테크니컬 리포트 2024 No.4
카본 중립에 기여하는 완전 주행 장치가 없는 내판 도장 시스템
~2023 국제 로봇전 출전 사례보다~

2-1. 내판 도장 공정에 있어서의 요구·과제

내판 페인트는 엔진 룸, 트렁크 룸, 도어 내부 등을 도장하는 공정입니다. 그 때문에, 자동차 보디의 좁은 개구부나 로봇간의 암의 간섭 등을 회피하면서 작업을 할 필요가 있어, 외판 도장에 비해 로봇화가 간단하지 않았습니다. 종래의 내판 도장은, 플로어부에 로봇의 주행 대차를 설치해, 컨베이어에 추종하면서 도장을 하는 시스템이었기 때문에, 도장 부스를 포함해 다음에 나타내는 많은 과제가 있었습니다.

① 부스 설치 공간이 길고 큰 공간이 됨

도장 로봇과 오프너 로봇이 직렬로 배치되어 로봇 간 간섭 회피와 추종 도장을 위한 긴 주행 장치가 필요하기 때문에 부스 면적이 커져 많은 에너지를 소비하는 설비가 되었습니다. 로봇 배치의 궁리와 이니셜 런닝 코스트도 억제하는 주행장치 레스화가 요구되고 있습니다.

이상과 같이 내판 도장 공정은 도어 트렁크 엔진 룸을 열고 도장하기 때문에 간섭 회피 문제로 부스 폭과 길이가 필요하며, 부스 내에서 에너지를 많이 소비하고 달리기 비용이 듭니다.
그러므로 이러한 과제를 해결하기 위해 주행장치를 없애고 도장 로봇은 바닥 배치에서 벽걸이 배치로 하여 심플한 로봇 구성으로 로봇의 성능을 최대한 살려 부스의 길이와 폭을 축소하여 에너지 절약·작업 시간 단축을 가능하게 하는 주행장치리스 내판 도장 시스템을 개발했습니다.

2-2. 완전 주행 장치리스 내판 도장 시스템의 구성과 특징

로봇 배치는 다음과 같습니다.
··도장 로봇
전후 좌우로 4대를 상단에 배치했습니다. 도장 로봇은 대상에 배치하고 있기 때문에 좌우의 동작 조건이 같아지고, 기본적으로는 한쪽의 확인만으로 끝난 작업 효율을 향상할 수 있습니다.
·오프너 로봇
보닛이나 백도어를 여는 오프너 로봇도 주행장치가 없는 것으로, 도장 로봇과 대각선으로 상부에 배치하고 사이드 도어를 여는 도어 오프너 로봇은 아래쪽에 배치했습니다.

이를 통해 로봇 간의 간섭 없이 작업 효율을 높이고 도장 시간을 단축할 수 있습니다.
도장 부스의 크기는 그림 3의 원래 외관에 표시된 24m×6m에서 그림 4에 표시된 10m×5.5m로 약 63% 면적을 줄일 수 있었다. 도장 로봇도 8대에서 4대로 줄여 주행 장치는 사용하지 않습니다.

• 

  그림 3 초기 부스 외관

• 

  그림 4 내판 도장 시스템의 부스 크기

2-3. 시스템을 실현하는 도장 로봇, 오프너 로봇의 특징

본 시스템을 구성하는 페인트 로봇과 오프너 로봇에 대해 소개합니다.

① 3링크 암으로 긴 스트로크화

스칼라형 로봇에 3링크 구조의 암을 채용하여 긴 스트로크화하여 필요한 자동차 바디에 대한 추종 거리 약 4m를 실현했습니다. 연산상의 문제로 종래 불가능했던 3링크 스칼라 로봇의 컨베이어 추종을 가능하게 해, 슬라이드 도어 혼재 라인의 완전 자동화를 가능하게 했습니다.

② 저상화

높이를 낮게 억제하여 하향 배치하여, 암을 낮은 위치로 했기 때문에, 데드 스페이스가 되어 있던 바닥면 근처에서 주행 장치리스로 반송 컨베이어에 추종해 도어 개폐·유지 작업을 할 수 있습니다. 이를 통해 페인트 로봇과 자동차 바디와의 간섭을 피하고 작업 시간과 에너지 소비를 줄일 수 있습니다.

이상과 같이, 도장 로봇의 잠재력을 최대한으로 끌어내는 레이아웃에 의한 대수 삭감, 로봇 간 간섭 삭감 및 주행장치 없이 기존의 문제를 해결할 수 있었습니다. 이를 통해 로봇 시스템의 이니셜 비용, 부스 설비의 이니셜 비용을 대폭 삭감할 수 있어 공조 면적 63% 삭감에 의해 대폭적인 런닝 코스트 삭감을 실현했습니다.

※2 TG(Tail Gate)란
바디 뒤쪽에 부착된 개폐부. 백도어 등이 해당.
※3 EH(Engine Hood)란
엔진 위에 장착된 힌지 커버. 보닛이 해당.