Grundmålning av lastbilshytter med pulver ett miljövänligt alternativ

Transkript

1 Grundmålning av lastbilshytter med pulver ett miljövänligt alternativ Scania, en av världens ledande lastbils- och busstillverkare, beslutade för fyra år sedan att satsa på ett miljö- och hälsovänligt alternativ för grundmålning av lastbilshytter. Pulvermålning med robotar från ABB Flexible Automation blev lösningen i Scanias grundlacksmåleri vid fabriken i Oskarshamn. Robotmålning är lätthanterlig med hög driftsäkerhet och ger en jämnare och högre kvalitet på lacken än traditionell sprutmålning. Samtidigt slipper personalen arbeta i en tung och hälsovådlig miljö. S cania tillverkar och monterar sina hytter till lastbilarna vid fabriken i Oskarshamn, som har 1600 anställda. Tillverkningen följer principen: En rulle plåt in och en färdig hytt ut. Fabrikens grundlacksmåleri är den första anläggningen i världen inom bilindustrin som använder pulvermålning med robotar. Med den nya anläggningen har fabriken väsentligt ökat sin produktionskapacitet och samtidigt minskat de totala utsläppen av lösningsmedel med 70 % jämfört med tidigare anläggning. Tidig projektstart Projektarbetet inleddes 1992 med förplanering av det nya grundlacksmåleriet 1. Det resulterade i att en provanläggning byggdes upp hos ABB Fläkt Industri i Växjö. Syftet med denna var bland annat att utreda hur målningsrobotarna skulle programmeras samt att testa robotens möjligheter att komma åt på alla ställen i lastbilshytten. Detta visade sig vara en god investering, då endast smärre finjusteringar behövde göras i den färdiga anläggningen. Appliceringen av grundfärgen är ett viktig moment i processen för att hytterna ska få högsta möjliga korrosionsskydd. Fel i lackskiktet kan innebära en öppning som kan leda till framtida rostangrepp. Målningen sker med hjälp av elektrostatiskt uppladdat färgpulver. Lastbilshytten får motsatt elektrisk laddning. Det innebär att när färgpulvret lämnar sprutmunstycket dras den automatiskt mot de omålade metalliska ytorna och inte till den övriga omgivningen. Överflödigt pul- Erland Josefsson ABB Flexible Automation AB ver från processen samlas upp och återanvänds. Torr målningsmetod har den stora fördelen att behovet av lösningsmedlen elimineras. Effektiv processtyrning och -övervakning En operatör styr och övervakar hela processen i grundlacksmåleriet från en arbetsstation i ett kontrollrum beläget i anslutning till pulversprutboxen 2, 3. Visuellt kan operatören övervaka processen med hjälp av tre TV-bildskärmar anslutna till var sin videokamera. Dessa är placerade så att de, i kombination med kontrollrummets fönster mot boxen, ger en total överblick över all utrustning. Alla robotar styrs och/eller övervakas med ett överordnat datorsystem, ett PC-baserat RSC-program (Robot Station Controller), placerat i nivån mellan fabrikens överordnade styrsystem och respektive appliceringsutrustnings styrsystem. RSC sköter all direkt kommunikation med utrustningen i pulversprutboxen. Robotarna är elektriskt drivna, vilket ger mycket hög noggrannhet och effektivitet i rörelserna. De har stort arbetsområde, vilket gör det möjligt att applicera pulver även på en yta av en lastbilshytts storlek med stor flexibilitet och hög kvalitet. Robotkroppen är helt tät, vilket förhindrar att pulver tränger in och påverkar mekaniken. Flexibel och enkel programmering Den stora fördelen med en robot som målare är att den är flexibel och enkel att programmera för att klara varierande typer av hytter, som tillverkas för de olika lastbilsmodellerna. Såväl robot som RSC programmeras med hjälp av samma programmeringsspråk, Robtalk. 38 ABB Tidning 9/

2 Detta är till stor fördel för operatören, som endast behöver lära sig ett programmeringsspråk. Extra kommandon har utvecklats för RSC på stationskontrollnivå. RSC-programmet har bland annat funktioner för start och stopp, köhantering av hytt-id-nummer till alla robotarna, styrning av rörelser och varje robots process samt testkörning av sprutpistolerna. RSC och robotarna kommunicerar med hjälp av höghastighetsnätverk (Ethernet) via en tunn koaxialkabel. Detta är ett tillförlitligt kommunikationssätt med minimalt installations- och underhållsarbete. Kommunikationen med övriga utrustningar sker via digitala inoch utgångar. Via monitorer kan operatören följa hela processen och via fjärrstyrda videokameror följa specifika hytter eller processförlopp. Programmet kan enkelt justeras under pågående arbete. Direktprogrammering eller via persondator Programmeringen av roboten kan ske direkt i anslutning till roboten eller via en persondator (PC). I det förra fallet sker programmeringen med hjälp av en bärbar programmeringsenhet, som ansluts till ett skåp vid den aktuella roboten. Utan att störa pågående produktion kan ett robotprogram byggas upp eller förändras med hjälp av programmeringssystemet CAP (Computer Aided Programming). En CAP-station finns placerad i sprutboxens kontrollrum, där operatören kan arbeta samtidigt som han/hon övervakar den pågående produktionen via RSC:n. CAP-systemet är anslutet till nätverket som förbinder robotarna med RSC. CAP-programmet är uppbyggt i Windows-miljö, vilket möjliggör enkel hantering av programvaran. Med programeditorn går det att skriva programmet direkt på robotens eget programmeringsspråk. Station för grundmålning av lastbilshytter hos Scania i Oskarshamn. Färgpulvret appliceras med hjälp av robotar. En operatör styr och övervakar hela processen i grundlacksmåleriet från en arbetsstation i ett kontrollrum beläget vid pulversprutboxen. Han övervakar processen med hjälp av TV-bildskärmar och videokameror. 1 2 ABB Tidning 9/

3 Robot station controller snabbaste och enklaste vägen mellan punkterna. Graphic man-machine interface Computer-assisted program editing Ofelbar identifiering Varje lastbilshytt som förs in i processen indentifieras hårdvarumässigt via signaler från sex fotoceller i sprutboxens första zon. Informationen överförs till RSC-programmet, som aktiverar det specifika målningsprogram som utarbetats för just den hyttypen. Målningsprocessen i sprutboxen är indelad i sex naturligt avgränsade behandlingszoner för pulverapplicering 4, 5. Varje zon omfattar ett eller flera processteg. De fyra första zonerna är utrustade med robotar som automatiskt applicerar målningspulvret på hyttens alla inre ytor samt golvets undersida. I zon 5 beläggs hyttens vertikala ytor samt tak utvändigt. I den sista zonen sker vid behov en manuell komplettering. Schematisk bild över människa-maskin-kommunikationen, kontrollrummets utrustning och robotarnas arbetsplacering Det går också att kopiera information från andra program för att undvika dubblering av tidigare gjort arbete. Rörelsemönstret illustreras grafiskt på bildskärm Robotens rörelsemönster och målningspistolens till- och frånslag kan illustreras grafiskt på bildskärmen. Banan på skärmen visar pistolens rörelse tredimensionellt. Genom att flytta punkter direkt på skärmen kan operatören se hur banan förändras. På så sätt kan han/hon enkelt prova nya eller förbättrade programlösningar utan att behöva avbryta pågående produktion. Själva programmeringen av robotarna är enkel för operatören. Roboten manövreras manuellt med hjälp av en styrpinne till speciella punkter, som tillsammans bildar robotens rörelsemönster. I varje punkt programmerar operatören in vad roboten skall göra. De inmatade parametrarna lagras i styrsystemets datorminne. Programvaran har en funktion som gör att roboten själv finner den 3 Datorsystem ger klarsignal För att kunna positionera en hytt i en målningszon krävs att målningsrobotarna är i hemmaläge, vilket indikeras med signal till RSC-programmet. När hytten är i rätt position väljer den lokala datorn på transportören ett programnummer och ger klarsignal. När målningsoperationen är klar i respektive zon och roboten återgått till hemmaläge ges klarsignal till övervakningssystemet. Om den efterföljande zonen är klarställd att ta emot hytten transporteras den automatiskt över till denna. RSC-programmet övervakar också målningsanläggningens automatiska dörröppnare/stängare mellan zon 3 och 4. På en åkvagn finns ytterligare en robot som är utrustad med en dubbelpistol för applicering av pulver på dörrarnas och dörrkarmarnas insida samt del- 40 ABB Tidning 9/

4 vis invändigt i hytten 6. Koordineringen av de två robotarnas rörelser sker från det centrala RSC-programmet 7. Samma robotsystem i hela grundmålningen All robotteknik i anläggningen bygger på ABBs system TR Det är speciellt utvecklat för den påfrestande miljö som råder i målningsceller. Robotarna är eldrivna och har sex frihetsgrader. Elkablage och andra anslutningar är monterade inuti roboten och dess handled för att minska risken för felfunktioner på grund av att en kabel eller slang skadas. I programmet finns också manöverfunktioner för renblåsning av sprutmunstycket. Applicering av pulver sker på takets och bakstyckets insida med hjälp av en takhängd robot av upp- och nedtyp utrustad med en dubbelpistol. 4 Hög säkerhet skyddar personalen Hela produktionsprocessen är utrustad med ett säkerhetssystem för att skydda och hindra personalen från att komma in i arbetszoner under pågående produktion. Samtliga dörrar till sprutboxen är försedda med dörrbrytare. Vid sprutboxens ingångsöppning till zon 1 och mellan zonerna 5 och 6 finns fotoceller. Dessa varningsfunktioner förbikopplas automatiskt när en hytt skall passera. Inne i zon 6, där manuell komplettering av målningen sker vid behov, finns en ljusbom som vid larm aktiverar en pneumatisk varningssiren. Tillträde till zon 6 kan ske först efter det att en nyckelbrytare i kontrollrummets RSC-panel aktiverats och förbikopplar dörrbrytarna till zonen. Vid fara utlöser säkerhetssystemet nödstopp för samtliga robotar i drift. Dessa kan återstartas från den position de hade vid driftstoppet. På en bildskärm i kontrollrummet kan operatören se vad som utlöst larmet och nödstoppet. Systemet återställs med en knapp placerad i RSC-pulpeten i kontrollrummet. Flexibelt rörelsemönster ger rätt målningsvinkel Roboten har ett flexibelt rörelsemönster som gör det möjligt att sprutmunstycket kan programmeras för att få korrekt vin- En robot monterad på en åkvagn applicerar pulver på insidan av dörrar, dörrkarmar och delvis invändigt i hytten. Öppning och stängning av dörrarna sker med en robotbaserad dörröppnare (till höger i bilden). 5 ABB Tidning 9/

5 Efter komplett färgtäckning härdas färgen i en ugn vid 180 C. Skulle en operatör någon enstaka gång behöva gå in i sprutboxen måste han/hon bära skyddsdräkt för att inte förorena färgen. Roboten används här för invändig applicering av pulver i hytten. Roboten är monterad på en åkvagn och utrustad med en dubbelpistol. Den arbetar genom hyttens vindruteöppning och applicerar pulver på hyttens invändiga baksida, de invändiga sidorna bakom dörrarna och vid behov på golvets bakre del. kel för färgtäckning av aktuell yta. Pulvret är elektriskt laddat och hytten jordad. Detta ger maximal vidhäftning av pulvret på hyttens yta. Överflödigt pulver, som inte fäster på hytten, sugs bort och återanvänds i processen. 6 Kombinerad målningskunskap och robotteknik För att få jämn och rätt färgmängd på ytan som skall målas skall munstycket föras på optimalt avstånd och med anpassad hastighet. Här kommer robottekniken till sin fulla rätt med möjlighet att korrekt kunna återupprepa processförloppet från hytt till hytt, vilket ger hög produktivitet och kvalitet. Målarna vid Scania i Oskarshamn är nu utbildade till operatörer och saknar inte det tidigare manuella och tunga arbetet. De upplever det som stimulerande att kunna föra över sina kunskaper som målare till processen. Deras yrkeskunskap har överförts till robotens programvaror. Operatörens skärmbild över sprutboxen. Här anges de olika robotarnas arbetsstatus och vilka olika hyttbeteckningar som målas. 7 Författarens adress Erland Josefsson ABB Flexible Automation AB Norra Grängesbergsgatan 28 S Malmö Fax: +46 (0) ABB Tidning 9/