用于小型工业操作的机器人油漆自动化

最近的进步使油漆和涂装机器人变得非常便宜和实用

喷漆机器人和工业机器人普遍被认为只有规模最大、技术最熟练的公司才能负担得起。然而，今天的现实是截然不同的，因为各种各样的机器人现在在所有较小的、一般的工业市场和应用中都非常可行。机器人，像其他基于计算机的设备一样，随着安装基数的增长变得更便宜。今天的工业员工基础至少有图形用户界面(GUI)的工作知识，编程和控制机器人的能力已经变得更加直观和用户友好的新手程序员。

六轴机器人是一款成熟、稳定的产品，其主要研发成本已被制造商和早期采用者很好地吸收。喷漆和涂装机器人现在的定位是帮助一般工业用户提高竞争力、产品质量和工人安全，同时减少与喷涂许多涂层材料相关的环境影响。

本文将有助于回答以下问题:

• 什么是涂装机器人?
• 你们工厂是自动化油漆机器人的理想选择吗?
• 如果是，自动化会给您的运营带来什么好处?

什么是涂装机器人?

“喷漆机器人”是一个工业术语，指的是一种与所有其他标准工业机器人有两个主要区别的机器人:

1)防爆臂。喷漆机器人配备了防爆机器人手臂，这意味着它们可以安全地喷涂可产生可燃气体的涂层。通常这些涂料是溶剂型涂料，当应用时，必须对消防安全环境进行监控。

机器人和喷涂器制造商有几种方法在喷涂环境中保持防火花完整性。正压和本质安全电子是最常见的两种。

像“防爆”这样的术语可能会让油漆机器人新手感到吃惊。但是，作为自动化喷漆系统安全性的一个例子，所有的生产模型车都是用机器人自动化喷漆的!

有关定义防爆环境的更具体信息，请参见美国消防协会规范NFPA 33。

2)独立的油漆系统。当油漆机器人最初被设计出来的时候，它们只有一个功能——在不稳定的环境中安全地工作。随着人们接受和使用的扩大，喷漆机器人逐渐成为工业机器人的一个独特子集，而不仅仅是具有防爆选项的传统机器人。喷漆机器人现在有能力控制喷漆参数的各个方面。风扇空气、雾化空气、流体流量、电压等均可由机器人控制系统控制。

你们工厂是自动化油漆机器人的理想选择吗?

机器人绘画有几个限制因素:

• 部分演示
• 不同部分的数量
• 零件的尺寸和形状

显示部分:机器人涂层不需要像电弧焊接和机械加工这样的机器人应用那样需要高度精确的零件展示。涂漆器通常需要一个笔尖，以部分距离10至14英寸。生产传送越准确地将一个零件呈现给机器人，就越能实现质量效益和材料节约。工业标准要求的零件展示可以假定在0.25到0.5英寸。公差的重要性取决于所需的表面处理质量和涂层成本(节省材料)。对于大多数标准应用来说，简单的双挂钩放置相对于单点挂钩提供了足够的稳定性，使机器人油漆自动化准确和负担得起。

不同零件数量:机器人在各种喷漆系统中都非常有效;从只涉及少数部分的到涉及数百个不同部分的。机器人不能发挥作用的主要环境是“工作车间”应用。一个只会制造一次而不会再制造的工程件不是一个好的候选。那些需要反复生产的部件，即使在生产之间有很大的时间间隔(几个月或几年)，也可以很容易地用当今的机器人技术进行涂装。机器人存储器将无限期地存储特定的程序，并在需要时调用它们。

零件尺寸和形状:一个很好的经验法则是，如果一个人能绘制一个部件，那么机器人就能到达相同的区域。然而，在某些应用中，零件的尺寸或形状是如此独特，以至于人类和机器人都可能难以到达所有的表面区域。其他限制因素包括:

• 非常小的部件:通常工作太精细，无法用手或机器人完成;其他一些方法，如浸渍，会更有效。
• 非常大的部分:机器人需要通过额外的轨道系统和扩展来移动，以到达所有区域;通常不适合小型工业运作。

自动化会给你们的运营带来什么好处?

质量和涂料节约:提高和更一致的产品质量是所有类型的机器人自动化所获得的最广泛的优势。对于涂装和涂装机器人，最完整的分析必须深入挖掘，因为质量改进贯穿整个生产系统。

一个行业标准假设是，当手动油漆工被自动化取代时，可以节省15 - 30%的油漆。在两个主要领域实现了节省:

• 在机器人中，膜厚公差为±0.2 mals是很常见的。如果一个基板需要2mil±0.2，并且通常以3mil手工生产，那么油漆“损失”50%就会影响到生产者，而不知道额外的费用。如果手动喷雾器适用于低于最低要求(例如1.6密尔)的部件将需要再次通过系统或被报废。更常见的是看到过喷的情况，因为这将使它通过检查，不需要返工。
• 触发精度是另一个主要的质量和节省影响。低于200毫秒的行业标准是常见的。这允许用户只在零件上涂漆。当涂布器重新定位时，油漆供应触发器关闭，最大限度地减少由于油漆随机喷洒到空气中而造成的油漆损失。

通过薄膜厚度公差控制和触发器精度实现的节省将直接涉及许多其他节省:

• 排气:公差控制/触发精度直接减少堆栈挥发性有机化合物(VOC)的体积。
• 过度喷洒:减少直接减少过滤器的使用或水清洗间的化学品的使用。
• 减少返工:应该减少凹陷和建模等问题。
• 减少废料:减少垃圾填埋。

绿色是好:油漆机器人一直都是环保的。很明显，碳足迹的影响将很快成为一个好的社区雇主的基准，如果不是合法测量的话。当使用机器人时，我们已经讨论了环境节约，以及额外的能源节约。

例子:一个10'x10 '的喷雾室在120 FPM气流下使用12,000 cfm，为手动喷雾器提供一个安全的工作空间。如果安装一个机器人，并将空气流量降低到60 fpm，以保持合法的低爆炸限值(LEL)，用户可以立即看到节省了6000 CFM。再次节约开始层叠-一个更柔和的喷涂模式使用更少的油漆流量是可能的，因为更低的空气流动速度，等于更多的油漆节省，更少的VOC排放，等等。

以人为本:除了所有的节省，许多喷漆环境是非常不友好的工人占据他们。像甲苯、甲苯和二异氰酸酯这样的化学物质是非常不健康的。反复喷洒同一种产品也会导致重复性应力损伤。许多员工最初认为机器人对他们的工作构成了威胁。在许多喷雾化学的情况下，移动机器人和人的好处远远大于坏处。在大多数情况下，员工会被转移到一个更安全、更有回报的职位。

大概的成本
虽然很难完全评估所有工业喷涂情况的安装成本，但举例来说，购买、安装和全面运行一个ABB机器人喷涂系统只需10万至15万美元。成本范围取决于所需机器人的大小。根据涂料使用量、节省劳动力和提高质量/减少浪费，全部投资可在4个月至1年之间收回。一个维护良好的喷漆机器人可以持续很长时间，节省的成本覆盖了许多倍的系统!

总结
机器人可以是一个伟大的工具，但它只是一个工具。最常见的错误是认为机器人是油漆专家。它不是。专业技术来自于支持人员，他们保持机器人的校准和最佳功能。通过训练有素的员工和维护良好的机器人的结合，很有可能提高质量和吞吐量，同时降低成本，成为一个更好的企业公民。

进一步的信息
请与ABB公司的Mandy Hermes联系。Auburn Hills MI获取更多信息。
电话248-391-8400。