Discussione sulle differenze tra robot di verniciatura e macchine automatiche tradizionali

Parole chiave: Officina di verniciatura, Robot di verniciatura, Macchina a spruzzo automatica

Per molti anni, la verniciatura della carrozzeria nel settore automobilistico ha utilizzato principalmente due metodi: verniciatura automatica e spruzzatura manuale. La verniciatura automatica viene utilizzata principalmente per la spruzzatura elettrostatica ad alta tensione sulla superficie esterna della carrozzeria, mentre la spruzzatura manuale viene utilizzata principalmente per la superficie interna. Negli ultimi anni, la verniciatura automatica esterna è diventata la scelta preferita dalle principali officine di verniciatura. Per ottenere una maggiore efficienza di spruzzatura e una migliore qualità del rivestimento, i robot di verniciatura elettrostatica ad alta tensione hanno gradualmente sostituito le tradizionali macchine automatiche a spruzzo alternative.

Il reparto verniciatura n. 4 di Chery Automobile Co., Ltd. utilizza robot di verniciatura RP6F140 forniti da Dürr, Germania. L‘intera linea impiega un totale di 16 robot di spruzzatura: 4 per il primer, 4 per la mano di base BC1, 4 per la mano di base BC2 e 4 per la mano di trasparente. Questa linea è anche la prima linea di verniciatura robotizzata introdotta da Chery. Rispetto alle tradizionali macchine di verniciatura automatiche (ESTA) utilizzate nei reparti di verniciatura n. 1 e n. 2 di Chery, i robot di verniciatura presentano miglioramenti significativi.

I. Aspetto

Le tradizionali macchine automatiche per verniciatura a spruzzo utilizzano una combinazione di spruzzatore superiore e spruzzatori laterali. Lo spruzzatore laterale può spruzzare i lati sinistro e destro della carrozzeria, mentre quello superiore è dedicato alla verniciatura delle fiancate anteriore e posteriore e del tetto. I 4 robot di verniciatura di tipo RP6 utilizzati nel reparto di verniciatura n. 4 hanno un aspetto più compatto e sono più facili da installare. Le loro superfici chiuse sono semplici e facili da pulire. Abbinati a una moderna tecnologia di trasmissione e a un sistema di trasmissione semplice, riducono significativamente i costi di manutenzione e riparazione.

Macchine automatiche tradizionali per la spruzzatura

Robot di spruzzatura

Il PLC di controllo del robot di verniciatura è il modello SIEMENS S7-400, con CPU CPU 416F-2. Poiché il robot utilizza un movimento a 6 assi, più complesso del reciprocatore tradizionale, ogni robot richiede un PLC di movimento per il controllo. Il controllo di movimento utilizzato dai robot nel reparto di verniciatura n. 4 è il PLC di movimento RC2 di KEBA. L‘armadio elettrico del robot è un piccolo armadio alto 1,2 m. Ogni stazione, con 4 robot, condivide un PSMP (Power Supply Module Panel) e un SCMP (Station Control Module Panel). Tuttavia, ogni robot dispone di un RCMP (Robot Control Module Panel) e di un MVSP indipendenti, che facilitano una rapida diagnosi dei guasti. Il robot RP6F140, grazie a una tecnologia applicativa completa, posiziona tutte le tubazioni di vernice, solvente e altre tubazioni all‘interno della catena energetica del robot, offrendo una migliore protezione per le tubazioni del robot.

II. Rispetto alla tipica macchina a spruzzo automatica, il robot aggiunge alcuni nuovi componenti per garantire un funzionamento fluido e una maggiore manovrabilità:

1. Unità di spurgo: garantisce che l‘intera base e il primo braccio mantengano sempre una pressione positiva, impedendo ai gas infiammabili di entrare nella cavità. Contribuisce inoltre a raffreddare il robot, prevenendo la formazione di condensa causata dalla differenza di temperatura tra la temperatura ambiente e la vernice in estate, riducendo notevolmente la frequenza di guasti ad alta tensione.

   
   Potenti funzioni dell‘unità di spurgo

2. Teach Pendant: componente essenziale del robot, utilizzato per controllare con precisione i movimenti del robot e realizzare funzioni quali la programmazione online e la gestione dei guasti di emergenza.
   
   
3. Unità di rilascio del freno: utilizzata per spostare manualmente il robot in caso di emergenza.
   
   

4. PHG Box e Safety Box (SB): consentono un funzionamento più rapido del robot.

   

   Connettore di inserimento cinghia multi-V: semplifica la sostituzione dei componenti.

   III. Qualità del processo

La tipica macchina a spruzzo automatica utilizza spruzzatori laterali e superiori per la produzione di diverse tipologie di primer e topcoat. Tuttavia, questa macchina presenta notevoli limitazioni quando le forme e le dimensioni della carrozzeria variano notevolmente, influendo negativamente sulla qualità del rivestimento (come l‘uniformità dello spessore del film e la resistenza alla colatura). Chery ha ampiamente adottato la tecnologia robotica multifunzionale nei suoi nuovi reparti di verniciatura, sfruttandone i vantaggi funzionali. Ciò non solo ha ridotto il numero di tazze di spruzzatura nella sezione di spruzzatura automatica standard da 9 a 4 e la larghezza della cabina di verniciatura standard da 4,6 m a 3,8 m, ma ha anche eliminato la trave di spruzzatura superiore, risolvendo così gli inconvenienti delle tipiche macchine a spruzzo automatiche, come la caduta di sporco. La funzione del robot è quella di controllare l‘atomizzatore, mantenendo una distanza costante e l‘angolazione corretta rispetto alla superficie verniciata durante la spruzzatura. Un robot può impostare fino a 64 SPAZZOLE (ovvero spazzole con parametri di verniciatura), garantendo che ogni punto di spruzzatura venga applicato con l‘angolo e i parametri di spruzzatura ottimali.

La figura a sinistra mostra la traiettoria che segue il contorno dell‘irroratore laterale della macchina automatica, che ha una forma a dente di sega. La figura a destra mostra la traiettoria dell‘atomizzatore durante la spruzzatura robotizzata, che può essere regolata a qualsiasi angolazione nello spazio. La distanza tra due traiettorie adiacenti può essere controllata a 15 cm e la larghezza del ventaglio dell‘atomizzatore è di 45 cm, consentendo alla vernice di coprire uniformemente la superficie della carrozzeria. La traiettoria a dente di sega della macchina automatica tende a causare uno spessore eccessivo del film in corrispondenza dei picchi e delle depressioni dei denti di sega.

IV. Tutela ambientale

Rispetto alle tradizionali macchine a spruzzo meccaniche alternative, la spruzzatura robotizzata riduce significativamente il numero di atomizzatori e aumenta la velocità di rotazione della pistola a spruzzo, il che può aumentare sostanzialmente il tempo di ciclo della linea di produzione. Prendendo come esempio il reparto di verniciatura n. 4, a parità di velocità della catena, il robot necessita solo di 4 atomizzatori per completare efficacemente l‘operazione di spruzzatura, mentre la macchina a spruzzo automatica ne richiede 9, con una riduzione di oltre la metà.

Grazie alla loro struttura esterna più compatta, i robot RP6F140 garantiscono una spruzzatura altamente efficiente con il minimo consumo di vernice e solvente e tempi di pulizia ridotti. Inoltre, il tasso di utilizzo della vernice durante la spruzzatura robotizzata raggiunge il 95%, riducendo al minimo gli sprechi e modificando l‘ambiente altamente inquinato delle officine di verniciatura tradizionali. La linea di robot include anche un sistema dedicato al trattamento dei solventi di scarto che recupera tutti i solventi di scarto generati dai cambi colore e dalla pulizia, trasformando così l‘officina di verniciatura in un‘azienda ecosostenibile.

Sistema di recupero dei solventi di scarto

V. Movimento

Il robot di verniciatura RP6F140 ha 6 assi di movimento, ciascuno controllato indipendentemente da un servomotore:

• Asse 1: Asse di rotazione del robot
• Asse 2: Asse di rotazione del braccio verticale
• Asse 3: Asse di rotazione del braccio orizzontale
• Asse 4: Asse manuale girevole
• Asse 5: Asse manuale
• Asse 6: Asse manuale/Atomizzatore rotante

La funzione di spruzzatura della macchina automatica è indipendente, con gli spruzzatori laterali e superiori che completano il lavoro congiuntamente. Lo spruzzatore superiore ha un movimento a 5 assi, mentre quello laterale ha un movimento a 3 assi.

Le figure mostrano che il robot può ottenere una spruzzatura a 6 assi con qualsiasi angolazione nello spazio, mentre la macchina automatica presenta alcune limitazioni. In genere, vengono utilizzati quattro robot in ogni stazione per completare la spruzzatura della carrozzeria e ogni robot può svolgere la stessa funzione, consentendo l‘intercambiabilità dei pezzi di ricambio. Gli spruzzatori laterali e superiori della macchina automatica spruzzano aree fisse (fianco a fianco dello spruzzatore laterale, tetto/soffitto a fianco dello spruzzatore superiore) e la struttura del telaio della macchina automatica è più grande di quella del robot, rendendo la manutenzione e la riparazione meno convenienti rispetto al robot. VI. Sicurezza

Poiché la normale tensione di spruzzatura del robot di verniciatura elettrostatica ad alta tensione può raggiungere i 60.000 volt o anche di più, il robot garantisce l‘isolamento di tensione per la sicurezza tramite un braccio isolante in fibra di vetro. Anche le coperture di ciascun braccio sono realizzate in fibra di vetro, garantendo un buon isolamento dal mondo esterno durante la normale spruzzatura. Rispetto alla tradizionale spruzzatrice automatica superiore dotata di griglie fotoelettriche anticollisione, il robot di verniciatura si affida esclusivamente all‘anticollisione ad alta tensione, senza dispositivi anticollisione specializzati. Ciò significa che, in caso di disallineamento della carrozzeria o di altri incidenti, la carrozzeria non può essere adeguatamente protetta. La protezione anticollisione dei robot sarà un obiettivo chiave e una sfida per le future applicazioni robotiche.

Griglia luminosa anticollisione dello spruzzatore superiore della macchina a spruzzo automatica

Conclusione

I robot di verniciatura offrono un migliore utilizzo della vernice, riducono significativamente il numero di atomizzatori, sono più ecologici e più facili da manutenere rispetto alle tradizionali macchine automatiche a spruzzo. Attraverso la sua prima linea di verniciatura robotizzata nel reparto verniciatura n. 4, Chery sta esplorando attivamente la tecnologia di manutenzione e riparazione dei robot di verniciatura, utilizzando attrezzature più avanzate per produrre un‘auto di qualità eccellente dopo l‘altra.

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