de base BC2 et 4 pour le vernis. Il s‘agit de la première ligne de peinture robotisée mise en place par Chery. Comparés aux machines de peinture automatiques traditionnelles (ESTA) utilisées dans les ateliers de peinture n° 1 et n° 2 de Chery, les robots de peinture présentent des améliorations significatives.

I. Apparence

Les machines de peinture automatiques traditionnelles utilisent une combinaison de pulvérisateurs supérieurs et latéraux. Le pulvérisateur latéral pulvérise les côtés gauche et droit de la carrosserie, tandis que le pulvérisateur supérieur est dédié à la peinture des faces avant et arrière ainsi que du toit. Les quatre robots de peinture de type RP6 utilisés dans l‘atelier de peinture n° 4 sont plus compacts et plus faciles à installer. Leurs surfaces internes sont simples et faciles à nettoyer. Associés à une technologie d‘entraînement moderne et à un système de transmission simple, ils réduisent considérablement les coûts de maintenance et de réparation.

machines de pulvérisation automatiques traditionnelles

Robot de pulvérisation

L‘automate programmable (PLC) du robot de peinture est un modèle SIEMENS S7-400, avec un processeur CPU 416F-2. Le robot utilisant un mouvement à 6 axes, plus complexe qu‘un robot à mouvement alternatif traditionnel, chaque robot nécessite un automate programmable de mouvement. Dans l‘atelier de peinture n° 4, les robots sont équipés d‘un automate programmable de mouvement RC2 de KEBA. L‘armoire électrique du robot est une petite armoire de 1,2 m de haut. Chaque station, comprenant 4 robots, partage un panneau de module d‘alimentation (PSMP) et un panneau de module de commande (SCMP). Cependant, chaque robot dispose d‘un panneau de module de commande (RCP) et d‘un panneau de commande de station (MVSP) indépendants, ce qui facilite un diagnostic rapide des pannes. Grâce à une technologie d‘application complète, le robot RP6F140 intègre toutes les canalisations de peinture, de solvant et autres fluides dans sa chaîne d‘alimentation, assurant ainsi une meilleure protection de ces canalisations.

II. Par rapport à une machine de pulvérisation automatique classique, le robot ajoute de nouveaux composants pour assurer un fonctionnement fluide et une bonne maniabilité :

1. Unité de purge : Elle assure une pression positive constante dans la base et le premier bras, empêchant ainsi les gaz inflammables de pénétrer dans la cavité. Elle contribue également au refroidissement du robot, prévenant la condensation due aux variations de température entre la pièce et la peinture en été, ce qui réduit considérablement la fréquence des courts-circuits.

   
   Fonctions puissantes de l‘unité de purge

2. Pupitre de programmation : Composant essentiel du robot, utilisé pour contrôler précisément les mouvements du robot et réaliser des fonctions telles que la programmation en ligne et la gestion des pannes d‘urgence.
   
   
3. Dispositif de déverrouillage des freins : utilisé pour déplacer manuellement le robot en cas d‘urgence.
   
   

4. Boîtier PHG et boîtier de sécurité (SB) : Permet un fonctionnement plus rapide du robot.

   

   Connecteur d‘insertion pour courroie trapézoïdale multiple : simplifie le remplacement des composants.

   III. Qualité des processus

La machine de pulvérisation automatique classique utilise des pulvérisateurs latéraux et supérieurs pour la production de diverses couches d‘apprêt et de finition. Cependant, cette machine présente des limitations importantes lorsque les formes et les dimensions des carrosseries varient considérablement, ce qui affecte négativement la qualité du revêtement (notamment l‘uniformité de l‘épaisseur du film et la résistance aux coulures). Chery a largement adopté la technologie des robots multifonctionnels dans ses nouveaux ateliers de peinture, tirant parti de ses avantages fonctionnels. Cela a permis de réduire le nombre de godets de pulvérisation dans la section de pulvérisation automatique standard de 9 à 4 et la largeur de la cabine de peinture standard de 4,6 m à 3,8 m, tout en supprimant la poutre du pulvérisateur supérieur. Ce système résout ainsi les inconvénients des machines de pulvérisation automatiques classiques, tels que les projections de poussière. Le robot contrôle l‘atomiseur, maintenant une distance constante et un angle optimal par rapport à la surface à peindre pendant la pulvérisation. Un robot peut configurer jusqu‘à 64 brosses (ou pinceaux de réglage des paramètres de peinture), garantissant ainsi une application optimale de la peinture à chaque point, avec un angle et des paramètres adaptés.

La figure de gauche illustre la trajectoire en dents de scie du pulvérisateur latéral de la machine automatique, qui suit les contours de la surface. La figure de droite montre la trajectoire de l‘atomiseur lors de la pulvérisation par le robot ; cette trajectoire est ajustable selon n‘importe quel angle. L‘écart entre deux trajectoires adjacentes est de 15 cm, et la largeur du jet de l‘atomiseur est de 45 cm, permettant ainsi une couverture uniforme de la carrosserie. La trajectoire en dents de scie de la machine automatique peut toutefois entraîner une épaisseur de film excessive au niveau des crêtes et des creux.

IV. Protection de l‘environnement

Comparativement aux pulvérisateurs mécaniques traditionnels à mouvement alternatif, la pulvérisation robotisée réduit considérablement le nombre d‘atomiseurs et augmente la vitesse de fonctionnement du pistolet, ce qui peut accroître sensiblement le rendement du cycle de production. Prenons l‘exemple de l‘atelier de peinture n° 4 : à vitesse de chaîne égale, le robot n‘a besoin que de 4 atomiseurs pour effectuer la pulvérisation efficacement, tandis que la machine de pulvérisation automatique en requiert 9, soit une réduction de plus de moitié.

Grâce à leur structure externe plus compacte, les robots RP6F140 garantissent une pulvérisation ultra-efficace, une consommation de peinture et de solvant minimale et un temps de nettoyage réduit. De plus, le taux d‘utilisation de la peinture atteint 95 %, minimisant ainsi le gaspillage et transformant l‘environnement polluant des ateliers de peinture traditionnels. La ligne de robots intègre également un système de traitement des solvants usés qui récupère l‘intégralité des solvants générés par les changements de couleur et le nettoyage, faisant de l‘atelier de peinture une installation véritablement écologique.

Système de récupération des solvants usés

V. Mouvement

Le robot de peinture RP6F140 possède 6 axes de mouvement, chacun contrôlé indépendamment par un servomoteur :

• Axe 1 : Axe de rotation du robot
• Axe 2 : Axe de rotation du bras vertical
• Axe 3 : Axe de rotation du bras horizontal
• Axe 4 : Axe manuel rotatif
• Axe 5 : Axe manuel
• Axe 6 : Axe manuel/Atomiseur rotatif

La fonction de pulvérisation de la machine automatique est indépendante ; les pulvérisateurs latéraux et supérieurs fonctionnent conjointement. Le pulvérisateur supérieur possède un mouvement sur 5 axes, et le pulvérisateur latéral sur 3 axes.

Les figures montrent que le robot peut effectuer une pulvérisation sur 6 axes sous tous les angles, contrairement à la machine automatique qui présente certaines limitations. Généralement, quatre robots sont utilisés à chaque poste pour la pulvérisation de la carrosserie. Chaque robot peut réaliser la même fonction, ce qui permet l‘interchangeabilité des pièces détachées. Les pulvérisateurs latéraux et supérieurs de la machine automatique ciblent des zones fixes (les côtés avec le pulvérisateur latéral, le toit avec le pulvérisateur supérieur). De plus, la structure de la machine automatique étant plus imposante que celle du robot, la maintenance et les réparations sont moins aisées. VI. Sécurité

Le robot de peinture électrostatique haute tension, dont la tension de pulvérisation normale peut atteindre 60 000 volts, voire plus, est isolé électriquement par un bras isolant en fibre de verre. Les gaines de chaque bras sont également en fibre de verre, assurant ainsi une isolation efficace contre les agressions extérieures pendant la pulvérisation. Contrairement aux systèmes de pulvérisation automatiques classiques équipés de grilles lumineuses anti-collision, ce robot de peinture repose uniquement sur la haute tension pour la protection anti-collision, sans dispositifs spécifiques. Par conséquent, en cas de désalignement de la carrosserie ou d‘autres incidents, celle-ci n‘est pas correctement protégée. La protection anti-collision des robots constituera un enjeu majeur et un défi de taille pour les applications robotiques futures.

Grille lumineuse anti-collision pour pulvérisateur automatique supérieur

Conclusion

Les robots de peinture permettent une meilleure utilisation de la peinture, réduisent considérablement le nombre d‘atomiseurs, sont plus respectueux de l‘environnement et plus faciles à entretenir que les machines de pulvérisation automatiques traditionnelles. Grâce à sa première ligne de peinture robotisée dans l‘atelier de peinture n° 4, Chery explore activement les technologies de maintenance et d‘entretien de ces robots, utilisant des équipements plus performants pour produire des véhicules d‘une qualité irréprochable.

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