Osiągnięcie wysokiej integralności i wysokiego połysku wykończenia samochodowego zależy w dużej mierze od odpowiedniego utwardzenia powłok nakładanych wieloma warstwami. Czas utwardzania jest niezbędny do wyschnięcia i zakończenia reakcji chemicznych przed nałożeniem kolejnej warstwy powłoki. Gazowe katalityczne promieniowanie podczerwone (IR) staje się preferowanym źródłem ciepła do utwardzania, ale maksymalne utwardzenie jest ograniczone do tych obszarów, które znajdują się bezpośrednio w linii oddziaływania wiązki podczerwieni. Firma U.S. Autocure z siedzibą w Arizonie, specjalizująca się w dziedzinie powlekania i automatyzacji, opracowała zautomatyzowany system, który w sposób równomierny przekazuje wiązki podczerwieni na wyprofilowane powierzchnie samochodowe, ale musiała pokonać poważne wyzwanie: płynne, ciche i zgodne z surowymi przepisami bezpieczeństwa dotyczącymi kabin natryskowych przemieszczanie ciężkich metalowych wysięgników i żaluzji.
Rewolucja w dziedzinie utwardzania podczerwienią
Po natryskiwaniu podkładu, farby lub lakieru bezbarwnego, w większości operacji powlekania pojazdów silnikowych utwardza się każdą warstwę przez ogrzewanie powietrza wewnątrz kabiny natryskowej, co może zająć ponad 30 minut na warstwę, i sprawiać, że element wysyłany do następnej operacji jest utwardzony tylko w około 60 procentach. Zwykle warstwa jest dostatecznie utwardzona, aby można było nałożyć drugą warstwę, ale nie jest to rozwiązanie idealne. Z tego względu coraz więcej zakładów lakierniczych zaczęło ogrzewać bezpośrednio powłoki za pomocą promieniowania podczerwonego, zamiast ogrzewać całą kabinę lakierniczą. Ta nowa metoda może skrócić czas nakładania powłok, ale ma jedną istotną wadę.
Ponieważ większość promienników podczerwieni jest zakotwiczona w stałej pozycji, a promienie podczerwone ogrzewają przede wszystkim to, co znajduje się w linii bezpośredniego oddziaływania, ogrzewanie konturowych powierzchni samochodowych jest nierównomierne. Przenośne promienniki podczerwieni zapewniają większą elastyczność, ale wymagają więcej czasu pracy technika, a także ręcznego pozycjonowania, co może powodować nierównomierność.
System utwardzania Phoenix 1000 firmy U.S. Autocure rozwiązuje ten problem dzięki ruchomej ramie bramowej, która automatyzuje ruch promienników podczerwieni w 13 osiach, aby zoptymalizować równomierne utwardzanie powierzchni całego pojazdu, w tym górnej części drzwi, paneli wahaczy, górnej i dolnej powierzchni części swobodnych oraz zderzaków.
„Nasza rama mieści się w kabinie lakierniczej warsztatu samochodowego i jeździ wzdłuż dwóch torów umieszczonych na podłodze” ― powiedział Mark Abel, inżynier w firmie U.S. Autocure. „Podczas skanowania od przodu do tyłu wysięgnik z promiennikami podczerwieni porusza się w górę i w dół, dostosowując się do zmian wysokości pojazdu. Jednocześnie żaluzje, w których znajdują się nagrzewnice po każdej stronie ramy, składają się i rozkładają w zaprogramowanej kolejności, aby w razie potrzeby dopasować się do konturów. Umożliwia to opcję automatycznego przejazdu, w której kamery po każdej stronie również poruszają się w górę i w dół, ustalając szerokość i wysokość pojazdu oraz przesyłając dane dotyczące pozycjonowania do sterowników”.
System utwardzania Phoenix 1000 firmy U.S. Autocure to w pełni automatyczny, cyfrowy robot, który wykorzystuje sztuczną inteligencję (AI) do optymalizacji utwardzania warstw powłok samochodowych.
Ograniczanie hałasu
Przy dużej liczbie części w ruchu zapewnienie cichego działania i minimalnych wibracji systemu Phoenix 1000 stanowiło duże wyzwanie.
„Obudowy kurtyn i żaluzji są wykonane z blachy, więc podczas ruchu mogą powodować wibracje i hałas” ― powiedział Abel. „Kurtyna przenosi cztery nagrzewnice, a żaluzje mieszczą trzy nagrzewnice wraz z różnymi silnikami, okablowaniem, gazem i armaturą. Gdy tak ciężka konstrukcja porusza się, wpada w wibracje, które mogą spowodować uszkodzenie podzespołów elektrycznych, nagrzewnic i czujników. Zapewnienie trwałości części jest poważnym problemem”.
Aby rozwiązać ten problem, inżynierowie firmy U.S. Autocure przetestowali kilka systemów ruchu, w tym wały śrubowe i odkryte kulowe śruby pociągowe, ale wszystkie testowane rozwiązania powodowały zbyt duże wibracje, poruszały się zbyt wolno, nie utrzymywały ciężaru lub wykazywały inne problemy ― dopóki ich dostawca automatyki nie zasugerował systemów ruchu liniowego firmy Thomson Industries.
„Wszystko, co rozważaliśmy przed nawiązaniem kontaktu z firmą Thomson, wymagało styku metal z metalem” ― powiedział Mickey Meyer, wspólnik zarządzający firmy U.S. Autocure. „To był problem nie tylko z powodu hałasu, wibracji i zużycia, ale również kwestia bezpieczeństwa. Jesteśmy w środowisku zaliczanym do klasy 1 dział 2 i każdy rodzaj tarcia mogący wywołać iskrzenie mógłby spowodować zapłon rozpylonych oparów lakieru. Dzięki jednostkom liniowym firmy Thomson mogliśmy zastosować plastikowe nakrętki, co przyczyniło się również do mniejszego zużywania się części i niższego zużycia energii.”
Zastosowanie jednostek liniowych Movopart MG-K firmy Thomson pomogło firmie U.S. Autocure uzyskać płynny i cichy ruch górnych i bocznych promienników podczerwieni, umożliwiając dostosowanie do wyprofilowanych powierzchni pojazdów.
Abel powiedział, że do tego wyboru przyczyniła się reputacja firmy Thomson w zakresie niezawodności, a także fakt, że koszty były niższe niż w przypadku innych systemów ruchu liniowego tej samej klasy i wielkości. Czynnikiem przemawiającym za tym wyborem była również możliwość dostosowania do potrzeb klienta. Inżynierowie firmy Thomson ściśle współpracowali z zespołem firmy U.S. Autocure, aby zmienić liczbę zębów przekładni w projekcie w celu osiągnięcia optymalnego profilu prędkości.
„Jeśli wiązka promieni przemieszcza się zbyt wolno, może przepalić wykończenie” ― powiedział Abel. „Jeśli porusza się zbyt szybko, reakcje chemiczne nie będą zachodziły. Potrzebowaliśmy możliwości dostosowania do każdej kombinacji powłok samochodowych. Niekonsekwentne nakładanie może również skutkować kleistością powłoki i pominiętymi miejscami”.
Remedium
Firma U.S. Autocure wdrożyła trzy różne wielkości systemów ruchu liniowego Movopart® MG-K firmy Thomson. W systemach Movopart wykorzystywany jest człon napędzający z kulową śrubą pociągową oraz podpora, która przemieszcza się wzdłuż górnej części urządzenia. Taśma osłonowa rozciąga się w poprzek urządzenia, chroniąc śrubę i prowadnicę przed zanieczyszczeniami i eliminując konieczność regulacji naprężenia w miarę zużywania się.
Jednostki Movopart mocowane są do silników krokowych systemu za pomocą zestawów adaptacyjnych do montażu silnika RediMount™ firmy Thomson, które są modułowymi komponentami umożliwiającymi bezproblemową instalację w ciągu zaledwie kilku minut.
„Technologia szybkiego montażu firmy Thomson pomaga nam robić rzeczy modułowo” ― powiedział Abel. „Montujemy maszyny w naszym warsztacie, a następnie demontujemy żaluzje i kurtyny, ładujemy wszystko do przyczepy z szynami i dostarczamy do klienta. Tam, po zamontowaniu szyn, ponownie wszystko składamy. To tylko sześć elementów do ponownego połączenia”.
Dwa pionowo zamontowane systemy ruchu liniowego M100 firmy Thomson przesuwają wysięgnik przenoszący podwieszane nagrzewnice w górę i w dół w miarę przemieszczania się systemu od przodu do tyłu. Dwie jednostki MG07 firmy Thomson są zamontowane poziomo, aby kierować ruchem żaluzji przy ustawianiu promienników pod kątem dla zapewnienia maksymalnego pokrycia oraz aby unikać wystających elementów, takich jak lusterka. Dwie dodatkowe jednostki M100 firmy Thomson są zamontowane w pionie, aby sterować ruchem kamer w górę i w dół w celu monitorowania wymiarów pojazdu i wysyłania danych pozycjonowania do podzespołów sterowania ruchem.
Połączone systemy ruchu liniowego pozycjonują 10 nagrzewnic w taki sposób, aby zapewnić pełne pokrycie dachu, boków i tyłu pojazdu. Kiedy cykl utwardzania jest zakończony, wszystkie części mają taką samą ekspozycję, co zapewnia równomierne wykończenie bez przepalonych miejsc albo kleistych lub pominiętych obszarów.
Systemy ruchu liniowego Movopart firmy Thomson zamieniają moc z silników krokowych na programowalny ruch góra-dół, aby umożliwić promiennikom podczerwieni utrzymanie właściwej odległości w obrębie górnej części pojazdu.
Zarządzanie informacjami o powłokach
U podstaw ruchu leżą zaprogramowane procedury wykonywane przez sterowniki PLC połączone z serwomotorami, które napędzają systemy ruchu liniowego firmy Thomson. Są to zapisane procedury powlekania dotyczące różnych materiałów używanych w procesie, jak również modyfikacji związanych z każdym pojazdem. Podłączona jest również stacja pogodowa, która umożliwia dostosowanie odległości wygrzewania na podstawie zapisanych parametrów temperatury i wilgotności podawanych przez producenta dla różnych receptur powłok. Indywidualne lakiernie mogą również przechowywać i pobierać swoje własne procedury.
Operatorzy obsługują system za pomocą interfejsu HMI na panelu głównym oraz tabletu. Sterują oni natychmiastowymi ruchami systemu za pomocą przycisków strzałek w górę i w dół na ekranie dotykowym, kontrolując parametry skanowania. Obraz z kamery pokazuje im dokładnie, gdzie w kabinie znajduje się samochód.
Jednostki liniowe firmy Thomson zamontowane z tyłu górnej żaluzji umożliwiają operatorom optymalne ustawienie promiennika podczerwieni w stosunku do wyprofilowanego nadkola pojazdu.
Automatyczne powlekanie rozwiązuje wszystkie problemy
Dzięki systemowi Phoenix 1000 utwardzanie powłok samochodowych, które wymagałyby 30 minut przy użyciu konwencjonalnych metod, może być wykonane z wyższą jakością w ciągu zaledwie 10 minut. Umożliwia to zwiększenie wydajności zakładu bez konieczności zwiększania powierzchni kabiny lakierniczej, co potencjalnie może się zwrócić w ciągu zaledwie 9-12 miesięcy.
Obecnie instalowane systemy firmy U.S. Autocure potwierdziły swoją wartość dla warsztatów lakierniczych. Teraz ta działająca od pięciu lat firma rozwija się na terenie USA, opracowując modele dla zakładów samochodowych i prowadząc badania nad technologią materiałową. Firma zwróciła również uwagę przemysłu ciężkiego i zaprojektowała dwie nowe maszyny do zastosowań w fabrykach i na liniach montażowych.
Niezawodne, płynne i ciche działanie jednostek Movopart firmy Thomson sprawiło, że została ona wyznaczona na domyślnego dostawcę systemów ruchu liniowego dla firmy U.S. Autocure. W miarę rozwoju firmy produkty firmy Thomson będą prawdopodobnie ewoluować wraz z nią.