Покрасочный робот: роботизированная окраска деталей и кузовов

Покрасочный робот — промышленный робот для покраски, исполненный специально для нанесения лакокрасочных материалов распылением. От универсального манипулятора его отличают три вещи: взрывозащищённый корпус, полая рука, внутри которой идут шланги с краской и воздухом, и встроенное оборудование процесса, то есть клапаны смены цвета, насосы и регуляторы ²⁶. В каталогах его называют также окрасочным роботом, роботом-маляром или окрасочным роботом-манипулятором. Как и другие промышленные роботы, он повторяет записанную программу, но работает в среде, куда обычного робота ставить нельзя.

Причина в парах растворителя и облаке краски. Технический регламент ТР ТС 012/2011 называет взрывоопасной средой смесь с воздухом горючих веществ в виде газа, пара, тумана или пыли ¹³. Оборудование для такой среды узнают по средствам взрывозащиты и по маркировке взрывозащиты на корпусе ¹³.

Сам робот — лишь часть окрасочного участка. ГОСТ 12.3.005-75 требует окрашивать в камерах и на участках с принудительной вентиляцией и держать в камерах разрежение, чтобы вредные выделения не выходили в цех ¹². Как устроена роботизированная покрасочная камера целиком, с вентиляцией, фильтрами и сушкой, разобрано на отдельной странице. Здесь речь о самой машине: как она устроена, какие бывают модели и как их выбирать.

Первый покрасочный робот появился не на автозаводе. Небольшой норвежской компании Trallfa, выпускавшей сельхозтехнику, не хватало рабочих, чтобы красить свои тачки, и в 1966 году молодой инженер Уле Молауг построил для неё первый в мире покрасочный робот на гидравлическом приводе ¹. В отличие от Unimate, этот робот двигался по непрерывной траектории, а программу записывали на магнитную ленту, повторяя движения опытного маляра ¹.

Сначала робот работал только на самой фабрике. Первым внешним покупателем Trallfa TR 2000 в 1969 году стала шведская Gustavsberg: робот эмалировал ванны и душевые поддоны ¹. В 1985 году Trallfa купила шведская ASEA, а в 1988-м, когда ASEA объединилась с Brown Boveri в ABB, вышел TR 5000, первый покрасочный робот с электроприводом ¹. До него покрасочные роботы делали только гидравлическими, потому что гидравлика безопасна во взрывоопасной среде сама по себе. TR 5000 показал, что такой же безопасности можно добиться и с электроприводом, а вместе с ним получить его скорость и точность ¹.

В 1990-е ABB выпустила картриджную систему с колокольным распылителем для окраски автомобильных деталей: со сменными картриджами краски и растворителя уходит меньше, а цветов можно взять больше ¹. К 2008 году, по данным ABB, у настенного FlexPainter IRB 5500 была самая большая рабочая зона среди роботов для наружной окраски кузовов, и два таких робота выполняли работу, для которой раньше требовалось четыре ¹. Японский FANUC, по собственным данным, больше тридцати лет работает с покрасочными роботами, в том числе для окраски автомобилей, через FANUC America ². Как развивалась отрасль в целом, рассказано в статье «Первый промышленный робот и история робототехники».

По кинематике покрасочный робот чаще всего обычный шестиосевой манипулятор: шесть осей у FANUC P-250iB, у серии Yaskawa MPX и у покрасочных роботов EFORT ³⁵⁷. Главные отличия спрятаны внутри корпуса.

У FANUC P-250iB полость проходит через всю руку, с основания к соединительной плите на верхнем плече. Внутрь подают воздух, и избыточное давление не пускает в руку горючие пары растворителя ². Yaskawa MPX2600 держит давление, компенсируя утечки: по данным производителя, такому корпусу нужно меньше воздуха, чем при продувке постоянным потоком ⁴.

В стандартах этот способ называется видом взрывозащиты «p». ГОСТ IEC 60079-2-2013 описывает его так: защитный газ под давлением выше давления внешней среды не даёт образоваться взрывоопасной смеси внутри оболочки ¹⁴. Стандарт разработан в обеспечение ТР ТС 012/2011 и действует в России с 1 июля 2015 года ¹⁴. В маркировке FANUC P-250iB для ЕС стоит обозначение px, у Yaskawa MPX2600 по ATEX — pxb ³⁴.

Краска идёт к распылителю по шлангам внутри полых звеньев. У P-250iB на нижнем плече можно поставить электромагнитные клапаны: шланги от них короче, при смене цвета промывать приходится меньше, и краски с растворителем уходит меньше ². ABB разместила насосы IRB 5500 в 15 см от запястья, а клапаны смены цвета, до 32 цветов с циркуляцией, встроила в технологическую руку робота ⁶. Робот работает и с растворимыми, и с водоразбавляемыми красками ⁶.

Полое запястье нужно и для того, чтобы шланги не цеплялись за оснастку. У Yaskawa MPX2600 полое запястье диаметром 70 мм, а 15 кг на запястье хватает на несколько пистолетов или крупный колокольный распылитель ⁵. FANUC отмечает, что полое запястье позволяет роботу заходить и красить в тесных местах ².

Контроллер покрасочного робота отвечает за процесс так же, как за движение. ABB IRC5P управляет и траекторией, и окраской ⁶. Yaskawa DX200-FM с прикладным ПО для окраски согласует робота с пистолетом, сменщиком цвета и шестерёнчатым насосом и подключается к контроллерам окрасочного оборудования и линии по EtherNet/IP, CC-Link и DeviceNet ⁵. У EFORT GR680-2700 в комплекте стандартное ПО для окраски и встроенные входы-выходы ⁸.

Чтобы покрасить кузов изнутри, двери и капот нужно открыть и удержать. Для этого в камере ставят отдельных роботов. ABB выпускает для внутренней окраски кузовов компактный робот-открыватель дверей IRB 5350: на нём стоит специальный инструмент со встроенными датчиками поиска и обратной связи по усилию, а работает он и на линиях с остановкой кузова, и на движущемся конвейере ⁶. На КАМАЗе в каждой окрасочной камере двери кабин открывают по два робота ¹¹. Помощники меняют и планировку: по данным ABB, с её станцией внутренней окраски Compact Interior Painting такие системы становятся на треть меньше ⁶.

По кинематике покрасочные роботы делятся на шарнирные и портальные. Шарнирные, шести- и семиосевые, красят объёмные детали и кузова ³⁶. Портальные станки с ЧПУ двигают распылитель по осям X, Y, Z с поворотами и подходят для плоских изделий ¹⁵.

По размеру различают компактные модели для мелких деталей и крупные для кузовов. У ABB это IRB 52 для мелких и средних деталей и IRB 5500 для наружной окраски кузовов ⁶¹, у Yaskawa MPX1150 на 5 кг и MPX2600 на 15 кг ⁵.

По монтажу роботы бывают напольные, настенные, потолочные и на рельсе. ABB выпускает IRB 5500 в варианте с приподнятым рельсом для внутренней и наружной окраски кузовов ⁶. Настенный монтаж освобождает пол камеры, и FANUC прямо пишет: чем свободнее монтируется робот, тем компактнее камера ².

По назначению в камере работают роботы-маляры и роботы-помощники, которые открывают двери и капоты ⁶¹¹. Отдельно стоят роботы для порошковой окраски: их корпус защищают и от горючей пыли ³¹⁴.

Робот держит распылитель, но сколько краски дойдёт до детали, решает сам распылитель. Эту долю называют коэффициентом переноса: это отношение сухого остатка покрытия, осевшего на детали, ко всему сухому остатку, вышедшему из сопла ⁹. Остальное уходит в перепыл, на фильтры камеры и в вытяжку.

Пневматический пистолет распыляет краску большим объёмом воздуха и поэтому переносит мало ¹⁰. У пистолетов HVLP давление на воздушной головке ограничено 10 psi: факел медленнее, перенос выше ¹⁰. Электростатические распылители заряжают частицы краски, и те притягиваются к заземлённой детали, «обволакивая» её, поэтому электростатика хорошо подходит для труб и профилей ¹⁰. Ротационный колокол дробит краску центробежной силой на кромке быстро вращающейся заряженной чашки, и капли получаются мельче и равномернее, чем у других способов ¹⁰.

Диапазоны переноса в таблице взяты из обзора EPA, где собраны данные 1990-х годов ⁹, и у производителя распылителей Graco ¹⁰. Они верны для типовых условий, а на сложной детали с полостями краски оседает меньше.

Робот сам по себе коэффициент переноса не повышает. Он держит расстояние и угол одинаковыми от детали к детали и несёт колокола и головки с несколькими пистолетами: у Yaskawa MPX2600 на них рассчитаны 15 кг на запястье ⁵. Ещё можно сэкономить на смене цвета. Чем ближе к распылителю стоят клапаны и насосы, тем меньше краски и растворителя уходит на промывку ²⁶.

По оценке EPA середины 1990-х годов, порошковая окраска хорошо подходит для роботов ⁹. Из чего состоит линия с камерой напыления и печью, разобрано в статье «Оборудование для порошковой покраски».

Паспорт покрасочного робота читают так же, как паспорт любого манипулятора: грузоподъёмность на запястье, досягаемость, повторяемость, варианты монтажа. К ним добавляют строку о взрывозащите: для каких сред, газа или пыли, и по какой системе выдан сертификат. В таблице собраны модели, по которым производители публикуют данные.

Из таблицы видна развилка. Робот на 5 кг вроде MPX1150 рассчитан на мелкие детали ⁵. Модели на 10–16 кг несут более тяжёлый инструмент: 15 кг у MPX2600 хватает на несколько пистолетов или крупный колокол ⁵⁷. У ABB IRB 5500-22 на запястье 13 кг ⁶. Длинная рука нужна для крупных деталей: P-250iB с досягаемостью 2800 мм FANUC делал для кузовов, бамперов и крупных отливок ²³.

Робот тяжёлый: P-250iB весит 530 кг при напольном монтаже ³. Его ставят на пол, вверх ногами, на полку, на стену или под углом ³, а Yaskawa MPX на пол, стену или потолок ⁵. Раз вариантов монтажа так много, окрасочную камеру можно сделать компактнее ².

Для сложных кузовов добавляют седьмую ось. У ABB IRB 5500-27 встроено семь осей, которые расширяют рабочую зону ⁶, а КАМАЗ красит кабины четырьмя семиосными роботами ¹¹. Чем семиосевой робот отличается от шестиосевого, объяснено отдельно. Что выпускает каждый производитель, видно на страницах «Роботы FANUC», «Yaskawa Motoman», «Роботы ABB» и «Роботы Efort».

Первые покрасочные роботы красили тачки и эмалировали ванны ¹. Сейчас главный заказчик — машиностроение. FANUC разработал P-250iB для крупных деталей: литых корпусов после механообработки, кузовов и бамперов ². ABB IRB 5500 рассчитан на наружную окраску кузовов ¹, а компактный IRB 52 на мелкие и средние детали в разных отраслях ⁶. EFORT предлагает GR680-2700 для деталей неправильной формы, например двигателей и узлов спецтехники, и для контейнеров, а подходящими отраслями называет автокомпоненты, логистику и транспорт ⁸. Как роботами красят в автопроме и у поставщиков автокомпонентов, разобрано на странице «Роботизированная окраска для автопрома и автокомпонентов».

Отдельный рынок — кузовной ремонт. Там красят по одной машине и постоянно меняют цвет. В обзоре 1990-х годов EPA называла электростатику для ремонтной окраски непрактичной: пистолеты дороги, в шланге при смене цвета остаётся много краски, а заземление, как на заводском конвейере, в мастерской не повторить ⁹. Какие роботы для покраски автомобилей работают на заводах и что предлагают автосервисам, разобрано в отдельной статье.

Как робот встраивается в окрасочную линию, видно на заводе каркасов кабин КАМАЗа. В мае 2025 года компания сообщила, что кабины грузовиков Компас красят методом «мокрым по мокрому»: вторичный грунт и эмаль наносят в одной камере без промежуточной сушки в печи ¹¹. Красят четыре семиосных робота, а в каждой окрасочной камере работают ещё два робота, которые открывают двери ¹¹. Роботы только наносят покрытие. Перед этим каркас готовят в ваннах, грунтуют катафорезом и вручную герметизируют швы ¹¹.

Выгода робота складывается из нескольких статей, и не все они про краску.

Люди вне зоны перепыла. При работе пневматическим пистолетом бо́льшая часть краски уходит в перепыл, который может попадать в зону дыхания маляра ⁹. Робот убирает человека из этой зоны. Исторически с этого всё и началось: Trallfa искала замену рабочим, которых не могла нанять для окраски тачек ¹.

Меньше потерь при смене цвета. Клапаны на нижнем плече FANUC P-250iB и насосы IRB 5500 в 15 см от запястья укорачивают путь краски, который промывают при каждой смене цвета ²⁶. Картриджная система ABB решала ту же задачу сменными картриджами ¹.

Меньше роботов и площади. По оценке ABB, два FlexPainter IRB 5500 выполняют работу четырёх прежних покрасочных роботов ¹. С методом «мокрым по мокрому», где грунт и эмаль наносят в одной камере, КАМАЗ эффективнее использует площади и меньше времени тратит на сушку ¹¹.

Повторяемость. Робот держит траекторию, расстояние и угол распылителя одинаковыми от детали к детали. У покрасочных моделей из таблицы выше паспортная повторяемость ±0,02–0,2 мм ³⁵.

Экономии, которую даёт распылитель, от манипулятора ждать не стоит. Насколько эффективно идёт окраска, прямо зависит от того, как краску распыляют и подают ⁹, поэтому робот с пневматическим пистолетом останется пневматикой.

Не в каждой покрасочной камере с «роботом» стоит шарнирный манипулятор. Для плоских деталей выпускают покрасочные станки с ЧПУ и декартовой кинематикой. Пример — оборудование омского завода «Артробот» ¹⁵. Его роботы-маляры серии PROFI перемещают распылитель по осям X, Y, Z с поворотом A и опциональным наклоном B и красят двери, фасады и похожие изделия ¹⁵. Машина для мебельных фасадов принимает детали до 3300×1100×250 мм ¹⁵. На сайте производителя в сентябре 2026 года четырёхкоординатный станок стоил от 3,5 млн ₽, пятикоординатный от 4,3 млн ₽ ¹⁵. Чем декартов робот отличается от шарнирного, описано отдельно.

Какой из них брать, решает деталь. Плоский фасад в кассете портал красит быстро и просто. Кузову, кабине или отливке с полостями нужны шесть-семь осей и полое запястье, которое заходит в тесные места ²¹¹. Ручная окраска остаётся там, где партии малы, а детали каждый раз разные. Но у маляра с пневматическим пистолетом до детали доходит только 20–40 % краски, по данным EPA 1990-х годов ⁹.

Окрасочные работы в России регулирует ГОСТ 12.3.005-75 «Работы окрасочные. Общие требования безопасности», введённый 1 июля 1976 года ¹². Он распространяется на окраску лакокрасочными материалами, кроме строительства и ремонта зданий ¹². Безопасность стандарт требует на всех стадиях: когда готовят поверхность, наносят, сушат, шлифуют и полируют покрытие ¹².

Для роботизированного участка важен пункт о блокировках. Местная вытяжка от окрасочных камер должна быть сблокирована так, чтобы рабочие составы подавались к распылителям только при работающей вентиляции ¹². В проекте ячейки для этого заводят сигнал от вентиляции в контроллер робота или в систему подачи краски.

Сам робот подпадает под ТР ТС 012/2011 «О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах». Регламент принят решением Комиссии Таможенного союза № 825 от 18 октября 2011 года и распространяется на электрическое и неэлектрическое оборудование, включая Ex-компоненты ¹³. Оборудование, соответствие которого не подтверждено, в обращение не выпускают ¹³. Маркировки ATEX или FM у импортного робота говорят о европейском или американском исполнении, а для рынка ЕАЭС нужно подтверждение соответствия по этому регламенту ⁴⁵¹³.

Порошковая окраска добавляет пылевую зону. Вид защиты «p» по ГОСТ IEC 60079-2-2013 защищает оболочку и от попадания горючей пыли ¹⁴, а у P-250iB для ЕС есть отдельная маркировка по пыли: II 2 D c Ex ib p IIIB T135°C Db ³. Исполнения для взрывоопасных зон в целом описаны в статье «Взрывозащищённый робот».

В России серийно красят роботами, например, кабины КАМАЗ, о которых шла речь выше ¹¹. В сегменте плоских деталей есть собственное производство: омский «Артробот» разрабатывает и делает в Омске покрасочные ЧПУ-станки и линии ¹⁵.

Шарнирные покрасочные роботы, о которых идёт речь на этой странице, выпускают FANUC, Yaskawa, ABB и китайская EFORT ²⁵⁶⁷. EFORT указывает для GR680-2700 сертификацию взрывозащиты ATEX Китая и ЕС ⁸. Для работы в России этого мало: оборудование для взрывоопасной среды выпускают в обращение только после подтверждения соответствия по ТР ТС 012/2011 ¹³. Поэтому у импортного робота проверяют сразу три вещи: паспорт, сертификат и то, кто будет обслуживать взрывозащищённый корпус и распылители. Чем поставщики различаются по цене, сервису и рискам поставки, разобрано в материале «Китайские или европейские роботы».

Открытых прайсов на шарнирные покрасочные роботы мало: цену считают под модель, распылитель, систему смены цвета и исполнение по взрывозащите. Из проверенных для этой страницы источников открытую цену называет только производитель покрасочных ЧПУ-станков: от 3,5 млн ₽ за четырёхкоординатный и от 4,3 млн ₽ за пятикоординатный станок «Артробот» (сентябрь 2026) ¹⁵. Это ориентир для плоских деталей, а не для шарнирного робота. На цену шарнирной модели влияют исполнение по взрывозащите, число цветов в системе смены цвета, распылитель и способ монтажа.

Бюджет участка шире цены робота. В него входят камера с вентиляцией и блокировками по ГОСТ 12.3.005-75 ¹², распылители и система смены цвета, сушка, программирование и пусконаладка. Как посчитать стоимость внедрения робота и срок возврата вложений, описано отдельно, а прикидку на своих цифрах даёт калькулятор окупаемости роботизации. Цены на промышленные роботы в целом собраны в статье «Сколько стоит промышленный робот».

Прежде чем купить покрасочный робот, сравнивают деталь и краску, а не бренды. В таблице собрано, что проверить до сравнения коммерческих предложений. Общую методику разбирает статья «Как выбрать промышленного робота».

Сценарий для иллюстрации: завод спецтехники красит рамы, кабины и крупные узлы жидкой эмалью на растворителе, партии небольшие, цветов несколько. Такому участку нужно исполнение с защитой по газу и подтверждением соответствия по ТР ТС 012/2011 ¹³. Досягаемость берут под самую большую деталь: у моделей из таблицы она доходит до 3,75 м ⁷. Клапаны смены цвета у запястья сократят промывку при частой смене эмали ²⁶. Настенный монтаж или рельс освободят пол камеры ²⁶. Новые детали удобнее программировать офлайн, чтобы не останавливать окраску. EFORT прямо предлагает GR680-2700 для деталей неправильной формы и узлов спецтехники ⁸.

Бывает, что в небольшой камере рядом с роботом работают вручную. На этот случай у контроллера Yaskawa DX200-FM есть блок функциональной безопасности категории 3, PLd: он безопасно ограничивает скорость и рабочее пространство робота ⁵.

Покрасочный робот редко работает один. На том же заводе обычно стоят сварочный робот или кобот для сварки, а в конце линии робот паллетайзер, упаковочный робот и паллетообмотчик автоматический. На приёмке сырья поддоны разбирает депаллетайзер. От всех них покрасочного робота отличает исполнение: взрывозащищённый корпус, полая рука и оборудование процесса. Поэтому модель для окраски выбирают отдельно, под краску и зону, а не по принципу «того же бренда, что и сварка». Роботы разных марок затем связывают общей системой управления верхнего уровня.

Первый покрасочный робот учили прямым показом: маляр выполнял движения, а робот записывал их на магнитную ленту ¹. Сейчас программу чаще готовят на пульте или в симуляторе. Пульт, с которым оператор заходит в камеру, тоже должен подходить для взрывоопасной среды: Yaskawa, например, предлагает к MPX искробезопасный пульт как опцию ⁵. Производители дают прикладное ПО для окраски: оно есть в контроллере Yaskawa DX200-FM и в комплекте EFORT GR680-2700 ⁵⁸.

Траекторию окраски строят так, чтобы проходы перекрывались, а расстояние до поверхности не менялось. Для кузовов и сложных деталей удобнее офлайн-программирование по 3D-модели: новую программу готовят, пока робот красит по старой. Среды для этого разобраны в статье «Программы офлайн-программирования роботов». Для плоских изделий есть решения без программиста: ЧПУ-центр «Артробот» с 3D-сканером сам распознаёт детали на конвейере и генерирует траекторию ¹⁵.

• Взрывозащита требует инфраструктуры. Корпус под избыточным давлением работает, только если в него подают защитный газ, а наддув контролирует отдельное устройство ¹⁴. Воздух для корпуса проектируют вместе с камерой.
• Перенос зависит от распылителя. Робот с пневматическим пистолетом сохранит его 20–40 % переноса (данные EPA 1990-х годов) ⁹; сэкономить получится, только если перейти на электростатику или колокол.
• Ремонтная окраска. Штучные машины и постоянная смена цвета плохо ложатся на заводскую схему, а электростатику для ремонтной окраски EPA в обзоре 1990-х годов называла непрактичной ⁹.
• Импортная маркировка. ATEX и FM не заменяют подтверждение соответствия по ТР ТС 012/2011 для рынка ЕАЭС ¹³.
• Робот красит, но не готовит поверхность. В цикле КАМАЗа роботы заняты нанесением, а герметизация швов и протирка перед окраской остаются ручными ¹¹.
• Портал не заменит шарнирного робота на объёмных деталях. Покрасочные ЧПУ-станки с декартовой кинематикой рассчитаны на двери, фасады и похожие изделия ¹⁵.