手動塗装と比較して、ロボット塗装には多くの利点があり、近年業界でますます人気が高まっています。中国の産業用ロボットは1970年代から発展し、その中でも自動車産業がいち早く導入され、スプレー塗装ロボットなどの自動塗装装置が次々と実用化されている。ロボット塗装時の塗料の使用量が削減され、エネルギーの節約と排出量の削減につながります。製品の品質、認定率、安定性が向上します。手作業が軽減され、労働生産効率が向上します。塗装ロボットは主に、電子制御システム、カメラシステム、自動スプレーシステム、地面供給システム、安全落下防止システム、およびクライミングシステムに分かれています。現在、塗装ロボットのメーカーは主にヨーロッパと日本に集中しています。ヨーロッパのシステムは価格が比較的高く、パフォーマンスも優れています。日本のシステムは費用対効果が高く、市場シェアでも優位性を持っています。
ロボット塗装技術は自動車、インテリア、電子製品など一般分野で活用されています。自動車塗装用のスプレーロボットが最も一般的です。高層ビルの外壁塗装には壁這いロボットが使用されています。このほか、航空大型部品の塗装ロボット、船舶ドックの内外板塗装ロボット、鉄道車体の塗装ロボット、原子力メンテナンス用の塗装ロボットなどもあります。塗装ロボットは、高層ビル、狭く限られたスペース、パイプラインの内壁の防食、高放射線および高リスクエリアなどの塗装作業において緊急の応用ニーズがあります。
塗装工程
ロボットのスプレープロセスに影響を与える主なパラメータは、ロータリーカップ速度、流量、成形エア、静電圧、ベアリングエア圧力、およびスプレー距離です。これらのパラメータは塗膜の品質に大きな影響を与え、タレ、オレンジピール、フラワリー、色差などの塗膜欠陥が発生する場合があります。例えば、流量が大きいとダレや気泡などの不良が発生するため、ロータリーカップの回転速度は適度にする必要があります。速度が速すぎると塗膜が薄くなり、塗料が跳ね返ってしまいます。塗装の美しさの鍵となるのは発色性能であり、ロボット塗装でも色の違いは生じます。洗浄を行わずにスプレー色の変化をしたり、スプレーパイプを洗浄を行わずにスプレーしたり、長期間のスプレーによる塗料の構造の変化は色差の原因となります。スプレーロボットの研究のホットスポットは、主に軌道の最適化とスプレーガンのモデリング解析です。数学的アルゴリズムと計算モデルの継続的な変更により、この分野の継続的な開発が促進されてきました。スプレーロボットに関する国内の研究は主にロボットの構成と動作シミュレーションに焦点を当てており、一連の運動学的および動的問題を解決しています。
研究の進捗状況
外国では塗装ロボットの研究が先行している。中国は、第一世代の塗装ロボットに属する電気油圧サーボドライブの使用を開始しました。同時に、海外では、ロボットの信頼性を向上させ、エネルギー消費を削減し、メンテナンスを軽減できるACサーボドライブが使用されていました。塗装ロボットのスプレープロセスは、初期の手動ガイダンスから、1980 年代後半のオフラインプログラミングと生産ライン全体の自動塗装に発展しました。オフライン プログラミングにより、塗装ロボットのオンライン デバッグ時間を短縮できます。自動車塗装ロボットは主に車体の上塗り、車軸などの部品の塗装に使用され、徐々に車両全体の自動塗装システムを開発してきました。
塗装工程では一般に、表面処理、塗装、表面検査が必要となります。さまざまな塗装リンク向けにさまざまな塗装ロボットが開発されています。塗装壁登りロボットは、リスクの高い作業の作業員に取って代わることができます。壁登りロボットの 2 つの主な機能は、取り付けと移動です。機械工学およびコンピューター工学の分野では、多くの研究と改善作業が行われてきました。中国のハルビン工業大学は、1980年代後半から壁登りロボットの研究に取り組み、複数のシリーズや品種の壁登りロボットを開発してきた。ハルビン工業大学と大慶第一石油生産工場は、我が国初のスプレー塗装と防食用のクローラ型磁気吸着壁面昇降ロボットを共同開発した。さらに、ハルビン工業大学は船体表面の水中清掃ロボットを開発し、船舶の水中表面処理と塗装に新たな方向性を切り開きました。壁登り塗装ロボットにとって障害物越え技術は解決すべき課題である。これらの条件は、プロペラ推力吸収装置や全方向歩行機構により改善され、ロボットの適応性や複雑な路面での障害物通過能力が向上します。
ドック内で船舶の内外板の塗装は、主に研削、サンドブラスト、錆落とし、塗装等の工程があります。船舶のドックには、壁登りロボット、フレーム トラックロボット、高架車両という 3 つの主なタイプのスプレー ロボットがあります。スプレーロボットと組み合わせた錆除去ロボットも利用できます。多くの研究があり、豊富な製品があります。 2018年、中国造船工業総公司の716研究院が開発した錆除去・壁登りロボットが武漢造船会社で初めて試験に成功した。塗装ロボット製品の代表的なプロバイダとしては、日本の浦上研究所のVM400シリーズ、オーストリアのパルフィンガー社が開発したシップシステムシリーズ、スペインのSyncroil社やイタリアのRina Vincenzo社のスプレーロボットなどがあります。さらに、韓国の大邱電気機械材料研究所も、壁登攀型のインテリジェントなドック内外パネルスプレーロボットを開発した。
他のいくつかの特殊な分野では、塗装ロボットの需要がより顕著です。たとえば、航空部品では、コーティングの厚さ、均一性、ステルス状態について非常に高い要件が求められます。ロボットによる自動塗装は、我が国の航空製造業の発展にとって重要な方向性です。現在、中国は航空製造業界で塗装ロボットを導入する初期段階にある。 2015年、上海飛機製造有限公司、清華大学、設備会社は航空機の翼やその他の部品にスプレーするハイブリッドロボットを共同開発した。
今後の動向
ロボット塗装技術の発展により、塗料の利用率が向上し、生産コストが削減され、より省エネで環境に優しいものになりました。技術の継続的な更新と反復により、制御技術とソフトウェアのレベルは常に向上しており、塗装ロボットのアプリケーションパフォーマンスはさらに向上し、よりインテリジェントになります。今後、塗装ロボットの個別塗装や小ロット生産の需要が高まり、精度や安定性への要求もますます高くなっていくでしょう。我が国の塗装ロボットは、我が国の塗装と産業発展の特定の要件に基づいて、既存の技術と特別な利点を活用し、人工知能、モノのインターネット、クラウドコンピューティング、長寿命バッテリー、その他の先進技術の継続的開発を組み合わせて、塗装ロボットの研究開発を加速し、曲線での追い越しを達成し、革新とアップグレードを試み、既存の技術の束縛を打ち破り、独特の発展経路を見つける必要があります。
