Industrijski roboti v sodobni proizvodnji — vrste in naprave

Industrijski roboti se danes pogosto uporabljajo v človeški proizvodnji. Služijo kot eno najučinkovitejših sredstev za mehanizacijo in avtomatizacijo transportnih in tovornih operacij ter številnih tehnoloških procesov.

Pozitiven učinek uvedbe industrijskih robotov je običajno opazen z več strani hkrati: poveča se produktivnost dela, izboljša se kakovost končnega izdelka, zmanjšajo se proizvodni stroški, izboljšajo se delovni pogoji za človeka in končno prehod podjetja iz sprostitev ene vrste izdelka v drugo je zelo olajšana.

Da pa bi dosegli tako obsežen in večplasten pozitivni učinek uvedbe industrijskih robotov na že delujočo ročno proizvodnjo, je treba vnaprej izračunati predvidene stroške za sam proces implementacije, za ceno robota in tudi za pretehtanje, ali je kompleksnost vašega proizvodnega in tehnološkega procesa na splošno primerna za načrt posodobitve za pomoč pri namestitvi industrijskih robotov.

Dejansko je včasih na začetku proizvodnja tako poenostavljena, da je namestitev robotov preprosto nepraktična in celo škodljiva. Poleg tega bo potrebno usposobljeno osebje za nastavitev, vzdrževanje, programiranje robotov in v procesu dela - pomožne naprave itd. To je pomembno upoštevati vnaprej.

Tako ali drugače postajajo robotske brezpilotne rešitve v proizvodnji danes vse bolj aktualne, že zato, ker je škodljiv vpliv na zdravje ljudi čim manjši. Tukaj dodajmo razumevanje, da se celoten cikel obdelave in montaže izvede hitreje, brez odmorov za dimne odmore in brez napak, ki so značilne za vsako proizvodnjo, kjer namesto robota deluje živ človek. Človeški dejavnik je po postavitvi robotov in zagonu tehnološkega procesa praktično izključen.

Danes je ročno delo v večini primerov nadomeščeno z delom robotskega manipulatorja: prijem orodja, pritrditev orodja, zadrževanje obdelovanca, podajanje v delovno območje. Omejitve so le: nosilnost, omejeno delovno območje, vnaprej programirani gibi.

Industrijski robot lahko zagotovi:

• visoka produktivnost zahvaljujoč hitremu in natančnemu pozicioniranju; večja učinkovitost, saj ljudem, ki jih nadomešča, ni treba izplačevati plač, dovolj je en operater;

• visoka kakovost — natančnost reda 0,05 mm, nizka verjetnost poroke;

• varnost za zdravje ljudi, na primer zaradi dejstva, da je pri barvanju zdaj izključen človeški stik z barvami in laki;

• Končno je delovno območje robota strogo omejeno in zahteva minimalno vzdrževanje, tudi če je delovno okolje kemično agresivno, bo material robota vzdržal ta vpliv.

Zgodovinsko gledano je prvega patentiranega industrijskega robota leta 1961 izdalo podjetje Unimation Inc za tovarno General Motors v New Jerseyju. Zaporedje dejanj robota je posneto v obliki kode na magnetnem bobnu in izvedeno v posplošenih koordinatah. Za izvajanje dejanj robot uporablja hidravlične ojačevalnike. To tehnologijo so kasneje prenesli na japonski Kawasaki Heavy Industries ter angleški Guest, Keen in Nettlefolds, tako se je proizvodnja robotov Unimation Inc nekoliko razširila.

Univerza Stanford je do leta 1970 razvila prvega robota, ki je po zmogljivostih spominjal na človeško roko s 6 prostostnimi stopnjami, ki ga je krmilil računalnik in je imel električne pogone. Hkrati ga razvija japonsko podjetje Nachi. Nemški KUKA Robotics bo leta 1973 predstavil šestosni robot Famulus, švicarski ABB Robotics pa bo zdaj začel prodajati robota ASEA, prav tako šestosnega in elektromehansko gnanega.

Leta 1974 je japonsko podjetje Fanuc vzpostavilo lastno proizvodnjo. Leta 1977 je bil izdelan prvi robot Yaskawa.Z razvojem računalniške tehnologije se roboti vse bolj uvajajo v avtomobilsko industrijo: General Motors je v zgodnjih osemdesetih letih prejšnjega stoletja vložil štirideset milijard dolarjev v oblikovanje lastnega sistema tovarniške avtomatizacije.

Leta 1984 bo domači Avtovaz pridobil licenco KUKA Robotics in začel proizvajati robote za lastne proizvodne linije. Skoraj 70 % vseh robotov na svetu bo do leta 1995 na Japonskem, njenem domačem trgu. Na ta način se bodo industrijski roboti dokončno uveljavili v avtomobilski industriji.

Kako poteka avtomobilska proizvodnja brez varjenja? Ni šans. Tako se izkaže, da je vsa avtomobilska industrija na svetu opremljena s stotinami robotskih varilnih kompleksov. Z varjenjem se ukvarja vsak peti industrijski robot. Naslednje povpraševanje je robotski nakladalnik, vendar sta na prvem mestu argonsko obločno in točkovno varjenje.

Nobeno ročno varjenje se ne more kosati s kakovostjo šiva in stopnjo nadzora procesa s specializiranim robotom. Kaj pa lasersko varjenje, kjer z razdalje do 2 metrov s pomočjo fokusiranega laserja poteka tehnološki proces z natančnostjo 0,2 mm — je preprosto nenadomestljivo v letalstvu in medicini. K temu dodajte integracijo z digitalnimi sistemi CAD/CAM.

Varilni robot ima tri glavne delovne enote: delovno telo, računalnik, ki krmili delovno telo in pomnilnik. Delovno telo je opremljeno z ročajem v obliki roke. Telo ima prosto gibanje po treh oseh (X, Y, Z), samo prijemalo pa se lahko vrti okoli teh osi. Sam robot se lahko premika po vodilih.

Noben sodoben proizvodni obrat ne more brez razkladanja in nakladanja, ne glede na velikost in težo izdelkov. Robot bo samostojno namestil obdelovanec v stroj, ga nato razložil in namestil. Robot lahko sodeluje z več stroji hkrati. Seveda ne moremo mimo tega, da v tem kontekstu ne omenimo nalaganja prtljage na letališču.

Roboti že zdaj omogočajo znižanje stroškov osebja na minimum. Ne gre le za enostavne funkcije, kot sta luknjanje ali delovanje pečice. Roboti so sposobni dvigniti večjo težo v veliko težjih pogojih, pri tem pa se ne utrudijo in porabijo bistveno manj časa kot bi živ človek.

V livarnah in kovačijah so na primer razmere za ljudi tradicionalno zelo težke. Tovrstna proizvodnja je po robotizaciji na tretjem mestu za razkladanjem in nakladanjem. Ni naključje, da so zdaj skoraj vse evropske livarne opremljene z avtomatiziranimi sistemi z industrijskimi roboti. Stroški uvedbe robota stanejo podjetje na stotine tisoč dolarjev, vendar je na voljo zelo prilagodljiv kompleks, ki je več kot kompenziran.

Robotski laser in rezanje s plazmo izboljšati tradicionalne linije s plazemskimi baklami. Tridimenzionalni razrez in razrez vogalov in I-nosilcev, priprava za nadaljnjo obdelavo, varjenje, vrtanje. V avtomobilski industriji je ta tehnologija preprosto nenadomestljiva, saj je treba robove izdelkov po štancanju in oblikovanju natančno in hitro odrezati.

En tak robot lahko združuje tako varjenje kot rezanje.Produktivnost povečuje uvedba rezanja z vodnim curkom, ki odpravlja nepotrebno izpostavljenost materiala toploti, tako v Renaultovi robotski tovarni v Franciji v dveh minutah in pol izrežejo vse majhne luknjice v kovini kupejev Renault Espace.

Pri izdelavi pohištva, avtomobilov in drugih izdelkov je robotsko upogibanje cevi, ki vključuje delovno glavo, uporabno, ko cev pozicionira robot in upogne zelo hitro. Takšna cev je zdaj lahko opremljena z različnimi elementi, ki ne bodo motili procesa upogibanja trnov s strani robota.

Robljenje, vrtanje in rezkanje – kaj je lahko lažjega za robota, pa naj gre za kovino, les ali plastiko. Natančni in vzdržljivi manipulatorji se s temi nalogami spopadejo z velikim udarcem. Delovno območje ni omejeno, dovolj je, da namestite podaljšano os ali več nadzorovanih osi, kar bo dalo odlično fleksibilnost in visoko hitrost. Človek tega ne more narediti.

Vrtilne frekvence rezkalnega orodja dosegajo več deset tisoč vrtljajev na minuto, brušenje šivov pa se popolnoma spremeni v niz preprostih ponavljajočih se gibov. Toda v preteklosti je brušenje in abrazivna obdelava površin veljalo za nekaj umazanega in težkega, pa tudi zelo škodljivega. Pasta se zdaj samodejno dovaja med obdelavo klobučevine po prehodu brusilnega traku. Hitro in varno za operaterja.

Obeti za industrijsko robotiko so ogromni, saj je robote načeloma mogoče uvesti v skoraj vsak proizvodni proces in v neomejenih količinah.Kakovost avtomatskega dela je včasih tako visoka, da je za človeške roke preprosto nedosegljiva. Obstajajo cele velike industrije, kjer so napake in netočnosti nesprejemljive: proizvodnja letal, precizna medicinska oprema, ultraprecizno orožje itd. Da ne omenjamo povečanja konkurenčnosti posameznih podjetij in pozitivnih učinkov na njihovo gospodarstvo.