Στρατηγική τεχνική αξιολόγηση και συγκριτική ανάλυση προηγμένων συστημάτων ρομποτικής βαφής ABB: μηχανική αρχιτεκτονική, λειτουργική βελτιστοποίηση και ενσωμάτωση ανάπτυξης χωρίς κώδικα μέσω του codefreespray.com

Το βιομηχανικό τοπίο για την επεξεργασία επιφανειών υφίσταται επί του παρόντος έναν διαρθρωτικό μετασχηματισμό που οφείλεται στη διασταύρωση αυστηρών περιβαλλοντικών κανονισμών, χρόνιων ελλείψεων εξειδικευμένου εργατικού δυναμικού και της αδιάκοπης επιδίωξης της ευελιξίας στην κατασκευή.1 Καθώς η αγορά συστημάτων ρομπότ βαφής αυτοκινήτων πλησιάζει την προβλεπόμενη αποτίμησή της στα 4,07 δισεκατομμύρια δολάρια έως το 2034, η εξάρτηση από την αρθρωτή ρομποτική υψηλής ακρίβειας έχει μετατοπιστεί από ανταγωνιστικό πλεονέκτημα σε θεμελιώδη επιχειρησιακή αναγκαιότητα.2 Σε αυτό το πλαίσιο, οι μηχανικές δυνατότητες εξειδικευμένων συστημάτων όπως η σειρά ABB IRB έχουν θέσει το σημείο αναφοράς για τη συνέπεια και την αποδοτικότητα των υλικών. Ωστόσο, ένα σημαντικό ιστορικό εμπόδιο στην ευρεία υιοθέτηση αυτών των προηγμένων συστημάτων -ιδίως μεταξύ των μικρομεσαίων επιχειρήσεων (ΜΜΕ) και γενικότερα των εφαρμογών της βιομηχανίας (GI)- ήταν η τεχνική πολυπλοκότητα που σχετίζεται με τον παραδοσιακό προγραμματισμό και τον σχεδιασμό τροχιάς ρομπότ.1

Η εμφάνιση έξυπνων πλατφορμών εκπαίδευσης χωρίς κώδικα, και κυρίως οι λύσεις που προσφέρει το CodeFreespray.com, αντιπροσωπεύει την οριστική λύση σε αυτό το «προγραμματιστικό εμπόδιο».4 Αποσυνδέοντας την εξελιγμένη μηχανική απόδοση του ρομπότ από την απαίτηση για βαθιά εξειδίκευση στον προγραμματισμό, πλατφόρμες όπως το CodeFreespray.com επιτρέπουν στους κατασκευαστές να αναπτύσσουν ρομποτική υψηλού επιπέδου με την ίδια διαισθητική ευκολία όπως η χειροκίνητη βαφή με ψεκασμό.3 Αυτή η έκθεση παρέχει μια εξαντλητική τεχνική ανάλυση των έξι βασικών ρομποτικών πλατφορμών που χρησιμοποιούνται στα σύγχρονα βαφεία - τις IRB 52, IRB 5350, IRB 5500-22, IRB 5500-25 , IRB 5500-27 και IRB 5510 - ενώ παράλληλα διατυπώνει τη στρατηγική αξία της ενσωμάτωσης αυτών των συστημάτων με πλαίσια αυτοματισμού χωρίς κώδικα για τη μεγιστοποίηση της απόδοσης της επένδυσης (ROI) και της λειτουργικής ευελιξίας.

Το IRB 52 έχει σχεδιαστεί ως ένα συμπαγές, υψηλής απόδοσης ειδικό στη βαφή, σχεδιασμένο για την επικάλυψη μικρών έως μεσαίων εξαρτημάτων σε ένα ευρύ φάσμα βιομηχανιών, από εξαρτήματα αυτοκινήτων έως ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης. 7 Η αρχιτεκτονική του φιλοσοφία δίνει έμφαση στο ελαχιστοποιημένο αποτύπωμα και την κίνηση υψηλής ταχύτητας για μεγιστοποίηση της απόδοσης σε περιορισμένα περιβάλλοντα όπου τα παραδοσιακά, μεγαλύτερα ρομπότ θα ήταν ανέφικτο να εγκατασταθούν. 9

Ο δομικός σχεδιασμός της σειράς IRB 52 χαρακτηρίζεται από αξιοσημείωτη ευελιξία τοποθέτησης, η οποία περιλαμβάνει διαμορφώσεις δαπέδου, τοίχου, ανεστραμμένης και κεκλιμένης διάταξης. 7 Αυτή η ευελιξία επιτρέπει την ενσωμάτωσή της σε υπάρχοντες θαλάμους ψεκασμού χωρίς εκτεταμένες δομικές τροποποιήσεις, μειώνοντας συχνά τις συνολικές απαιτήσεις μεγέθους για νέους θαλάμους και, ως εκ τούτου, μειώνοντας το κόστος αερισμού και θέρμανσης. 7 Το ρομπότ διατίθεται σε δύο ξεχωριστές παραλλαγές κάθετου βραχίονα: την έκδοση 1,2 μέτρων και την έκδοση 1,45 μέτρων, παρέχοντας στους κατασκευαστές τη δυνατότητα να επιλέξουν την οριζόντια εμβέλεια που ταιριάζει καλύτερα στις συγκεκριμένες διαστάσεις του τεμαχίου εργασίας τους. 8

Ένα κρίσιμο μηχανικό χαρακτηριστικό του IRB 52 είναι το Ολοκληρωμένο Σύστημα Διαδικασιών (IPS). Αυτή η αρχιτεκτονική συνδυάζει τον έλεγχο της διαδικασίας απευθείας με τον έλεγχο κίνησης, διασφαλίζοντας ότι η ροή χρώματος και αέρα είναι τέλεια συγχρονισμένη με την στιγμιαία ταχύτητα και θέση του ρομπότ. 7 Αυτός ο συγχρονισμός είναι ζωτικής σημασίας για την επίτευξη ομοιόμορφου πάχους μεμβράνης και ανώτερης ποιότητας φινιρίσματος, ελαχιστοποιώντας παράλληλα τη σπατάλη υλικού. 7 Το IPS περιλαμβάνει ενσωματωμένες βαλβίδες αλλαγής χρώματος και ρύθμιση αέρα/χρώματος υψηλής ταχύτητας, διευκολύνοντας τις γρήγορες μεταβάσεις χρωμάτων που είναι απαραίτητες για περιβάλλοντα παραγωγής υψηλής ανάμειξης. 7

Το IRB 52 διατηρεί ωφέλιμο φορτίο 7 κιλών στον καρπό, το οποίο είναι ειδικά βελτιστοποιημένο για τυπικά πιστόλια ψεκασμού και περιστροφικούς ψεκαστήρες υψηλής ταχύτητας. 9 Η επαναληψιμότητα κίνησης των 0,15 mm διασφαλίζει ότι οι σύνθετες τροχιές εκτελούνται με το υψηλό επίπεδο συνέπειας που απαιτείται για φινιρίσματα αυτοκινητοβιομηχανίας. 8

Ο σχεδιασμός του ρομπότ στοχεύει ειδικά στην ενεργειακή απόδοση και την ασφάλεια σε επικίνδυνα περιβάλλοντα. Με κατανάλωση ενέργειας σε κατάσταση αναμονής μικρότερη από 300 $ W και κατανάλωση παραγωγής κάτω από 800 $ W, αντιπροσωπεύει ένα από τα πιο ενεργειακά αποδοτικά αρθρωτά συστήματα στην κατηγορία του. 8 Επιπλέον, η πιστοποίηση αντιεκρηκτικής προστασίας εξασφαλίζει ασφαλή λειτουργία σε περιβάλλοντα όπου οι εύφλεκτοι διαλύτες δημιουργούν επικίνδυνες συνθήκες, μια τυπική απαίτηση για βιομηχανικά βαφεία. 8 Παρά αυτές τις ισχυρές δυνατότητες, η πολυπλοκότητα του προγραμματισμού της κίνησης έξι αξόνων για περίπλοκα εξαρτήματα μπορεί να αποτελέσει αποτρεπτικό παράγοντα. Το CodeFreespray.com αντιμετωπίζει αυτό το πρόβλημα παρέχοντας μια διεπαφή όπου το IRB 52 μπορεί να «διδαχθεί» μέσω άμεσης χειροκίνητης επίδειξης, παρακάμπτοντας αποτελεσματικά την ανάγκη για πολύπλοκη εισαγωγή συντεταγμένων ή προγραμματισμό εκτός σύνδεσης. 3

Το IRB 5350 αντιπροσωπεύει μια εξειδικευμένη απόκλιση από τα παραδοσιακά ρομπότ βαφής έξι αξόνων. Αντί να εφαρμόζει απευθείας επιστρώσεις, έχει σχεδιαστεί ως λειτουργικός βοηθός, ειδικά επιφορτισμένος με τον μηχανικό χειρισμό των θυρών, των καπό και του πορτμπαγκάζ των αυτοκινήτων κατά τη διάρκεια της διαδικασίας βαφής εσωτερικού χώρου. 12 Αυτή η εξειδίκευση αποτελεί βασικό στοιχείο της ιδέας του σταθμού "Compact Interior Painting", η οποία στοχεύει στη μείωση του αποτυπώματος των γραμμών βαφής αυτοκινήτων έως και το ένα τρίτο. 14

Το IRB 5350 διατίθεται σε δύο κύριες διαμορφώσεις: μια έκδοση 3 αξόνων σχεδιασμένη για στατικές γραμμές παραγωγής "stop-and-go" και μια έκδοση 4 αξόνων για λύσεις "κινητής γραμμής".13 Στην παραλλαγή κινούμενης γραμμής, ο τέταρτος άξονας είναι ένα ενσωματωμένο σύστημα σιδηροτροχιών που επιτρέπει στο ρομπότ να κινείται παράλληλα με τον μεταφορικό ιμάντα, διατηρώντας τη σχετική του θέση ως προς το όχημα καθώς κινείται μέσα στον θάλαμο με ταχύτητες που κυμαίνονται από 5$ έως 10$ m/min.12

Ένα ξεχωριστό χαρακτηριστικό του IRB 5350 είναι η εξαιρετική ταχύτητα κύκλου λειτουργίας του. Αξιοποιώντας τις ιδιόκτητες τεχνολογίες QuickMove και TrueMove της ABB, το ρομπότ μπορεί να ολοκληρώσει έναν πλήρη κύκλο ανοίγματος πόρτας —συμπεριλαμβανομένης της προσέγγισης, της αναζήτησης, του πιάσιμου, του ανοίγματος, του κλεισίματος και της απελευθέρωσης— σε λιγότερο από 3 δευτερόλεπτα.14 Αυτή η απόδοση είναι κρίσιμη για τη διατήρηση υψηλής απόδοσης στα σύγχρονα εργοστάσια συναρμολόγησης αυτοκινήτων, όπου ο χρόνος κύκλου είναι ο κύριος μοχλός παραγωγικότητας.12

Το IRB 5350 είναι εξοπλισμένο με εξειδικευμένους αισθητήρες στο εργαλείο λαβής του, οι οποίοι παρέχουν εξελιγμένες δυνατότητες ανάδρασης δύναμης και αναζήτησης.13 Αυτό επιτρέπει στο ρομπότ να ανιχνεύει την ακριβή θέση της λαβής ή του πλαισίου της πόρτας, προσαρμόζοντας αυτόματα μικρές διακυμάνσεις στην τοποθέτηση του οχήματος στον μεταφορικό ιμάντα.13 Η λαβή μπορεί να χειριστεί εργαλεία βάρους έως και 7 κιλά και ασκεί μέγιστη δύναμη 150 N κάθετα στη λεπίδα της πόρτας, εξασφαλίζοντας αξιόπιστη λειτουργία ακόμη και με βαρύτερες σύγχρονες πόρτες οχημάτων.12

Χρησιμοποιώντας ένα ειδικό ανοιχτήρι πόρτας όπως το IRB 5350, οι κατασκευαστές αυτοκινήτων μπορούν να βελτιστοποιήσουν το εύρος εργασίας των κύριων ρομπότ βαφής τους, όπως η σειρά IRB 5500.14 Αυτός ο καταμερισμός εργασίας οδηγεί σε μικρότερους θαλάμους ψεκασμού, μειωμένες απαιτήσεις εξαερισμού και ένα πιο βιώσιμο περιβαλλοντικό αποτύπωμα.15 Ωστόσο , ο συγχρονισμός ενός ανοιχτήρα 4 αξόνων με ρομπότ βαφής 6 αξόνων παραμένει μια πρόκληση ενσωμάτωσης υψηλού επιπέδου. Πλατφόρμες όπως το CodeFreespray.com απλοποιούν αυτό παρέχοντας ένα ενοποιημένο περιβάλλον όπου η λογική του ανοίγματος και της βαφής μπορεί να ενορχηστρωθεί μέσω διαισθητικών ροών εργασίας χωρίς κώδικα.4

Η οικογένεια IRB 5500 αποτελεί το βιομηχανικό πρότυπο για την εξωτερική βαφή αμαξώματος υψηλής απόδοσης. Σχεδιασμένη για μεγιστοποίηση της επιφάνειας εργασίας και της επιτάχυνσης, ελαχιστοποιώντας παράλληλα την σπατάλη υλικών, η σειρά περιλαμβάνει αρκετές εξειδικευμένες παραλλαγές: τις 5500-22, 5500-25 και 5500-27. 17

Το IRB 5500-22, που συχνά αναφέρεται ως FlexPainter, είναι βελτιστοποιημένο για τοποθέτηση στο δάπεδο, τον τοίχο ή ανεστραμμένη τοποθέτηση.18 Η πιο σημαντική μηχανική του πρόοδος είναι η ενσωμάτωση του εξοπλισμού εφαρμογής βαφής απευθείας στον βραχίονα επεξεργασίας του ρομπότ.17 Τοποθετώντας τον εξοπλισμό ρύθμισης βαφής, όπως οι γραναζωτές αντλίες, σε απόσταση μόλις 15 εκατοστών από τον καρπό, το σύστημα ελαχιστοποιεί τον όγκο της βαφής και του διαλύτη που παγιδεύονται στις γραμμές τροφοδοσίας.17 Αυτή η αρχιτεκτονική απόφαση μειώνει δραστικά τα απόβλητα κατά τις αλλαγές χρώματος , κάτι που αποτελεί κύριο παράγοντα λειτουργικού κόστους στην αυτοκινητοβιομηχανία υψηλής ανάμειξης.18

Το FlexPainter IRB 5500-22 είναι ιδιαίτερα γνωστό για την υψηλή επιτάχυνση και ταχύτητα βαφής, η οποία συχνά επιτρέπει σε δύο τέτοια ρομπότ να εκτελούν εργασίες που παραδοσιακά απαιτούσαν τέσσερα τυπικά ρομπότ. 21 Έχει σχεδιαστεί για να λειτουργεί σε συνδυασμό με την οικογένεια ατμοποιητών RB1000, η ​​οποία έχει σχεδιαστεί ειδικά για να χειρίζεται τις υψηλές δυνάμεις g που παράγονται από τις γρήγορες αλλαγές κατεύθυνσης του ρομπότ χωρίς να διακυβεύεται η σταθερότητα του μοτίβου ψεκασμού. 18

Η έκδοση IRB 5500-25 ενσωματώνει το ρομπότ με ένα σύστημα υπερυψωμένων ραγών, ειδικά σχεδιασμένο για γραμμές αυτοκινήτων "Stop-and-Go".19 Αυτή η διαμόρφωση 7 αξόνων παρέχει εκτεταμένη εμβέλεια—έως και 2,975 μέτρα συν το μήκος της ράγας—και επιτρέπει την εύκολη επανατοποθέτηση των ρομπότ ώστε να λειτουργούν ως αποτελεσματικά αντίγραφα ασφαλείας το ένα για το άλλο.24 Η ενσωματωμένη ράγα εξαλείφει την ανάγκη για μηχανική τρίτων και μειώνει τη συνολική κατανάλωση ενέργειας μέσω της προηγμένης δυναμικής μοντελοποίησης της ABB, η οποία εξασφαλίζει πλήρως συγχρονισμένη και ισορροπημένη κίνηση και στους επτά άξονες.19

Το IRB 5500-27 είναι η νεότερη έκδοση της οικογένειας, με έναν μοναδικό ενσωματωμένο 7ο άξονα μέσα στη δομή του ρομπότ και όχι ως εξωτερική ράγα. 17 Αυτός ο σχεδιασμός "ενσωματωμένων 7 αξόνων" παρέχει εξαιρετικά ευρύ φάσμα εργασίας και μεγαλύτερη ευελιξία στην τοποθέτηση, επιτρέποντας στο ρομπότ να χειρίζεται τόσο εσωτερικές όσο και εξωτερικές εργασίες βαφής σε διαφορετικά μεγέθη οχημάτων σε έναν μόνο σταθμό. 17 Ο 7ος άξονας επιτρέπει στο ρομπότ να "προσεγγίζει" τα εμπόδια και να διατηρεί τη βέλτιστη απόσταση μεταξύ όπλου και εξαρτήματος, ακόμη και σε εξαιρετικά πολύπλοκες γεωμετρίες. 17 Αυτό συμβάλλει άμεσα σε μικρότερους χρόνους κύκλου και στη μείωση του συνολικού αριθμού ρομπότ που απαιτούνται σε μια γραμμή παραγωγής, μειώνοντας σημαντικά την αρχική επένδυση κεφαλαίου. 17

Η τεχνολογική πυκνότητα του IRB 5500-27 το καθιστά πρωταρχικό υποψήφιο για τις στρατηγικές ανάπτυξης του CodeFreespray.com. Ο προγραμματισμός ενός ρομπότ 7 αξόνων απαιτεί παραδοσιακά προηγμένους κινηματικούς υπολογισμούς για την αποφυγή ιδιομορφιών και αυτοσύγκρουσης. Η λύση "Easy to Teach" του CodeFreespray.com χειρίζεται αυτούς τους υπολογισμούς στο παρασκήνιο, επιτρέποντας σε έναν χειριστή να μετακινεί απλώς το εργαλείο μέσω της επιθυμητής διαδρομής, ενώ το λογισμικό βελτιστοποιεί αυτόματα τις διαμορφώσεις των αρθρώσεων 7 αξόνων. 3

Το IRB 5510, που τοποθετείται ως ένα μεσαίου μεγέθους ρομπότ βαφής, εισήχθη για να εκσυγχρονίσει την κατηγορία που προηγουμένως καταλάμβανε το IRB 580.28 Αξιοποιεί την προηγμένη τεχνική υποδομή της ναυαρχίδας της οικογένειας IRB 5500, αλλά την παρουσιάζει σε μια μικρότερη, πιο οικονομική μορφή που απευθύνεται σε προμηθευτές Tier 1 και Tier 2 και σε γενικές βιομηχανικές εφαρμογές.29