수동 페인팅과 비교하여 로봇 페인팅은 많은 장점을 갖고 있으며 최근 몇 년 동안 업계에서 점점 인기를 얻고 있습니다. 중국의 산업용 로봇은 1970년대부터 발전하기 시작했는데, 그 중 자동차 산업이 가장 먼저 시범사업을 한 분야로 스프레이 도장 로봇 등 자동 도장 장비가 잇따라 실용화됐다. 로봇 페인팅 중 페인트 사용이 줄어들어 에너지 절약 및 배출 감소에 도움이 됩니다. 제품 품질, 인증률 및 안정성이 향상됩니다. 수동 작업이 줄어들고 노동 생산 효율성이 향상됩니다. 도장 로봇은 주로 전자 제어 시스템, 카메라 시스템, 자동 분사 시스템, 지상 공급 시스템, 안전 추락 방지 시스템 및 등반 시스템으로 구분됩니다. 현재 페인팅 로봇 제조업체는 주로 유럽과 일본에 집중되어 있습니다. 유럽 시스템의 가격은 상대적으로 높으며 성능도 좋습니다. 일본 시스템은 비용 효율적이며 시장 점유율에서 우위를 점하고 있습니다.
로봇 코팅 기술은 자동차, 홈데코레이션, 전자제품 등 일반 분야에 활용되고 있다. 자동차 도장용 스프레이 로봇이 가장 일반적이다. 벽 크롤링 로봇은 고층 빌딩의 외벽 페인팅에 사용됩니다. 이 밖에도 대형 항공부품 도장 로봇, 선박 부두 내·외부 패널 도장 로봇, 철도 차량 차체 도장 로봇, 원자력 유지보수용 도장 로봇 등이 있다. 도장 로봇은 고지대 건물, 좁고 제한된 공간, 파이프라인 내벽 부식 방지, 고방사선 및 고위험 지역과 같은 도장 작업에 긴급하게 적용해야 합니다.
페인팅 과정
로봇 스프레이 공정에 영향을 미치는 주요 매개변수는 회전 컵 속도, 유속, 성형 공기, 정전기 전압, 베어링 공기 압력 및 스프레이 거리입니다. 이러한 변수는 도막의 품질에 큰 영향을 미치며 처짐, 오렌지필, 꽃무늬, 색차 등의 도막 불량이 발생할 수 있습니다. 예를 들어 유속이 크면 처짐이나 기포 등의 결함이 발생하며 회전 컵 속도는 적당해야 합니다. 속도가 너무 높으면 코팅막이 얇아지고 페인트가 튀는 현상이 발생합니다. 색상 성능은 코팅의 아름다움의 핵심이며 로봇 페인팅에서도 색상 차이가 발생합니다. 청소하지 않은 스프레이 색상의 변화, 청소하지 않은 스프레이 파이프, 장기간 스프레이로 인한 페인트 구조의 변화는 색상 차이를 유발합니다. 스프레이 로봇의 연구 핫스팟은 주로 궤적 최적화 및 스프레이 건 모델링 분석입니다. 수학적 알고리즘과 계산 모델의 지속적인 변화는 이 분야의 지속적인 발전을 촉진해 왔습니다. 스프레이 로봇에 대한 국내 연구는 주로 로봇 구성 및 모션 시뮬레이션에 중점을 두고 일련의 운동학적 및 동적 문제를 해결합니다.
연구 진행
외국에서는 일찍부터 페인팅 로봇을 연구한 적이 있다. 중국은 1세대 페인팅 로봇에 속하는 전기 유압식 서보 드라이브를 사용하기 시작했습니다. 동시에 외국에서는 로봇의 신뢰성을 향상시키고 에너지 소비를 줄이며 유지 관리를 줄일 수 있는 AC 서보 드라이브를 사용했습니다. 도장 로봇의 분사 공정은 초기 수동 안내에서 1980년대 후반 오프라인 프로그래밍과 전체 생산 라인의 자동 도장으로 발전했습니다. 오프라인 프로그래밍은 페인팅 로봇의 온라인 디버깅 시간을 줄일 수 있습니다. 자동차 도장 로봇은 주로 차체 상도, 차축 및 기타 부품의 도장에 사용되며 점차 차량 전체에 대한 자동화 도장 시스템을 개발했습니다.
도장 공정은 일반적으로 표면 처리, 도장 및 표면 검사가 필요합니다. 다양한 페인팅 링크를 위해 다양한 페인팅 로봇이 개발되었습니다. 벽 등반 로봇은 고위험 작업에서 작업자를 대체할 수 있습니다. 벽 등반 로봇의 두 가지 주요 기능은 부착과 이동입니다. 기계공학과 컴퓨터공학 분야에서 많은 연구와 개선 작업이 이루어졌습니다. 중국 하얼빈공업대학(Harbin Institute of Technology)은 1980년대 후반부터 벽 등반 로봇 연구에 참여해 왔으며 다양한 시리즈와 다양한 벽 등반 로봇을 개발했습니다. 하얼빈공업대학과 대경제1석유공장은 중국 최초의 스프레이 페인팅 및 부식 방지용 크롤러형 자기 흡착 벽 등반 로봇을 공동 개발했습니다. 또한 하얼빈공업대학은 선체 표면 수중 청소 로봇을 개발해 선박 수중 표면 처리 및 도장 분야에 새로운 방향을 열었다. 벽 등반 도장 로봇의 경우 장애물 통과 기술은 해결해야 할 문제입니다. 이러한 조건은 프로펠러 추력 흡착 장치와 전방향 보행 메커니즘을 통해 개선될 수 있으며, 복잡한 표면에서도 로봇의 적응성과 장애물 통과 능력이 향상될 수 있습니다.
부두 내 선박의 내부 및 외부 패널 도장에는 주로 연삭, 샌드블라스팅, 녹 제거, 도장 및 기타 공정이 있습니다. 선박 부두에는 벽 등반, 프레임 트랙 및 승강 차량의 세 가지 주요 유형의 스프레이 로봇이 있습니다. 녹 제거 로봇은 스프레이 로봇과 연계하여 사용할 수도 있습니다. 많은 연구와 풍부한 제품이 있습니다. 2018년 중국 조선공업공사 716연구소에서 개발한 녹 제거 및 벽 등반 로봇이 우한 조선소에서 최초로 테스트에 성공했습니다. 대표적인 도장 로봇 제품으로는 일본 우라카미 연구소의 VM400 시리즈, 오스트리아 팔핑거(Palfinger)가 개발한 선박 시스템 시리즈, 스페인 싱크로일(Syncroil), 이탈리아 리나 빈센조(Rina Vincenzo)의 스프레이 로봇 등이 있다. 또한, 한국의 대구전자재료연구소에서는 지능형 벽 등반형 도크 내부 및 외부 패널 스프레이 로봇도 개발했습니다.
다른 특수 분야에서는 페인팅 로봇에 대한 수요가 더욱 두드러집니다. 예를 들어, 항공 부품은 코팅의 두께, 균일성 및 스텔스 조건에 대한 요구 사항이 매우 높습니다. 로봇 자동화 도장은 우리나라 항공 제조업 발전의 중요한 방향입니다. 현재 중국은 항공제조산업에 도장 로봇을 활용하는 초기 단계에 있다. 2015년에는 Shanghai Aircraft Manufacturing Co., Ltd., Tsinghua University 및 장비 회사가 항공기 날개 및 기타 부품을 분사하는 하이브리드 로봇을 공동으로 개발했습니다.
미래 동향
로봇 도장 기술의 발전으로 도료의 활용률이 높아지고, 생산 비용이 절감되며, 에너지가 절약되고 환경 친화적이 되었습니다. 기술의 지속적인 업데이트와 반복을 통해 제어 기술과 소프트웨어 수준은 지속적으로 향상되고 있으며 도장 로봇의 응용 성능은 더욱 향상되고 지능화될 것입니다. 앞으로는 개인화된 도장과 도장 로봇의 소량 생산에 대한 수요가 증가할 것이며 정밀도와 안정성에 대한 요구 사항도 더욱 높아질 것입니다. 우리나라의 도장 로봇은 우리나라의 코팅 및 산업 발전의 특정 요구 사항을 기반으로 기존 기술과 특별한 이점을 잘 활용하고 인공 지능, 사물 인터넷, 클라우드 컴퓨팅, 장수명 배터리 및 기타 첨단 기술의 지속적인 개발을 결합하여 도장 로봇의 연구 개발을 가속화하고 곡선을 따라잡으며 혁신과 업그레이드를 시도하고 기존 기술의 족쇄를 깨고 독특한 개발 경로를 찾아야 합니다.
