도장 로봇

도장 로봇의 개요

「도장 로봇」은 자종차 업계를 비롯한 FA(공장 자동화)의 도장 공정에서 도입 및 자동화·고효율화가 진행되고 있는 도공 수단입니다.

차체 도장의 성막 예
차체 도장의 성막 예
  1. A. 전착(방식성)
  2. B. 중간 도장(내치핑성)
  3. C. 베이스(착색)
  4. D. 클리어(내구성·마감)

도장 로봇의 대표적인 용도 중 하나로 자동차 외판의 도장이 있습니다. 도장 공정의 목적은 디자인에만 한정되어 있지 않습니다. 일반적으로, 방식성을 부여하는 「전착」이나 날아온 돌멩이와의 충돌 등으로 강판이 노출(치핑)되는 것을 억제하는 「중간 도장」, 착색 목적의 「베이스」, 표면 보호성·내후성 등의 내구성 부여가 목적인 「클리어」 등이 있습니다.
「전착」은 딥 코팅(침지)을 이용하는 경우가 많지만, 그 외 대부분의 도장 공정에서는 도장 로봇에 의한 「회전 무화[atomization] 방식」으로 「정전 도장」을 적용합니다.

회전 무화 방식의 메커니즘

회전 무화 장비의 예
회전 무화 장비의 예
  1. 벨컵
  2. 셰이빙 에어
  3. 베어링 에어
  4. 피드 튜브(도료)
  5. 터빈 에어
  6. 에어 모터

회전 무화[atomization] 방식은 도료를 미립화하면서 도포 패턴을 확대하는 구조로, 도장 로봇을 사용한 정전 도장에 이용됩니다.
에어 모터를 고속 회전시켜 터빈 회전용 에어로 축과 베어링 사이에 공기막을 형성합니다. 이 기구를 비접촉으로 고속 회전시키기 위해 공기(베어링 에어)를 이용합니다. 도료는 이들의 회전으로 미립의 안개 상태가 되고 셰이빙 에어의 공기압에 의해 피도물(대상 물체)로 향합니다.

정전 도장의 메커니즘

정전 도장 장비의 예
정전 도장 장비의 예
  1. 고전압 발생기
  2. 스프레이 건(회전 무화 방식)
  3. 피도물(대상 물체)
  4. 도료 미립자
  5. 어스

어스한 피도물(대상 물체) 측을 플러스 극, 도료 분무 장치 측을 마이너스 극으로 해서 직류 고전압(70 K~100 KV)을 가하고, 도료의 미립자를 마이너스 극으로 대전시켜 전기력선을 따라 날아가게 하여 플러스 극의 피도물(대상 물체)에 도착시키는 도장법입니다.
이 도장 방법은 도료 손실, 도장 공정 수를 크게 줄일 수 있고 공해 저감, 작업 환경 개선 등 많은 장점이 있습니다.

도장 건에는 「회전 무화[atomization] 방식」외에 정전기력으로 도료를 미립자화하는 「정전 무화[atomization] 방식」도 있어, 자동차나 오토바이 차체 및 금속 부품, 철도 차량, 전기 제품, 스틸제 사무 기기나 주택 관련 부품 등 대량으로 생산되는 공업 제품의 도장에 널리 채택되고 있습니다.

도장 로봇의 현황

자동차의 차체나 부품처럼 복잡한 형상과 깊숙한 부위를 빈틈 없이 균일하게 도장하려면 기술과 경험이 있는 인재 확보가 중요합니다. 국내외 공장에서는 안정된 도장 품질과 자동화에 의한 양산성이 요구되고 있으며 도장 로봇의 고도화와 더불어 적응 범위도 확대되고 있습니다.

다축화와 다목적화

도장 로봇은 다축화되어 6축 수직 다관절 로봇 등이 차체·부품 도장을 중심으로 주류가 되었습니다. 동작의 자유도가 높아서 자동차의 차체 바깥면 도장뿐만 아니라 차체의 안쪽 면 도장, 차체의 아랫면 도장, 범퍼나 각종 부품 등으로 적용 범위가 넓어지고 있습니다.
기존에는 스프레이 도장 건을 사용하여 수동으로 도장해야 했던 복잡한 부분의 도장도 로봇이 고도화되면서 자동 도장의 대응 영역이 확대되고 있습니다.

자동 툴(도장 건) 체인지 시스템

도장 로봇 1대에서 툴(도장 건) 부분을 자동으로 교체할 수 있는 타입도 등장하고 있습니다. 동일한 스테이지 위치에서 건을 세정하지 않고도 여러 가지 다른 도장을 할 수 있기 때문에 생산 효율이 향상됩니다. 또한, 건 세정에 필요한 시너 등도 필요 없어 비용도 절감할 수 있습니다.

보조 로봇에 의한 효율화

도장 로봇의 작업을 다양화시키는 것이 보조 로봇입니다. 예를 들어, 「문 열기(도어 오프너) 로봇」과 조합하면 안쪽 면 도장을 동일한 스테이지 위치에서 실시할 수 있습니다. 보조 로봇의 컴팩트화로 자유로운 레이아웃이 가능하며 라인 구축이나 설정 수정도 원활하게 진행할 수 있습니다.

그 밖에도 도장 스테이지 측의 구동·제어의 고도화 등 여러 가지 면에서 자동화·효율화가 진행되고 있습니다. 로봇 측의 고도화와 더불어 중요시되는 것이 고정도의 티칭(프로그래밍 제어), 그리고 정확한 위치 결정을 가능하게 하는 고속·고정도의 센싱과 트래킹 기술입니다.