Inovativní robotické lakovaní práškových barev s využitím adaptéru pro automatickou výměnu nástrojů

1. červen 2020
Ing. Jaroslav Blažek, Ing. Petr Donabauer
Společnost Lindab – divize vzduchotechnika, je výrobcem vzduchotechnických prvků a ve své lakovací lince kombinuje řadu výrobků, které jsou velmi rozmanité jak z hlediska velikosti, tak i složitosti zalakování.

Obdobně jako celá řada dalších společností na trhu i Lindab začal již v roce 2015 přemýšlet o robotickém lakování výrobků. Požadavky definované na nová robotická pracoviště nebyly vůbec jednoduché:
  • možnost lakování všech výrobků na jedné lakovací lince a kabině při dodržení konstantní rychlosti linky;
  • maximálně zjednodušit programování robotů;
  • dosažení 100% opakovatelnosti;
  • maximální rovnoměrnost nátěru u plochých výrobků (+- 10 µm);
  • rychlá záměna barevného odstínu;
  • sběr dat z procesu lakování a komunikace s firemním ERP systémem.
Po řadě testů ve zkušebně společnosti Nordson v Erkratu bylo zřejmé, že lze výrobky roboticky zalakovat, v případě nutnosti dodržení požadované produktivity linky však není možné výrobky zalakovat jednou robotickou pistolí. Trvalé umístění více pistolí na robota by zase znemožňovalo úspěšné zalakování složitých výrobků. Proto bylo nutné vymyslet řešení, kdy bude robot umět vyměnit nástroje a bude s ním možné nahradit manipulátor a zároveň bude schopen lakovat pouze s jednou pistolí v tzv. režimu „conveyor tracking“. Je to režim, kdy zná robot přesnou pozici dílu a umí přizpůsobit trajektorii pohybujícímu se dílu.

Následně jsme vyvinuli a úspěšně nasadili do sériové produkce světově unikátní adaptér pro automatickou záměnu nástrojů v lakovací kabině pro práškové lakování. Adaptér umožňuje zcela automatickou výměnu tří nástrojů:
  • se třemi automatickými pistolemi;
  • s jednou automatickou pistolí;
  • s ofukovou tryskou.
Řešení robotické aplikace pro firmu Lindab zahrnuje lakovací kabinu s rychlou záměnou odstínu od společnosti Nordson, adaptér pro automatickou robotickou záměnu tří nástrojů (1x automatická pistole, 3x automatická pistole a ofukový nástroj) pro dva lakovací roboty ABB IRB 5500. Robotické pracoviště bylo integrováno do existující linky a součástí dodávky bylo i nové elektrické zapojení lakovací linky, její nové řízení systémem inSight a instalace clean-roomu pro vytvoření stálých podmínek při lakování a řešení bezpečnosti robotického pracoviště.

Obecně platí, že při robotickém lakování je nezbytné dodržovat vždy přesnou pozici zavěšení výrobku a při jeho navěšení „sdělit“ lince, který výrobek je v lince navěšen. V instalovaném projektu se nám podařilo tyto dva základní požadavky buď odstranit, nebo výrazně zjednodušit.

Lakovací linka pracuje se dvěma základními režimy, které se rozdělují dle zvoleného nástroje na adaptéru na:
1. REŽIM CHYTRÉHO MANIPULÁTORU
Lindab případovka
V případě režimu chytrého manipulátoru pracuje robot s nástrojem nesoucí tři pistole. V tomto režimu robot svou trajektorií konturuje tvar výrobku v předem stanovené vzdálenosti a je předprogramován na čtyři možné typy výrobků dle jejich průřezu: plochý, čtvercový, kosočtvercový a kruhový. Při navěšení výrobku pro režim manipulátoru zadáváme lince pouze informaci o tvaru výrobku, tzn. informaci, zda je výrobek plochého tvaru, kulatý či čtvercový. Po průjezdu výrobku čtecí bránou systém automaticky rozpozná polohu výrobku a dle zadaného tvaru výrobku automaticky vytvoří robotický program, který je následně automaticky v robotu spuštěn v okamžiku příjezdu daného výrobku do lakovací kabiny. Díky této funkcionalitě systému dochází k obrovskému ušetření práce programátorů a možnosti využívat výhod robotického lakování bez nutného programování.
2. REŽIM CONVEYOR TRACKING
Jedná se o režim lakování jednotlivých dílů. V tomto režimu robot pracuje s nástrojem nesoucím jednu lakovací pistoli a zalakuje díl dle přesně naprogramovaného programu. Program pro robotické lakování je uložen v robotu a číslo programu pro robotické lakování je pak vyvoláno systémem inSight před příjezdem výrobku do kabiny. Robot si synchronizuje přesnou pozici výrobku a následně probíhá jeho lakování za pohybu.
Instalovaný software inSight umožňuje komplexní řízení lakovací linky z jednoho místa a zároveň sbírá data z celého procesu lakování, které pak mohou být dále reportována a zpracována.

Využívá k tomu následujících modulů:

inSight smartControl

Je v lince instalován celkově dvakrát, na pracovišti navěšování a svěšování výrobků. Na pracovišti navěšování je možné zadat lakovaný výrobek buď výběrem z databáze produktů, nebo sejmutím 2D/3D kódu výrobku. V okamžiku, kdy systém zná číslo výrobku, zobrazí na průmyslové televizi s úhlopříčkou 55‘‘ návodku pro operátora, jakým způsobem má být výrobek zavěšen, jaká má být použita závěsová technika, jaké otvory je nutné maskovat atd. Informace o výrobku je následně předána do hlavního ovládacího modulu inSight Control, který po navěšení výrobku kontroluje jeho rozměry a zavěšení. V případě nesprávného zavěšení se spustí alarm, aby mohlo být následně upraveno. Před samotným robotickým pracovištěm je instalována kontrolní čtecí brána, která kontroluje, zda nedošlo ke změně navěšení výrobku při průjezdu předúpravou a sušicí pecí a zamezí tak případné kolizi s lakovací pistolí. Na pracovišti svěšování se operátorovi před svěšením výrobku zobrazí návodka postupu správného svěšení a kontroly. Po provedení kontroly následně na dotykovém displeji potvrzuje, zda byl výrobek v pořádku a může být použit v dalším procesu výroby.

inSight Control

Jedná se o hlavní řídicí modul, který komunikuje se všemi prvky v lakovací lince a zajišťuje jejich řízení, bezpečný provoz a vizualizaci všech procesů v lakovací lince. Ze systému je možné ovládat každý jednotlivý prvek lakovací linky. Jsou zde naprogramovány automatické sekvence pro výměnu nástrojů, kdy nejdříve dochází k vyčištění nástroje a následně k jeho výměně. Dále následuje sekvence činností pro změnu barvy, nebo sekvence pro automatické čištění kabiny. Celý řídicí systém je propojen s firemním ERP systémem společnosti Lindab, kde následně dochází k plánování výroby pro lakovnu a k oboustranné synchronizaci informací se systémem inSight.
V lakovací lince byla instalována lakovací kabina Nordson ColorMAX Engineered s rychlou záměnou barevného odstínu. Pro samotnou aplikaci je využívána poslední generace aplikačního systému Encore HD, se kterým je prášek dopravován v husté směsi až k trysce pistole pomocí HDLV pump. Využitím tohoto systému téměř nedochází ke změně množství aplikovaného prášku v závislosti na čase a není nutné nastavovat korekce množství práškové barvy, jako je tomu u systémů s venturiho tryskou v závislosti na jejím opotřebení. Druhou nespornou výhodou aplikačního systému Encore HD je aplikační účinnost a množství zalakovaných metrů čtverečních jednou pistolí. Tyto vlastnosti z něj dělají nejvýhodnější aplikační systém pro robotické lakování. Pro zajištění stálých podmínek pro lakování a pro zajištění maximální možné čistoty v prostoru lakování je kabina umístěna v klimatizované místnosti s několikanásobnou filtrací vzduchu. Díky instalovanému adaptéru pro změnu nástroje je možné i robotické čištění lakovací kabiny. Pro režim čištění si robot připojí nástroj s ofukovou vzduchovou tryskou a převážná většina čištění vnitřní části lakovací kabiny je pak provedena roboticky. Systém je samozřejmě vybaven ofukem vnějších povrchů pistolí pracující v automatickém režimu a je naprogramován pro jednotlivé nástavce samostatně.
Výhody robotického lakování s adaptérem pro automatickou výměnu nástrojů:
  • výrazné zvýšení produktivity lakovací linky;
  • možnost robotického lakování tvarově rozmanitých výrobků v jedné lince;
  • odstranění nutnosti programování lakovacích programů pro režim manipulátoru;
  • 100% opakovatelnost kvality lakování;
  • zachována rychlá záměna barevného odstínu;
  • možnost robotického čištění lakovací kabiny.
Celý systém pracuje téměř devět měsíců v dvousměnné sériové produkci s častými výměnami barev i záměnami robotických nástrojů. Během takto dlouhé zkušební doby nenastal žádný problém ani s aplikací práškové barvy, ani s kontaminací barvy po procesu čištění.
Spokojenost zákazníka dokazují slova Ing. Gebharta, technického manažera společnosti Lindab a otce myšlenky využití adaptéru pro výměnné nástroje:
„Instalovaný systém robotického práškového lakování provozujeme v procesu hromadné výroby od začátku tohoto roku a můžeme říci, že jsme se ujistili o správnosti původní myšlenky, která určila koncept robotické práškové lakovny. Postupně doplňujeme recepty pro výrobky lakované v režimu „Conveyor Tracking“ s cílem, kdy chceme do jednoho roku lakovat kompletně celý sortiment bez potřeby ručního předlakování. Tento přechod probíhá s určitými dílčími komplikacemi, které však nejsou nad rámec, který jsme očekávali.“

Novinky: technologie

Surfin Technology

SURFIN Technology s.r.o.

  • Lány 698/77, 625 00 Brno
  • IČ 02021471 DIČ CZ02021471
  • Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.

Kontakty

Oddělení barev

Objednávky a technické informace
Alena Buchtelová
Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
+420 547 426 229
+420 777 717 505

Marta Sedlecká
Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
+420 547 426 231
+420 777 717 509

Oddělení technologií

Objednávky a technické informace
Ing. Blanka Vojtková
Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
+420 547 426 214
+420 777 717 523

Servis

Miroslav Polčák
Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.

POŽADAVEK NA SERVIS