테크니컬 리포트 2024 바카라 필승법.7
카본 중립 실현에 기여하는 당사 발안 '협조 도장'의 제안
~복수의 로봇에 의한 고품질·고효율 도장~

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2024년 12월 6일

1. 소개

2030년까지 지속가능하고 더 나은 세계를 목표로 하는 국제 목표인 SDGs 달성을 위해, 제조업에서도 에너지 절약과 탄소 중립에 대한 대처가 요구되고 있으며, 공장의 에너지 소비의 삭감은 달성해야 할 중요한 항목입니다.
제조 공장에서 '도장 공정'은 가장 에너지 소비가 큰 공정 중 하나이며, 그 80%를 도장 부스가 차지하고 있습니다. 특히 자동차 부품과 같은 높은 의장성이 요구되는 대형 형상 및 복잡한 형상의 수지 부품의 도장 공정에서는, 고품질을 확보하기 위한 「추가
바카라 필승법 보고서^※1에서 당사 독자적인 도장 시스템의 근본이 되는 「MOTOFEEDER TILT의 컨셉」을 소개하고 있으므로 봐 주세요.
今回は、このコンセプトの効果を更に高める「協調塗装」を3章で紹介します。「協調塗装」は当社発案の技術であり、カーボンニュートラル実現への貢献と生産性向上を更に進める技術になります。

우리의 독특한 페인트 시스템 제안
그림 1 당사 독자적인 도장 시스템의 제안

※1 공개 중인 바카라 필승법 보고서란
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~도장 용도 워크 공급 장치 겸 포지셔너 MOTOFEEDER TILT 개발~

2. 고객의 과제 해결로 이어지는 당사 독자적인 도장 시스템

2.1 "MOTOFEEDER TILT 컨셉"과 그 효과

당사는 1980년대부터 도장 로봇의 제조·판매를 실시하고 있으며, 도장 공정 전체의 소비 에너지 삭감의 과제 해결을 위해 워크 공급 반송 장치 겸 포지셔너(제품명: MOTOFEEDER TILT)를 개발하여 2020년 에 시장 투입했습니다.
図2にMOTOFEEDER TILTを用いたシステムの一例を示します。このシステムでは、従来の連続コンベヤ搬送方式と比較して、ブース縮小とタクトタイム短縮による大幅なエネルギー削減、ワーク姿勢制御による高品質塗装を実現します。
컨트롤러
これら提案により、下記のコンセプトを掲げて課題解決を図っています。

그림 2 MOTOFEEDER TILT를 이용한 셀 도장 시스템의 예
그림 3 도장 로봇을 탑재한 MOTOFEEDER TILT

①고품질·고효율 도장 실현

ワークの角度を3次元的に変えることで塗装に最適な姿勢が取れ、重力方向に吹くことで均一な塗装面や塗着効率が向上します。

② 도장 부스 축소

搬送中のワーク姿勢の自由度を上げ、干渉回避エリアなど塗装以外に必要なエリアを縮小し、膨大な空調エネルギーを削減します。

③도장 부스 사용 시간 단축

ワーク姿勢制御により、エアカット（姿勢変更）時間が削減できるため、従来の塗装方式（コンベヤ方式）と比較しブース使用時間が短縮します。また、高品質・高効率塗装の実現により不良品が削減し、再塗装時間の短縮にもつながります。

④ 생산 준비 비용, 유지 보수 비용 절감

로봇

2.2 「MOTOFEEDER TILT 컨셉」을 실현하는 시스템 예

워크측의 자세 제어를 가능하게 하는 「MOTOFEEDER TILT 컨셉」을 실현하는 셀 도장의 시스템 예를 그림 4에 나타냅니다.

자세 제어를 이용한 셀 페인팅 시스템 예
그림 4 자세 제어를 이용한 셀 도장 시스템 예

①MOTOFEEDER TILT 자세 제어 방식

MOTOFEEDER TILTを用いたワークの姿勢制御方式を図4(a)に示します。塗装中にワーク搬送するためロスタイムがほとんどありません。ただし、MOTOFEEDER TILT分の機器構成が増えます。

② 이전 로봇 자세 제어 방식

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자세한 내용은 게시 중인 바카라 필승법 보고서^※1을 참조하세요.

3. 고효율·고품질 도장을 실현하는 「협조 도장」의 제안

3.1 도장 건의 효율과 속도의 관계에 의한 설비 생산성의 한계

도료를 미세화하여 분무하는 도장기(도장건)를 사용한 도장 시스템의 문제에는 다음과 같은 것이 있으며, 종래의 도장 로봇에서는 해결할 수 없는 것이었습니다.

① 도장 건의 동작 속도에 반비례하여 저하되는 도장 품질·도착 효율
② 塗布方向と塗布距離の影響を受けて低下する塗装品質・塗着効率

이러한 문제를 해결하기 위해서, 공작물의 도포면에 대하여 도포 방향이 중력 방향 및 면직이 되도록 자세 제어하고, 도장 건의 이동 속도를 느리게 하면서 생산 전체의 택트 타임을 올린다 가는, 라는 상반되는 과제를 해결할 필요가 있습니다.

3.2 당사 발안의 「협조 도장」

협조 페인트의 동작 이미지
그림 5 협조 도장의 동작 이미지

우리는 위의 문제를 해결하는 방법으로 "협조 도장"을 제안합니다.
로봇

図６は、協調塗装の2つの制御方式を示しています。図6(a)は、塗装ガンの速度を半減することで気流の乱れを抑え、ワークを塗装ガンと相反する方向に動かすことで塗装ガンとワークの相対速度を維持し、タクトタイムを変えずに塗装品質を向上する方式です。また、図6(b)は、塗装ガンの速度は同じで相反する動作をするワークも同じ速度とし、塗装ガンとワークの想定速度を上げることで、品質を変えることなく生産全体のタクトタイムを上げていくことができる方式です。
このとき、塗装方向を重力方向に吹き付けることがポイントとなります。

협조 바카라 필승법 시 건 속도 및 도포 효율
그림 6 협조 도장시의 건 속도와 도착 효율

또한 로봇은 상대 좌표계(한 좌표계 원점에서 임의의 XYZ 방향으로 구성되는 좌표계)로 변환하는 기능을 갖기 때문에, 도장 로봇과 이재 로봇 공통의 좌표계 내에서 도장 동작을 작성할 수 있고, 로봇간의 캘리브레이션을 실시해 두면, 공통화한 좌표계

이 "협조 도장"에는 다음과 같은 특징이 있습니다.

특징 1 고품질 도장

로봇

특징 2 고효율 도장

그림 7 패스 피치 비교

가감속 시간과 택트 타임 비교
그림 8 가감속 시간과 택트 타임의 비교

協調塗装は、塗装ガンの対地速度を減少（相対速度は維持）させることで、塗装膜厚が広く平滑(図7(b))になり塗着効率が向上するため、図７(a)に示すようにパスピッチを広げることができます。また、図８に示す指定速度までの加減速時間が半減（相対速度制御の半分の速度までの加速で良い）し、図９に示すようにオーバースプレーが少なくて済みます。以上の特長により、塗装工程のタクトタイム短縮と塗料消費量（ランニングコスト）の削減が可能となります。

오버 스프레이 비교
그림 9 오버스프레이 비교

특징 3 생산 준비 시간 · 유지 보수 비용 절감

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그림 10 손목 동작과 도장 범위의 비교

도장 로봇과 이송 로봇의 좌표계를 공유하기 때문에 실제 라인 설치 등에 오차가 있어도 도장 궤적을 일치시킬 수 있어 품질이지만 작업을 대폭 줄일 수 있을 뿐만 아니라 위치 보정 등의 조정 작업도 없어지므로 생산 준비 시간을 대폭 단축할 수 있습니다.
로봇

3.3 “협조 도장”의 효과

3.3.1 검증 조건

도장 건의 속도가 800mm/s 정도를 초과하면 도장 품질이 저하됩니다. 협조 도장의 효과를 검증하기 위해, 도장 품질이 저하되는 상대 속도 1200mm/s의 조건으로 2패턴의 검증을 실시했습니다.
●塗装条件　：相対速度1200mm/s、一往復動作、塗料吐出量一定
● 검증 패턴

① 워크+도장 상반동작(협조 도장): 도장측 800mm/s, 워크측 400mm/s
② 도장측만 동작·워크 고정(종래의 도장): 도장측 1200mm/s, 워크측 0mm/s

3.3.2 검증 결과

그림 11(b)에 막 두께 측정 결과를 나타냅니다. 그 사실을 알 수 있습니다.
従来の塗布速度の限界以上の速度で塗装できる一方、気流の乱れも抑制でき、塗着効率と品質、タクトタイムを向上させることができます。

동일한 조건 하에서 막 두께 측정 결과
그림 11 동일 조건 하에서의 막 두께 측정 결과

このように、塗装ガンとワークを強調して動かす「協調塗装」は、工場で最もエネルギー消費が大きい工程の一つである「塗装工程」でのエネルギーの大幅な削減と高品質塗装を実現できます。

4.

회사 발안의 복수 로봇에 의한 협조 도장 시스템은, MOTOFEEDER TILT의 컨셉의 효과를 더욱 높여, 높은 의장성이 요구되는 도장 공정에서도 고품질 도장이나 택트 타임 단축, 도장 부스 축소를 실현했습니다. 이를 통해 탄소 중립에 대한 대처에서 큰 과제가되는 도장 공정의 에너지 소비 삭감에 크게 기여할 수 있습니다.
現在、「協調塗装」に対応できる新型のMOTOFEEDER TILTを開発しており、当社塗装システムのラインアップを更に充実させていきます。
今後も、塗装品質の向上や生産タクトタイムの短縮など、お客さまの要望に応えるシステムを提案し、カーボンニュートラルの実現に貢献していきます。

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