Robotização do Sistema de Pintura

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ROBOTIZAÇÃO DO SISTEMA DE PINTURA.

Se uma empresa está considerando seriamente um robô para a sua operação de pintura, há duas perguntas a responder. É um robô de pintura verdadeiramente a escolha de automação correta para a aplicação? Se sim, como seria o design e a o impacto na operação global do sistema de pintura robotizado? Métodos de pintura em spray são classificados em três tipos: Manual Um operador com uma pistola de pulverização. Automática Pistolas apostas em braços estacionários ou sistemas, como reciprocadores, pistolas girando (spinning guns) ou com dispositivos de dois ou três eixos. Robotizada Geralmente, um dispositivo programável com braço de seis eixos capaz de movimentos complexos e o movimento do pulso. Muitas vezes um robô é sugerido como a resposta a um problema de pintura, no entanto, isso muitas vezes acontece sem suficiente análise de requisitos da aplicação. Embora os robôs agora são mais rápido, mais flexível e mais fáceis de programar, eles não são a única ou a melhor solução para cada aplicação. Por vezes, os usuários são tão fascinado com um robô que não se verificará se as peças podem ser pintadas com sistemas mais simples e custo mais acessível com uma técnicas menos exóticas. Formato das Peças. Peças complexas com rebaixos, superfícies curvas e formas (frame) como qualidades são grandes candidatos para um robô. Outros, tais como painéis de chapas planas ou aqueles que têm geometria simples são tratados facilmente com mecanismos menos caros. Se manter a pistola de pulverização em relação à superfície da peça exige uma grande dose de articulação, em seguida, um robô é uma consideração.

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Variedade das Peças. A variedade de formatos e tamanhos das peças tem muito a ver com a melhor maneira de pintá-las. Uma unidade de trabalho com baixo volume de peças a serem pintadas seria uma localização inadequada para um robô. Robôs lidão com uma variedade de peças diferentes pintadas em altas taxas de produção. Por exemplo, alguns fabricantes de automóveis necessitam de finalizadores para pintar todas as peças de acabamento de plástico de forma sincronizada para melhor correspondência de cores. Esta é uma aplicação ideal para um robô. Sistemas complexos de automação é uma boa solução para a pintura conjuntos menores de partes semelhantes. Um bom exemplo é uma aplicação onde um pequeno ajuste pode permitir que algumas pistolas de pintura fixas para pulverizar tanto rodas de aro 15 e rodas de alumínio de 16 polegadas de diâmetro. Pela adição de um equipamento sensor a montante, a automação resolve uma gama de pintura em diferentes peças, com um custo relativamente baixo. Contudo, as necessidades futuras podem pender a balança a favor dos robôs se peças novas ou mudanças de estilo seria difícil de alcançar através da adição ou reposicionamento somente das pistolas. Tempo de Ciclo A rapidez de um robô pode ser enganosa. Uma vez que um robô se move mais rapidamente do que se pulveriza uma pistola de pintura, isto é a velocidade da pintura é o fator mais significativo. Enquanto os robôs podem ser equipados com somente uma ou duas pistolas de pulverização, é comum ter muitas pistolas de pulverização em um sistema de automatização de disco, permitindo que mais tinta a ser pulverizada em menos tempo. Um bom exemplo da diferença de tempo de ciclo é a aplicação de esmalte cerâmico de artigos sanitários. Robôs Glazing usando duas pistolas de pulverização exigem 70 segundos por peça por causa da grande quantidade de esmalte que tem de ser aplicada. Com uma automação, uma taxa de 180 peças por hora (ou 20 segundos/ciclo) é realizada usando mais do que as pistolas de pulverização, 20 em um sistema telescópico e combinadas em bancadas de pistolas fixas. A velocidade da linha, também desempenha um papel importante no cálculo do tempo de ciclo, uma vez que um robô pinta apenas a parte que passa através do invólucro de trabalho. Outra consideração é que alguns acabamentos necessitam alta espessura. Um robô pode usar um caminho de pulverização complexo, alternadamente, pulverização diferentes áreas da parte para construir espessura do filme sem corridas ou quedas. Um teste de pulverização determina o tempo necessário para atingir a cobertura adequada e de filme. No entanto, um robô sozinho não pode pintar rápido o suficiente. A solução




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pode ser um sistema híbrido usando pistolas fixas ou móveis estabelecer pintura em algumas superfícies e um robô para lidar com as áreas mais difíceis. Capitais e Custos Operacionais De acordo com fornecedores de robô para pintura, a principal razão para a compra é eliminar custos trabalhistas. Mas, para concluir que a substituição de pessoas com robôs sempre vai economizar dinheiro é demasiado simplista. Para as operações de deslocamento simples onde a pintura envolve um baixo volume de peças que exigem centenas de programas, um robô pode ser demasiado caro para justificar. Da mesma forma, os robôs são muitas vezes caros em comparação com soluções de automação rígidos. Um reciprocador de alta qualidade pode custar US$ 15.000 e um robô de mais de US$ 100.000. Um robô de US$ 100.000 que substitui um trabalhador US$ 30.000 por turno, em três turnos por dia, rapidamente se paga, no entanto, há uma quantidade grande de alternativas em automação pode ser adquiridas por menos de US$ 100.000. Ao considerar o custo de um robô, lembre-se a incluir não só o custo da unidade robotizada de base, mas as despesas adicionais de integrando-a no sistema de pintura. Estes incluem itens como ensinar trata, capas de proteção, documentação, treinamento, porta-ferramentas e interface eletrônica. Alguns fabricantes de estimar o custo de um robô integrado em 30-50% em relação ao custo de um robô de base. Economia de Pintura. Uma pessoa pode pintar mais exatamente que uma máquina, mas é a repetição da pulverização automatizada que economiza a pintura. Uma vez que um robô é programado, ele cobre milhões de peças com pouca variação. Operadores humanos tendem a ser menos eficientes desperdiçando tinta. É surpreendente ver como muitas vezes provam uma pistolla para "garantir" que funciona, o que perfaz uma perda significativa de pintura. Também é interessante a forma como um touch-up manual em uma área inevitavelmente resulta em overspray em outro. Para operações específicas, automação disco é ainda mais eficiente do que um robô Pistolas em um posicionador de pistolas são acionados justamente para aplicar tinta em aplicações de alta velocidade com quase nenhum overspray. Sistemas de automação rígidos podem pintar até mesmo perfis complexos com baixo custo quando se utiliza mascaramento automático. Pulverização menos tinta economiza dinheiro, mas também significa menos manutenção, limpeza, custos mais baixos de filtro e emissões de VOC. Há um número estimado de 25-




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30% de economia de tinta para sistemas automatizados, quando comparados com os operadores humanos. Especialização Técnica Aumentar a complexidade de uma linha de pintura carrega alguns riscos. A caixa de ferramentas de manutenção padrão não pode ajudar quando um robô avaria. Solucionar problemas e reparar robôs requer treinamento especial e um grau de sofisticação não encontrado em muitas plantas menores. Ao avaliar a economia de trabalho alcançadas pela substituição pintores manuais, também considerar o treinamento e apoio técnico necessário para manter o robô funcionando corretamente. Selecionando um tipo de robô Robôs de pintura estão disponíveis em projetos hidráulicos ou eletrônicos. Robôs hidráulicos eram dominantes as máquinas usadas em aplicações de pintura. Hoje, eles compreendem a maioria dos negócios robô usado, mas são muito ultrapassados por colegas eletrônicos. Enquanto eles oferecem capacidade de carga elevada, isso é menos vital nos aplicativos de pintura, onde uma ou duas pistolas são necessárias serem carregadas. Sistemas hidráulicos fornecer soluções mais simples para cumprimento das normas à prova de explosão, uma vez que os cabos de alimentação para servo motores eletrônicos podem ser eliminados. Sua principal vantagem é a alternativa de menor custo para robôs eletrônicos. Robôs de pintura eletrônicos usam, servo-acionamentos elétricos de precisão de alta velocidade para o movimento. Conseguem movimento rápido e um posicionamento mais preciso do que as unidades hidráulicas. Sem a necessidade de conexões hidráulicas, robôs eletrônicos também são mais modulares e requerem menos manutenção mecânica. Ambos os tipos de robôs exigem atenção à limpeza e manutenção preventiva adequada, bem como uma equipe de apoio bem treinada, e tecnicamente experiente. O tipo escolhido para uma determinada aplicação irá depender dos parâmetros operacionais específicas e considerações orçamentais. Teste Antes de comprar todo o sistema de pintura do robô é importante para testar a sua capacidade para pintar as peças. Tal teste pode revelar o tempo esperado de ciclo, a complexidade da tarefa de programação e a precisão necessária para a concepção workholder.




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Compatibilidade do material de revestimento O material de revestimento pode ditar algumas limitações. Esmalte cerâmico e esmalte de porcelana, por exemplo, são destrutivos para os mecanismos sensíveis encontrado em diversos modelos de pulso. Robôs de pulverização de material à base de solvente deve atender aos requisitos elétricos à prova de explosão. Isto necessita de fiação adequado para locais perigosos para conexões com o robô. Robôs destinados a aplicações em tintas líquidas geralmente apresentam sistemas de purga de ar para atender a esses requisitos de segurança. Em aplicações de pó, é por vezes necessário adicionar uma proteção adicional para impedir a migração de pó em componentes críticos do robô. Botas de borracha colocados sobre servo motores e mantido sob pressão de ar positiva vai ajudar a evitar falhas em pó relacionados. Coloque restrições Certifique-se de que o robô é capaz de sustentar todo o equipamento necessário ao longo do ciclo operacional. Especificações de carga do robô deve fazer referência a uma carga em um deslocamento conhecido. Velocidade Embora possa ser tentador quer o robô rápidos disponíveis, é importante considerar a velocidade máxima à qual a tinta pode ser aplicada. Normalmente, a distorção padrão ocorre cerca de cinco pés por segundo, portanto, um robô que pode se mover mais rápido tem benefícios limitados para a pulverização. Mais uma vez, um teste de pulverização para determinar o tempo de ciclo para a sua parte, a cobertura e o filme de construção é um primeiro passo importante. Área de Trabalho A área de trabalho, determinada pela distância do robô (menos a combinação da pistola e do pulso, quando a distância de pulverização para dentro), determina o tamanho máximo da peça. Em sistemas de transportadores contínuos onde o robô rastreia o transportador, a de trabalho limita o tempo máximo de ciclo para cada parte. A maioria dos fabricantes fornecem informações detalhadas sobre a área de trabalho de seus robôs. Em alguns casos, o robô pode chegar abaixo da sua própria base. Para um robô andar montado este não fornece nenhum benefício, mas a montagem do robô em um pedestal vai ampliar o alcance do robô consideravelmente, proporcionando maior flexibilidade.




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A transportadora O robô espera uma peça a ser apresentada numa posição bem definida. Portanto, o robô deve saber onde a peça é e quão rápido ele está se movendo. Um interruptor de limite disparado pelo workholder desencadeia um sinal para o controlador do robô. Colocar este interruptor fora da cabine permite que o robô pinte a peça, somente quando a mesma entra na cabine de pintura. Transportadores tipicamente se enquadram em duas categorias: de indexação ou corrida contínua. Sistemas de indexação move a peça para a posição de pintura, parar, então o robô pinta a peça. Estes transportadores são programados para atingir o tempo de ciclo necessário e fornecer aceleração e desaceleração suaves. No entanto, um sistema de indexação fornece os meios mais simples para pintar uma peça, uma vez que não é um alvo em movimento. Durante o tempo de permanência, a peça pode ser girado no lugar. Sistemas que executam contínuas requerem hardware e software para informar o robô sobre a posição da peça. Codificadores são utilizado para este fim. Encoders relativos, ou incremental em eixos de transmissão transportadoras calcular a posição de transporte a partir de uma posição conhecida "casa". Esta informação de temporização digital é enviada para o controlador do robô. Uma vez que o controle do robô recebe a informação, o software calcula a tradução apropriada de coordenadas do robô. O robô pode " controlar " a peça usando essas coordenadas em mudança. Fixação das Peças Os olhos de uma pessoa, o cérebro e as mãos trabalhar juntos para corrigir o inesperado. Se uma peça estiver um pouco torta, um pintor pode compensar o problema. Uma vez que o robô é "cego", ele assume que a peça é posicionada de uma forma específica de acordo com o seu programa de pintura armazenado. Uma peça indevidamente posicionada não será pintada corretamente. Devido a isso, o workholder deve apresentar as peças, de modo preciso uniforme. Fusos dobrados, cabides balançando, derrapagem ou peças mal posicionamento podem causar problemas de qualidade. Dispositivos anexos devem fornecer estabilidade para limitar balanço dos rack no movimento de rotação. Quando for necessária a rotação do rack, o envolvimento positivo de uma roda dentada ou estrela - indexador garante que o rack se transfira de forma harmoniosa. Um rotador de cadeia preciso com o motor de velocidade variável proporciona rotação mais suave e mais confiável do que os sistemas de cinto simples. Um pino de localização ligado à roda dentada serve como uma "bandeira/sinalizador" eletrônica. Quando isto é detectado por um sensor fotoelétrico ou interruptor de proximidade, o spinner transforma a peça até a presença do pino e é detectada. A fiandeira




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é então interrompida na posição desejada. O rack deve ser projetado de uma maneira que rigidamente fixa a orientação da peça ao longo de todos os eixos. Comunicações Em sistemas de pintura robô, a comunicação bi- direcional precisa ser estabelecida entre o controlador do robô e o sistema PLC. Envio de um comando de início passa a partir do PLC para o robô. Embora o comando de arranque pode ser entregue diretamente a partir dos sensores para o controlador do robô, outros eventos são frequentemente acionados a partir do mesmo sinal, como solenóides pneumáticas. Em sistemas em que as diferentes partes estão sendo pintadas, uma identificação da peça também é fornecida ao controlador de modo que o robô programa a pintura a ser executada. Operadores entrar em um terminal o ID das peças que são carregadas no sistema. Em sistemas mais automatizados são utilizados leitores de códigos de barras ou sistemas de visão. O sistema PLC acompanha cada peça e seu ID através de registradores de deslocamento, uma vez que viaja através do sistema. O controlador do robô também comunica de volta com o PLC com informação de estado sobre o robô e do seu sistema de purga, bem como as condições de falha, tais como limites de fim de curso e de outros problemas. Collision Avoidance. O fabricante do robô normalmente fornece vários meios para evitar colisões. Em alguns robôs, um amortecedor elástico interno é colocado nos extremos do movimento. Um segundo nível de proteção é uma limitação do software. O controlador do robô é programado com um horizonte que se torna uma barreira para o programa de pintura. Este destina-se a proibir a programação do robô para uma posição perigosa. Finalmente, um interruptor de limite no robô fornece um mecanismo para desativar o robô completo, se os outros mecanismos são derrotados ou não. Design de Cabine de Pintura A primeira consideração do projeto cabine de pintura é se o robô pode se encaixar no estande. Os robôs precisam ampla folga para pintar dentro da área de trabalho designada. Muitas vezes, o estande tem de ser muito mais amplo e mais profundo do que uma cabine automática padrão. Deixe espaço suficiente ao redor do robô para acesso aos componentes que exigem manutenção periódica. Sempre que possível, fornecer janelas de observação para monitorar a operação do robô.




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Robôs podem operar em um ambiente mais pesado em contaminantes. Um sistema de ventilação permite que o ar de recirculação da cabine para ser utilizado mais tempo antes de volume , o envio de menos ar que é mais concentrada VOCs para o sistema de redução. Isso reduz os custos de redução e apresenta menos problemas regulatórios. Recirculação estandes também exigem menos ar make- up. Em estandes ambientalmente controladas, isso significa menos despesa para aquecimento e ar condicionado maquiagem ar. Programação Robôs de pintura mais elétricos oferecem vários meios de programar o caminho de pulverização. Programação Point-to-Point. Os movimentos são programados inserindo as coordenadas de cada ponto sucessivo. Começando a partir de uma posição inicial, o robô é programado a respeito de que direção e até para passar para o próximo ponto. Junto com a mudança, o programa instrui a pistola para pulverizar ou não. Este tipo de programação é lento e tedioso para os caminhos complexos que exigem várias etapas intermediárias. Normalmente, este tipo de programação é realizada usando uma consola electrónica de mão pequena que pode ser trazido para dentro da cabine de pulverização para a programação. Programação Lead-Through. Muitos robôs permitir ao programador para movimentar fisicamente o braço do robô através de uma via enquanto o controlador memoriza o movimento do robô. Esta é uma maneira rápida para programar o caminho. O programa pode ser então refinada com instruções adicionais ponto-a-ponto. A alça de ensinar é necessária para realizar lead-através da programação. A alça de ensinar é equipada com botões para alternar a gravação e desligar e fazer o movimento do braço do robô mais fácil. Programação Off-Line. Com alguns robôs, a pintura é simulada off-line com interfaces de operação tridimensionais gráficos. O caminho é executado, avaliada e afinado off-line, de modo que o tempo de inatividade sistema é minimizado e uma maior eficiência de transferência é conseguido. Grande parte do desenvolvimento está ocorrendo atualmente para melhorar esses programas para que a (Computer Aided Design) desenho da peça CAD podão ser importados, e uma rotina de auto-otimização, que cria o caminho de pulverização mais eficiente. Muitos sistemas permitem a programação de vários parâmetros de pulverização, muda de cor e inserindo valores analógicos para o ar de atomização, o ar do ventilador, e as taxas de fluxo.




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Montagem Pistolas de pintura deve ser montada para fácil remoção para reparos e manutenção. A montagem também deve segurar a pistola rigidamente em uma posição pré-definida, uma vez que o programa de pintura é iniciado em uma posição determinada da pistola. Cuidados devem ser tomados para evitar danos ao fornecimento de fluido e mangueiras de ar. Limpeza da Pistola A maioria dos robôs são integrados em sistemas que usam uma variedade de cores. O robô pode ser programado para limpar a pistola de pulverização ou para a manutenção periódica ou alterações de cor por pulverização da pistola para um balde de purga. Segurança Robôs, impulsionado por motores elétricos poderosos, podem causar ferimentos e até mortes. Para evitar acidentes, as portas da cabine de pulverização devem ter travas de segurança para parar o robô sempre que a porta da cabine for aberta. Cuidados especiais devem ser tomado durante a programação do robô. Em um exemplo, um operador estava preso na cabine de pintura contra a parede e esmagado até a morte por um robô, porque ele havia derrotado o interruptor de segurança no terminal/console de ensino. Além disso, tenha cuidado ao programar o movimento do robô, especialmente "as coordenadas de ferramentas." Coordenadas ferramenta são referenciadas a partir da ponta pistola, que muda constantemente em relação a coordenadas absolutas na cabine de pintura. Devido a isso, os programadores tiveram resultados inesperados durante a programação em ferramenta coordena devido à dificuldade em manter o controle de mudança de pontos de referência. A escolha da tecnologia para a pintura de peças depende de uma série de fatores técnicos e econômicos. A ampla gama de soluções a partir de estações de pulverização manuais para instalações multi-robô está disponível. Usando interfaces sofisticadas e rápidas, sistemas de movimento precisos, automação e robótica difícil proporcionar vantagens significativas para muitos trabalhos de tinta spray. Por vezes, a melhor solução é uma combinação de tecnologias. Não há substituto para montar uma equipe experiente, desde o início. Esta equipe deve incluir o fornecedor de tintas, fornecedor de equipamentos de aplicação e uma empresa de sistemas turnkey familiarizado com todos os aspectos da integração de um robô de pintura em um sistema de acabamento completo.




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Quando são usados robôs, uma reflexão cuidadosa deve ser dada para o projeto do sistema global para acomodar e maximizar os benefícios do robô. Fixturing part, design de transporte, seleção do sistema PLC, design da cabine de pintura, ferramentas de programação e sistemas de segurança devem ser todos projetados com o robô em mente.



Robotização do Sistema de Pintura

Engineering

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