Роботизированные покрасочные камеры: окраска деталей роботом

Покрасочная, или окрасочная, камера закрывает участок, где на изделие распыляют лакокрасочный материал. Воздух уносит оттуда красочный туман и пары растворителя в систему очистки. Европейский стандарт безопасности EN 12215 описывал камеру как сборку связанных узлов: принудительная вентиляция одним или несколькими вентиляторами, сухая фильтрация и/или мокрая промывка воздуха, приборы измерения и контроля, подогрев вентиляционного воздуха, автоматическое пожаротушение, предупреждающие устройства и электрооборудование. В 2018 году его заменил EN 16985:2018.

В роботизированной камере распылитель держит не маляр, а покрасочный робот. Это робот-манипулятор для покраски во взрывозащищённом исполнении: внутрь его полой руки подают воздух под избыточным давлением, а краска идёт по шлангам через ту же руку. Камеру проектируют вокруг роботов: где они стоят, как к ним подходит краска, как въезжает изделие и откуда за всем следит оператор. Российские правила по охране труда выделяют такой участок отдельно и называют его окрасочным роботокомплексом, то есть роботом-манипулятором с устройством управления.

В семействе «Обработка поверхности» окраска роботом главная операция, а рядом с ней стоят другие роботы для нанесения покрытий и подготовки поверхности. Строительные роботы для покраски стен и фасадов сюда не относятся: ГОСТ 12.3.005-75 об окрасочных работах не распространяется на окраску, когда строят и ремонтируют здания.

Камера решает три задачи: убрать из воздуха перепыл, поставить роботов так, чтобы они доставали до всех поверхностей, и подвести к распылителям краску нужного цвета. От каждой задачи зависит своя часть компоновки.

Часть распылённой краски не долетает до изделия и висит в камере: это перепыл, по-английски overspray. Воздух опускается с постоянной скоростью и уносит красочный туман оттуда, где наносят краску, в систему сепарации. В камере держат разрежение, чтобы вредные выделения не выходили наружу и не расходились по цеху, а приточный воздух подают сверху.

Вытяжку камеры блокируют с подачей краски: рабочий состав идёт к распылителям, только пока работают вентиляторы. Встали вентиляторы, встало и распыление. Кто держит распылитель, робот или маляр, здесь неважно.

Компоновку задаёт то, как устанавливают робота. FANUC P-250iB/15 с досягаемостью 2800 мм ставят на пол, стену, потолок, стойку или под углом, и производитель прямо связывает это с компактной камерой. ABB выпускает IRB 5500 и в исполнении на приподнятом рельсе, чтобы красить кузова снаружи и внутри.

Салон кузова роботу-маляру не открыть, поэтому двери открывает робот-помощник. ABB IRB 5350 делает это на линиях, где кузов останавливается в камере (stop-and-go), и на движущемся конвейере. По данным ABB, её компактная станция для окраски салона на треть меньше прежних. В камере Dürr EcoProBooth салон и наружные поверхности кузова красят в одном боксе. Свободные роботы уходят в сервисные кабины по углам, там их чистят и обслуживают, а производство при этом не встаёт.

Когда меняют цвет, магистрали между клапаном и распылителем промывают, и всё, что в них осталось, уходит в отходы вместе с растворителем. Поэтому клапаны смены цвета ставят ближе к распылителю. У ABB IRB 5500 стандартные решения вмещают клапаны до 32 цветов с циркуляцией прямо в технологической руке, а насосы стоят всего в 15 см от запястья. FANUC ставит электромагнитные клапаны на нижнее плечо P-250iB/15: промываемые шланги короче, промывают их быстрее, и краски с растворителем уходит меньше.

Камера лишь один из участков линии. ГОСТ 12.3.005-75 перечисляет стадии окрасочных работ: подготовку поверхности с удалением ржавчины, окалины, старых покрытий и обезжириванием, нанесение лакокрасочных материалов, сушку покрытий и оплавление порошковых красок, шлифование и полирование покрытия. Роботизировать можно каждую стадию, но оборудование на них разное.

Перед окраской деталь моют и обезжиривают, и для этого ставят автоматическую мойку деталей. Окалину и старое покрытие снимает абразив, например автоматическая пескоструйная камера. Между слоями и после сушки дефекты убирает робот для шлифовки.

Порошковую краску не распыляют в жидком виде: её напыляют в камерах и на постах напыления, а покрытие оплавляют на стадии сушки. Из чего состоит такая линия и где в ней стоит робот, описано на странице оборудование для порошковой покраски.

Классический способ поймать перепыл: промыть воздух водой. Он расходует много воды и химии, красочный шлам приходится утилизировать как опасные отходы, а унесённая вода загрязняет камеру и может вызвать коррозию. Такая камера работает без рециркуляции, на чистом приточно-вытяжном воздухе, и весь выброшенный воздух на входе приходится заново готовить.

Сухая сепарация связывает перепыл известняковой мукой или одноразовыми картонными фильтрами. Первую систему с известняковой мукой, Dürr EcoDryScrubber, продали для завода BMW в Регенсбурге в 2010 году. Влажность и температура воздуха при этом не меняются, поэтому до 95 % его возвращают в камеру. Насыщенную муку потом перерабатывает цементная промышленность.

По данным Dürr (2020), при сухой сепарации воды на кондиционирование свежего воздуха уходит на 80 % меньше, камере нужно до 80 % меньше тепла и до 50 % меньше электроэнергии, а если возвращать в камеру 80–95 % воздуха, весь окрасочный цех тратит примерно на 30 % меньше энергии. В камере EcoProBooth долю свежего воздуха снизили до 5 %, и, по оценке производителя, энергии она потребляет на 75 % меньше, чем камера с мокрой промывкой, и на 40 % меньше, чем обычная сухая.

Это цифры поставщика для кузовных линий автопрома. Для камеры, где красят металлоконструкции в одну смену, их пересчитывают по своему расходу воздуха.

FANUC разрабатывал покрасочный робот P-250iB/15 для крупных изделий: обработанных литых деталей, кузовов и бамперов автомобилей. Как роботизированная окраска устроена на автозаводе и у поставщиков, описано в решении роботизированная окраска для автопрома и автокомпонентов.

В России роботами красят, например, на Ульяновском автозаводе. В январе 2025 года УАЗ сообщил, что вторичный грунт на кузова всех моделей УАЗ, пикапов Sollers и семейства Sollers Argo наносит новое роботизированное оборудование. Четыре робота полностью автоматизировали эту операцию. Полиэфирный грунт теперь наносят электростатически в два слоя (прежний электростатический способ позволял только один), а распыляют его высокоскоростные турбины с насадками. Через грунтовочный участок проходит около 200 кузовов и 30 грузовых отсеков в сутки.

В декабре 2025 года на том же заводе закончили монтировать роботов, которые наносят мастику на днище кузовов УАЗ и Sollers. Они должны заменить до 70 % ручных операций, а модели роботов и производительность участка завод обещал назвать, когда линия выйдет на плановый режим. Это уже соседняя задача: нанесение герметика и мастики роботом.

Окрасочные работы в России регулируют ГОСТ 12.3.005-75 и Правила по охране труда при выполнении окрасочных работ, утверждённые приказом Минтруда № 849н. Правила действуют с 1 января 2021 года до 1 сентября 2031 года. В них есть отдельный раздел о роботизированном окрасочном участке. Если на участке стоит автоматизированное оборудование, рабочим местом считаются все помещения, где оно расположено, включая пульт управления.

Для электроокрасочных камер, куда подают высокое напряжение, Правила 849н добавляют свои требования. Когда на камеру подают высокое напряжение, у входных дверей автоматически загораются табло «Высокое напряжение» и «Опасно для жизни». Аварийные кнопки «Стоп» ставят вне пульта рядом с камерой, а прежде чем закрыть блокирующие двери, проверяют, что внутри никого нет.

Проект начинают с изделия, а не с робота. Размеры и форма детали, материал покрытия, число цветов и слоёв, суточный выпуск определяют, чем распылять краску, сколько нужно роботов, как их поставить и какую выбрать сепарацию. Затем под эти данные считают вентиляцию и увязывают блокировки с подачей краски.

Под каждое изделие пишут программу. Её можно подготовить и проверить в симуляции, не останавливая камеру: это офлайн-программирование. Компоновку, вентиляцию, роботов и пульт сводят в один проект, и это задача проектирования ячейки и линии под производство, а не покупки одного робота.

• Штучные изделия и частая смена номенклатуры. Под каждое изделие нужны программа и подвеска. Если детали каждый раз разные, красить вручную может оказаться дешевле.
• Закрытые полости. Распылитель должен подойти к поверхности. Для салона кузова нужны роботы-помощники, которые открывают двери, а то, что не достать распылителем, докрашивают вручную.
• Робот не исправит подготовку. Ржавчину, окалину, старое покрытие и жир снимают до камеры. Если поверхность подготовили плохо, дефект останется под ровным слоем краски.
• Цифры экономии дал поставщик. Данные Dürr о воде и энергии относятся к кузовным линиям автопрома. Для небольшой камеры их пересчитывают по своему расходу воздуха.
• Сухие фильтры — расходник. Картонные фильтры меняют, а насыщенную известняковую муку вывозят; это строка в бюджете эксплуатации.
• Электростатика и блокировки. Всё ближе 5 м от электрораспылителя заземляют, подачу краски блокируют с вытяжкой. Это закладывают в проект с самого начала.
• Наладка с людьми медленная. Пока персонал в рабочем пространстве, робот движется не быстрее 0,3 м/с, поэтому переналадку планируют заранее.