Roboty bardzo specjalne

© FANUC

Udostępnij:

Roboty przemysłowe stosowane są już od wielu lat. Wraz ze zmianami w branży rosną jednak wymagania klientów względem zakresu funkcji tych maszyn i ich możliwych aplikacji. Odpowiedzią na coraz bardziej specyficzne potrzeby mogą być roboty tworzone na indywidualne zamówienie – konstruowane specjalnie z myślą o nietypowych zastosowaniach.

 Równolegle z postępem technologicznym branża przemysłowa stale poszukuje sposobów na obniżenie kosztów produkcji, skrócenie cyklu produkcyjnego oraz poprawę jakości wyrobów finalnych. W odpowiedzi na rosnące wymagania rynku wielu przedsiębiorców sięga po nietypowe jednostki zrobotyzowane, dostosowane do profilu produkcyjnego i specyfiki działania danej firmy. Ich zalety sprowadzają się nie tylko do poprawy efektywności produkcji, a co za tym idzie – wzrostu konkurencyjności przedsiębiorstwa, lecz obejmują również aspekty trudniej mierzalne, takie jak poprawa bezpieczeństwa pracowników, stymulowanie postępu technologicznego oraz ograniczenie marnotrawstwa zasobów naturalnych.



WSZYSTKO ZALEŻY OD PERSPEKTYWY

Roboty specjalnego przeznaczenia do niedawna były postrzegane przez przedsiębiorców jako urządzenia drogie, a tym samym – nieekonomiczne z punktu widzenia krótkoterminowych korzyści biznesowych. Myślenie takie powoli ustępuje jednak miejsca bardziej perspektywicznemu spojrzeniu, w którym na pierwszy plan wysuwa się nie szybki zwrot z inwestycji, a efekty długoterminowe mierzone pozycją przedsiębiorstwa na rynku i stopniem jego przewagi nad konkurencją. Owa zmiana podejścia związana jest głównie ze wzrostem poziomu wiedzy na temat samych robotów oraz świadomości potencjalnych korzyści wynikających z zakupu rozwiązań wyspecjalizowanych. Ten zaś, stymulując popyt na jednostki zrobotyzowane, prowadzi pośrednio do obniżenia ich cen, a także dywersyfikacji oferty rynkowej, coraz bardziej ukierunkowanej na tworzenie rozwiązań zindywidualizowanych – dedykowanych konkretnym aplikacjom, a nawet przedsiębiorstwom.



POWTARZALNOŚĆ MOCNYM PUNKTEM

Dziś już nie ma wątpliwości, że rynek aplikacji zrobotyzowanych zmierza w kierunku rozwiązań kustomizowanych, tj. tworzonych na potrzeby konkretnych klientów. Już dziś roboty dedykowane wykorzystywane są w szeregu aplikacji, m.in. w procesach cięcia, klejenia, składania, znakowania, lutowania i spawania. Główną ich zaletą – w porównaniu z człowiekiem – jest wysoka powtarzalność (nawet 0,01 mm) będąca wynikiem stałej, wysokiej precyzji ruchów niezależnie od liczby przepracowanych godzin. Stąd też pojawiają się głosy, że ich wdrażanie na masową skalę może doprowadzić do zmniejszenia zapotrzebowania na pracowników niższego szczebla, którzy jako obarczeni większym ryzykiem pomyłki będą stopniowo zastępowani przez maszyny. Z drugiej jednak strony niższe koszty produkcji uzyskane dzięki wdrożeniu robota sprzyjają inwestycjom w rozbudowę innych działów, np. sprzedaży czy nowych technologii. Ten ostatni okaże się szczególnie przydatny w sytuacji posiadania kilku stanowisk zrobotyzowanych wymagających fachowej obsługi, usprawnień i serwisowania. Co więcej, zastosowanie robotów zwiększa bezpieczeństwo pracowników, ograniczając ich kontakt ze szkodliwymi substancjami uwalnianymi w procesie produkcyjnym.

WIELE ZASTOSOWAŃ

Jedną z pierwszych aplikacji przemysłowych, w których wykorzystano roboty specjalnego przeznaczenia, była precyzyjna obróbka materiałów. Do dziś tego typu urządzenia chętnie wykorzystywane są m.in. w procesach cięcia wodą pod wysokim ciśnieniem, szlifowania, wiercenia czy frezowania. O specjalnym charakterze robota decydują w tym przypadku dodatkowe końcówki, np. elektrowrzeciono do obróbki 3D, a także dedykowane oprogramowanie pozwalające na uzyskanie efektów porównywalnych do rezultatów obróbki za pomocą maszyn CNC. Nierzadko tego typu roboty wyposażane są również w różnego rodzaju czujniki siły, które pozwalają precyzyjnie dostosować siłę nacisku do rodzaju i konstrukcji obrabianego elementu. Roboty dedykowane coraz częściej spotkać można również w spawalnictwie – branży najwcześniej zdominowanej przez jednostki zrobotyzowane. Ich mocną stroną jest nie tylko wysoka powtarzalność i dokładność, ale także zmniejszenie liczby odprysków oraz ilości zużywanych materiałów spawalniczych. W tym przypadku urządzenia specjalnie skonfigurowane na potrzeby klienta, a więc dostosowane do spawanego detalu, pozwalają na uzyskanie znacznie większej efektywności i wyższej jakości spoin niż porównywalne aplikacje o charakterze uniwersalnym.

Roboty specjalnego przeznaczenia używane są również w odlewniach i kuźniach, gdzie wykorzystuje się je m.in. do przekładania materiałów i obsługi pras. Ze względu na ekstremalne warunki pracy jednostki przeznaczone do tego typu aplikacji muszą charakteryzować się wysokim stopniem odporności na działanie wysokich temperatur, pyłu i kurzu. Jednym ze sposobów ich zabezpieczania jest np. stosowanie ekranów termicznych manipulatora. Roboty odlewnicze wyposażane są też niekiedy w specjalne nabieraki do ciekłego aluminium, za pomocą których metal zlewany jest do formy.

WYBUCH ROBOTOM NIESTRASZNY

Poza odpornością na wysokie temperatury i zapylenie roboty specjalnego przeznaczenia – w zależności od konstrukcji – wykazują również cechy predestynujące je do pracy w innego rodzaju szkodliwych lub niebezpiecznych warunkach. Dobrze sprawdzą się w realizacji wszelkich zadań wymagających kontaktu z substancjami toksycznymi lub wybuchowymi, np. w malarniach czy lakierniach. Roboty malarskie wyposażane są zwykle w komponenty iskrobezpieczne niwelujące ryzyko wybuchu oparów, a ich przeguby w kiści zaopatrzone są w specjalne ochronne osłony zapobiegające awariom ramienia.

Podobnie skutecznej, choć odmiennego rodzaju, ochrony wymagają również roboty pracujące w przemyśle spożywczym. Tu najważniejszym kryterium dopuszczenia do użytku jest z jednej strony wysoka szczelność, a z drugiej – odpowiednia higieniczność w kontakcie z żywnością. Stąd też korpusy robotów spożywczych są zwykle dodatkowo uszczelniane i zabezpieczane specjalną farbą ułatwiającą utrzymanie urządzenia w czystości.

Dodatkowe uszczelki montowane są również w ramieniu robota. Jako jedyne nie jest ono natomiast pokrywane dodatkowymi powłokami – głównie ze względu na niebezpieczeństwo powstawania odprysków w trakcie wykonywania złożonych ruchów. W zamian niektórzy producenci stosują olej z tłuszczów jadalnych tworzący naturalną powłokę smarno-ochronną o neutralnym wpływie na żywność. Jej delikatny charakter wymaga również specjalnych chwytaków o niewielkiej sile ściskającej, tak aby nie uszkodzić produktów spożywczych w procesie przeróbki i pakowania.

Podwyższone wymogi higieniczne w stosunku do robotów stosuje również przemysł farmaceutyczny. Tu jednak – na równi ze sterylnością – znaczenie odgrywa także szybkość działania, zwłaszcza przy podawaniu pipet oraz umieszczaniu probówek w wirówkach i lodówkach. Najlepszą efektywność pracy zapewniają w tym przypadku chwytaki wielosekcyjne lub pełnowarstwowe pozwalające na przenoszenie kilku detali w jednym cyklu.

WIZJA SZCZEGÓŁOWA

Wśród opcji dedykowanych coraz większą popularność zyskują również akcesoria wizyjne wyposażone w systemy 2D lub 3D zdolne precyzyjnie lokalizować detale niezależnie od ich rozmiaru, kształtu czy położenia. Bardziej zaawansowane rozwiązania potrafią również odczytywać kody kreskowe, a nawet sortować przedmioty według ich koloru, przyśpieszając znacznie procesy produkcyjne w przedsiębiorstwach zajmujących się wytwarzaniem wyrobów małowymiarowych wymagających dodatkowych zabiegów postprodukcyjnych (np. sortowania).

Mitsubishi Electric Robot Pick and Place:

Procesy optymalizacji obejmują jednak nie tylko zdolności percepcyjne, ale także układ kinematyczny robota. Jednostka wyposażona w akcesoria zwiększające jej zakres ruchów (np. szyny, serwozacisk stały, dostosowany manipulator) cechuje się znacznie większą elastycznością operacyjną, a tym samym i wyższą użytecznością niż robot pozbawiony tych elementów.

Ruch robota może być również dodatkowo kontrolowany i sterowany tak, by zwiększyć bezpieczeństwo pracowników przebywających w jego bezpośrednim otoczeniu. Jednym ze sposobów na osiągnięcie tego celu jest zastosowanie specjalnego oprogramowania pozwalającego na zdefiniowanie wizualnych stref bezpieczeństwa, a także wykrywanie potencjalnych kolizji zarówno z przedmiotem obrabianym, jak i obsługującym jednostkę personelem.

 

MM KOMENTARZ
Jędrzej Kowalczyk, prezes FANUC Polska:
Jeśli chodzi o kierunki rozwoju robotów specjalnych, możemy mówić o tendencji do tworzenia rozwiązań pozwalających na automatyzację tych obszarów produkcji, które dotąd nie mogły być robotyzowane np. z uwagi na potrzebę spełnienia norm bezpieczeństwa dotyczących przestrzeni robota. Przykładem takich rozwiązań są roboty współpracujące, w tym model CR-35iA firmy FANUC, który może pełnić rolę pomocnika operatora i pracować w jego bezpośrednim otoczeniu. Kolejnym trendem jest dostosowywanie robotów do wymogów wybranych sektorów produkcji. W efekcie prac konstruktorów coraz więcej robotów będzie spełniać wyśrubowane normy higieniczne. Roboty będą także coraz bezpieczniejsze. Przykładem może być wyposażenie robota w laser, bez ryzyka, że spowoduje on zniszczenia w otoczeniu np. na skutek skierowania jego wiązki w niewłaściwym kierunku.

 

MM KOMENTARZ
Daniel Niepsuj, specjalista ds. marketingu i sprzedaży w firmie Comau Poland Sp. z o.o.:
Podczas doboru chwytaka do aplikacji specjalnych przede wszystkim należy zwrócić uwagę na jego funkcjonalność oraz dostosowanie do wybranego obszaru działania. To właśnie rodzaj aplikacji w dużej mierze determinuje bowiem dobór poszczególnych komponentów umożliwiających pracę w danych warunkach. Kolejnym kryterium wyboru będą waga i gabaryty chwytaka. Istotne jest w tym przypadku znalezienie kompromisu pomiędzy wagą robota zapewniającą jego maksymalną funkcjonalność a możliwościami manipulowania wybranym narzędziem. Jeśli zdecydujemy się na użycie robota o mniejszym udźwigu, zyskamy sporo miejsca, ale musimy liczyć się z koniecznością doboru lżejszego chwytaka. Z kolei jego skład materiałowy uzależniony jest w dużej mierze od czasu cyklu: odpowiednio dobrany materiał na chwytak powinien umożliwiać osiągnięcie konkretnych prędkości na poszczególnych osiach.

 

MM KOMENTARZ
Jacek Taczała, industrial solution team sales engineer w firmie Mitsubishi Electric Europe:
Wybór robotów specjalnych determinowany jest głównie przez wymagania klientów końcowych. Dla przykładu w branży motoryzacyjnej o wyborze tym decyduje szybkość, długie okresy pracy pomiędzy przeglądami serwisowymi oraz otwartość systemu sterowania. Istotna jest także możliwość współpracy robota z różnymi dostawcami systemów wizyjnych. Z kolei audytorzy naszych klientów kładą nacisk na precyzję i powtarzalność. Coraz bardziej istotnym kryterium wyboru staje się również elastyczność dostawców robotów w kwestii tworzenia nowych funkcji systemowych dostosowanych do zmieniających się wymagań na konkretnych stanowiskach pracy. W branży spożywczej decydującą rolę odgrywa nie tylko szybkość, ale także zgodność z rygorystycznymi normami higienicznymi dla pracy z żywnością.

 

MM KOMENTARZ
Marek Niewiadomski, specjalista ds. robotów przemysłowych w firmie ASTOR:
Wybór dedykowanego chwytaka dla aplikacji specjalnych jest zagadnieniem ściśle związanym ze specyfiką owej aplikacji oraz rodzajem detalu, z którym robot ma pracować. Istotne są tu zarówno warunki pracy, kształt, materiał, rozmiar i rodzaj powierzchni detalu, jak i typ przeprowadzanej na nim operacji. Detalem można manipulować, wykorzystując np. chwytak podciśnieniowy, szczękowy czy elektromagnetyczny. Każde z tych rozwiązań ma przy tym swoje wady, zalety oraz setki odmian, które determinują końcowy wybór. Stąd trudno jest określić jedną pewną metodę doboru chwytaka – zwłaszcza że o jego zaletach decyduje również specyficzna dla danego przedsiębiorstwa hierarchia priorytetów, takich jak cena, precyzja operacji, pewność chwytu czy jakość powierzchni detalu po operacji.

 

MM KOMENTARZ
Tomasz Nowak, dyrektor w firmie KUKA Poland

Rynek robotów przemysłowych w Polsce to w głównej mierze aplikacje standardowe, w których roboty wykonują proste czynności związane ze spawaniem, zgrzewaniem i szeroko rozumianym przenoszeniem materiałów wraz z paletyzacją. Aplikacje mają na celu przyspieszenie produkcji, zapewnienie jej powtarzalności, niezawodności oraz zagwarantowanie wymaganej jakości. Zastosowania specjalne dla robotów to aplikacje, w których oprócz samego robota wykorzystane jest również specjalistyczne oprogramowanie i oprzyrządowanie zwiększające funkcjonalność podstawowej konfiguracji robota. W aplikacjach, których zadaniem jest w pełni automatyczna współpraca z otoczeniem, system robota dozbrajany jest w dodatkowe systemy sensoryczne oraz wizyjne. Dzięki takim aplikacjom robot ma dodatkowe dwa zmysły, znacznie zwiększające jego funkcjonalność. Producenci robotów, w tym również KUKA, dostarczają tego typu rozwiązania wymagające jedynie dopasowania i sparametryzowania do potrzebnej aplikacji. W tego typu systemach robot w sposób całkowicie zautomatyzowany jest w stanie pobierać elementy podawane w sposób nieuporządkowany, co w znacznym stopniu zwiększa elastyczność gniazda produkcyjnego. Czujniki siły umożliwiają z kolei wykorzystanie robota w procesach, w których ważną rolę odgrywa sterowanie siłą, jak szlifowanie czy operacje montażu. W aplikacjach spawalniczych wykorzystywane są czujniki umożliwiające nakładanie długich spawów, zmieniających swoje położenie pod wpływem nagrzewania się materiału. Inny przykład to roboty o konstrukcjach przystosowanych do odlewni. Roboty KUKA w wersjach Foundry są tak skonstruowane, aby sprostać tym wyzwaniom. Przykładowa aplikacja zastosowana u jednego z naszych klientów to robot zaopatrzony w łyżkę nabierającą ciekłe aluminium, następnie zalewający kokile.

Udostępnij:

Drukuj



Robert Ocetkiewicz




TOP w kategorii






Chcesz otrzymać nasze czasopismo?
Zamów prenumeratę
Zobacz również