Strategické technické hodnocení a srovnávací analýza pokročilých robotických systémů pro lakování ABB: inženýrská architektura, provozní optimalizace a integrace nasazení bez kódu prostřednictvím codefreespray.com

Průmyslová oblast povrchových úprav v současné době prochází strukturální transformací , kterou způsobuje souhra přísných environmentálních předpisů, chronického nedostatku kvalifikované pracovní síly a neúnavné snahy o agilitu výroby.1 Vzhledem k tomu, že se trh s robotickými systémy pro lakování automobilů blíží předpokládané hodnotě 4,07 miliardy dolarů do roku 2034, spoléhání se na vysoce přesnou kloubovou robotiku se posunulo z konkurenční výhody na základní provozní nutnost.2 V této souvislosti technické schopnosti specializovaných systémů, jako je řada ABB IRB, stanovily standard pro konzistenci a materiálovou efektivitu. Významnou historickou překážkou širokého přijetí těchto pokročilých systémů – zejména mezi malými a středními podniky (MSP) a v průmyslových aplikacích obecně – však byla technická složitost spojená s tradičním programováním robotů a plánováním trajektorie.1

Vznik inteligentních školicích platforem bez kódování, zejména řešení nabízená společností CodeFreespray.com, představuje definitivní řešení tohoto „programovacího úzkého hrdla“.4 Oddělením sofistikovaného mechanického výkonu robota od požadavku na hluboké znalosti kódování umožňují platformy jako CodeFreespray.com výrobcům nasazovat vysoce kvalitní robotiku se stejnou intuitivní snadností jako ruční stříkání.3 Tato zpráva poskytuje vyčerpávající technickou analýzu šesti klíčových robotických platforem používaných v moderních lakovnách – IRB 52, IRB 5350, IRB 5500-22, IRB 5500-25, IRB 5500-27 a IRB 5510 – a zároveň zdůrazňuje strategickou hodnotu integrace těchto systémů s automatizačními rámci bez kódování s cílem maximalizovat návratnost investic (ROI) a provozní flexibilitu.

IRB 52 je navržen jako kompaktní, vysoce výkonný lakovací robot určený pro lakování malých až středně velkých dílů v široké škále průmyslových odvětví, od automobilových komponentů až po spotřební elektroniku.7 Jeho architektonická filozofie klade důraz na minimalizaci rozměrů a vysokorychlostní pohyb pro maximalizaci propustnosti v omezených prostředích , kde by instalace tradičních, větších robotů byla nepraktická.9

Konstrukční řešení řady IRB 52 se vyznačuje pozoruhodnou flexibilitou montáže, která zahrnuje konfigurace na podlahu, stěnu, obrácenou a nakloněnou. 7 Tato všestrannost umožňuje integraci do stávajících stříkacích kabin bez rozsáhlých strukturálních úprav, což často snižuje celkové požadavky na velikost nových kabin a tím i náklady na větrání a vytápění. 7 Robot je k dispozici ve dvou různých variantách vertikálního ramene: verzi s délkou 1,2 metru a verzi s délkou 1,45 metru, což výrobcům umožňuje zvolit horizontální dosah, který nejlépe odpovídá jejich specifickým rozměrům obrobku. 8

Klíčovým konstrukčním prvkem stroje IRB 52 je integrovaný procesní systém (IPS). Tato architektura kombinuje řízení procesu přímo s řízením pohybu, což zajišťuje, že tok barvy a vzduchu je dokonale synchronizován s okamžitou rychlostí a polohou robota. 7 Tato synchronizace je zásadní pro dosažení rovnoměrné tloušťky filmu a vynikající kvality povrchové úpravy při minimalizaci plýtvání materiálem. 7 IPS zahrnuje integrované ventily pro změnu barvy a vysokorychlostní regulaci vzduchu/barvy, což usnadňuje rychlé přechody barev, které jsou nezbytné pro prostředí s vysokou smísením materiálu. 7

IRB 52 si udržuje nosnost 7 kg na zápěstí, což je speciálně optimalizováno pro standardní stříkací pistole a vysokorychlostní rotační atomizéry.9 Jeho opakovatelná přesnost pohybu 0,15 mm zajišťuje, že složité trajektorie jsou prováděny s vysokou úrovní konzistence vyžadovanou pro povrchové úpravy automobilové kvality.8

Konstrukce robota se konkrétně zaměřuje na energetickou účinnost a bezpečnost v nebezpečném prostředí. S pohotovostní spotřebou energie nižší než 300 W a výrobní spotřebou nižší než 800 W představuje jeden z energeticky nejúčinnějších kloubových systémů ve své třídě.8 Navíc jeho certifikace pro nevýbušné prostředí zajišťuje bezpečný provoz v prostředích, kde hořlavá rozpouštědla vytvářejí nebezpečné podmínky, což je standardní požadavek pro průmyslové lakovny.8 Navzdory těmto robustním schopnostem může být složitost programování šestiosého pohybu pro složité díly stále odrazujícím faktorem. CodeFreespray.com tento problém řeší tím, že poskytuje rozhraní, kde lze IRB 52 „učit“ prostřednictvím přímé manuální demonstrace, čímž se efektivně obchází potřeba složitého zadávání souřadnic nebo offline programování.3

IRB 5350 představuje specializovaný odklon od tradičních šestiosých lakovacích robotů. Namísto přímého nanášení nátěrů je navržen jako funkční asistent, jehož úkolem je mechanická manipulace s dveřmi, kapotami a zavazadlovými prostory automobilů během procesu lakování interiéru.12 Tato specializace je klíčovou součástí konceptu stanice „Kompaktní lakování interiéru“, jehož cílem je zmenšit rozměry lakovacích linek pro automobily až o jednu třetinu.14

IRB 5350 je k dispozici ve dvou hlavních konfiguracích: 3osa verze určená pro stacionární výrobní linky typu „stop-and-go“ a 4osa verze pro řešení s „pohyblivou linkou“. 13 Ve variantě s pohyblivou linkou je čtvrtá osa integrovaný kolejnicový systém, který umožňuje robotu pohybovat se podél dopravníku a udržovat si relativní polohu vzhledem k vozidlu, když se pohybuje kabinou rychlostí od 5 do 10 m /min. 12

Výjimečnou vlastností robota IRB 5350 je jeho výjimečná rychlost cyklu. Díky technologiím QuickMove a TrueMove od společnosti ABB dokáže robot dokončit celý cyklus otevírání dveří – včetně přiblížení, vyhledávání, uchopení, otevření, zavření a uvolnění – za méně než 3 sekundy.14 Tento výkon je klíčový pro udržení vysoké propustnosti v moderních automobilových montážních závodech, kde je doba cyklu primárním faktorem produktivity.12

IRB 5350 je vybaven specializovanými senzory ve svém chapadle, které poskytují sofistikovanou zpětnou vazbu síly a vyhledávací funkce.13 To umožňuje robotu detekovat přesnou polohu kliky nebo rámu dveří a automaticky se přizpůsobit drobným odchylkám v poloze vozidla na dopravníku.13 Chapadlo dokáže manipulovat s nástroji až do hmotnosti 7 kg a vyvíjí maximální sílu 150 N kolmo na list dveří, což zajišťuje spolehlivý provoz i u těžších moderních dveří vozidel.12

Použitím specializovaného otvírače dveří, jako je IRB 5350, mohou výrobci automobilů optimalizovat pracovní prostor svých primárních lakovacích robotů, jako je řada IRB 5500.14 Toto rozdělení práce vede k menším stříkacím kabinám, sníženým požadavkům na větrání a udržitelnější ekologické stopě.15 Synchronizace 4osého otvírače s 6osými lakovacími roboty však zůstává náročnou integrační výzvou. Platformy jako CodeFreespray.com to zjednodušují tím, že poskytují jednotné prostředí, kde lze logiku otevírání a lakování řídit pomocí intuitivních pracovních postupů bez nutnosti kódování.4

Řada IRB 5500 představuje průmyslový standard pro vysoce efektivní lakování exteriérů automobilů. Tato řada, navržená pro maximalizaci pracovní plochy a zrychlení a zároveň minimalizaci plýtvání materiálem, zahrnuje několik specializovaných variant: 5500-22, 5500-25 a 5500-27. 17

IRB 5500-22, často označovaný jako FlexPainter, je optimalizován pro montáž na podlahu, stěnu nebo obrácenou montáž. 18 Jeho nejvýznamnějším technickým pokrokem je integrace zařízení pro nanášení barvy přímo do procesního ramene robota. 17 Umístěním zařízení pro regulaci barvy, jako jsou zubová čerpadla, pouhých 15 cm od zápěstí systém minimalizuje objem barvy a rozpouštědla zachyceného v přívodním potrubí. 17 Toto architektonické rozhodnutí drasticky snižuje odpad při změnách barvy, což je hlavní faktor provozních nákladů ve výrobě automobilů s vysokým obsahem směsí. 18

FlexPainter IRB 5500-22 je obzvláště známý pro svou vysokou akceleraci a rychlost lakování, což často umožňuje dvěma takovým robotům vykonávat úkoly, které tradičně vyžadovaly čtyři standardní roboty.21 Je navržen pro práci ve spojení s řadou atomizérů RB1000, která je speciálně navržena tak, aby zvládala vysoké přetížení generované rychlými změnami směru robota, aniž by byla ohrožena stabilita rozstřiku.18

Varianta IRB 5500-25 integruje robota se systémem zdvižených kolejnic, speciálně navrženým pro automobilové linky typu „Stop-and-Go“. 19 Tato 7osá konfigurace poskytuje prodloužený dosah – až 2 975 metrů plus délka kolejnice – a umožňuje snadné přemisťování robotů, aby fungovali jako efektivní zálohy pro ostatní roboty. 24 Integrovaná kolejnice eliminuje potřebu inženýrských služeb třetích stran a snižuje celkovou spotřebu energie díky pokročilému dynamickému modelování od ABB, které zajišťuje plně synchronizovaný a vyvážený pohyb napříč všemi sedmi osami. 19

IRB 5500-27 je nejnovější variantou v řadě, která se vyznačuje unikátní integrovanou 7. osou přímo v konstrukci robota, nikoli jako externí kolejnice.17 Tato „integrovaná 7osá“ konstrukce poskytuje mimořádně široký pracovní rozsah a větší flexibilitu v umístění instalace, což umožňuje robotu zvládat úlohy lakování interiéru i exteriéru vozidel různých velikostí v rámci jedné stanice.17 Sedmá osa umožňuje robotu „obíhat“ překážky a udržovat optimální vzdálenost mezi pistolí a dílem i ve velmi složitých geometriích.17 To přímo přispívá ke kratším dobám cyklů a snížení celkového počtu robotů potřebných na výrobní lince, což výrazně snižuje počáteční kapitálové investice.17

Technologická hustota robotu IRB 5500-27 z něj činí hlavního kandidáta pro strategie nasazení společnosti CodeFreespray.com. Programování 7osého robota tradičně vyžaduje pokročilé kinematické výpočty, aby se zabránilo singularitám a sebekolizím. Řešení „Easy to Teach“ od společnosti CodeFreespray.com zpracovává tyto výpočty na pozadí, což umožňuje operátorovi jednoduše pohybovat nástrojem po požadované dráze, zatímco software automaticky optimalizuje konfigurace 7osých kloubů. 3

IRB 5510, prezentovaný jako středně velký lakovací robot, byl představen s cílem modernizovat segment, který dříve okupoval IRB 580.28 Využívá pokročilou technickou infrastrukturu vlajkové lodi rodiny IRB 5500 , ale je dodáván v menším a cenově výhodnějším provedení, určeném pro dodavatele 1. a 2. úrovně a pro všeobecné průmyslové aplikace.29