Συνεργατικά Ρομπότ σε Μηχανουργεία: Πού Έχουν Πρακτικό Νόημα;

Τα συνεργατικά ρομπότ, γνωστά και ως cobots, γίνονται μια πρακτική επιλογή αυτοματισμού για μηχανουργεία που χρειάζονται πιο ευέλικτη παραγωγή χωρίς να ανασχεδιάσουν πλήρως τις εγκαταστάσεις τους. Μπορούν να χειριστούν επαναλαμβανόμενες εργασίες όπως φόρτωση, εκφόρτωση, μεταφορά εξαρτημάτων και απλή συναρμολόγηση σε μηχανές CNC.

Ωστόσο, ένα cobot δεν είναι αυτόματα η καλύτερη επιλογή για κάθε εργασία κατεργασίας. Το ωφέλιμο φορτίο, ο χρόνος κύκλου, η ποικιλία του τεμαχίου εργασίας, η διάταξη της μηχανής και οι απαιτήσεις ασφαλείας επηρεάζουν όλες αν ο συνεργατικός αυτοματισμός έχει εμπορική λογική.

Πολλά μηχανουργεία χειρίζονται διαφορετικά εξαρτήματα σε μικρές ή μεσαίες παρτίδες παραγωγής. Οι συχνές αλλαγές μπορούν να καταστήσουν δύσκολη τη δικαιολόγηση συστημάτων αυτοματισμού ειδικού σκοπού.

Τα συνεργατικά ρομπότ προσφέρουν πολλά πιθανά πλεονεκτήματα:

• Ευέλικτη ανάπτυξη: Ένα κατάλληλο cobot μπορεί να διαμορφωθεί για διαφορετικές εργασίες καθώς αλλάζουν οι απαιτήσεις παραγωγής.

• Συμπαγής εγκατάσταση: Ορισμένα συστήματα μπορούν να χωρέσουν σε υπάρχοντες χώρους εργασίας με περιορισμένο χώρο δαπέδου.

• Απλοποιημένος προγραμματισμός: Οι φιλικές προς τον χρήστη διεπαφές προγραμματισμού μπορούν να βοηθήσουν τους χειριστές να ρυθμίσουν επαναλαμβανόμενες κινήσεις και να αλλάξουν εργασίες.

• Επαναλαμβανόμενος χειρισμός: Τα ρομπότ μπορούν να εκτελούν συνεπείς ακολουθίες φόρτωσης και εκφόρτωσης κατά τη διάρκεια της παραγωγής.

• Σταδιακός αυτοματισμός: Οι κατασκευαστές μπορούν να ξεκινήσουν με μία μηχανή και να επεκτείνουν το σύστημα μετά την επικύρωση των αποτελεσμάτων.

Αυτά τα οφέλη είναι ιδιαίτερα σχετικά για μικρούς και μεσαίους κατασκευαστές που θέλουν να αυτοματοποιήσουν επιλεγμένες λειτουργίες πριν επενδύσουν σε μια μεγαλύτερη γραμμή παραγωγής.

Η εξυπηρέτηση μηχανών CNC είναι μία από τις πιο πρακτικές εφαρμογές για συνεργατικά ρομπότ. Ένα cobot μπορεί να παραλάβει ένα ακατέργαστο εξάρτημα, να το φορτώσει σε ένα εξάρτημα της μηχανής, να αφαιρέσει το τελειωμένο εξάρτημα και να το τοποθετήσει σε μια καθορισμένη περιοχή.

Αυτό μειώνει τον επαναλαμβανόμενο χειρωνακτικό χειρισμό και μπορεί να βοηθήσει να διατηρηθεί ο εξοπλισμός κατεργασίας παραγωγικός όταν οι χειριστές απασχολούνται με άλλες εργασίες.

Ένα πλήρες σύστημα μπορεί να περιλαμβάνει ένα συνεργατικό ρομπότ, μια ηλεκτρική ή πνευματική αρπάγη, ελέγχους πόρτας μηχανής, δίσκους εξαρτημάτων και συσκευές ασφαλείας. Η ακολουθία λειτουργίας του ρομπότ πρέπει να συντονίζεται με τη μηχανή CNC για να αποφευχθεί η φόρτωση πριν ολοκληρωθεί ο κύκλος κατεργασίας.

Τα Cobots μπορούν να μεταφέρουν εξαρτήματα μεταξύ σταθμών κατεργασίας, επιθεώρησης, καθαρισμού και συσκευασίας. Αυτό είναι χρήσιμο όταν η παραγωγή περιλαμβάνει πολλές σύντομες εργασίες αντί για μια συνεχή αυτοματοποιημένη γραμμή.

Η κύρια μέριμνα είναι αν το ρομπότ μπορεί να φτάσει σε όλους τους απαιτούμενους σταθμούς, τηρώντας την απαίτηση χρόνου μεταφοράς.

Ένα cobot μπορεί να τοποθετήσει εξαρτήματα για επιθεώρηση ή να εκτελέσει επαναλαμβανόμενες εργασίες συναρμολόγησης, όπως βίδωμα και τοποθέτηση εξαρτημάτων. Τα απαιτούμενα εργαλεία, η ακρίβεια τοποθέτησης και οι δυνάμεις διεργασίας θα πρέπει να ελέγχονται πριν από την επιλογή του ρομπότ.

Για εφαρμογές που περιλαμβάνουν βαριά εξαρτήματα, υψηλές δυνάμεις ή απαιτητικούς χρόνους κύκλου, ένα συμβατικό βιομηχανικό ρομπότ μπορεί να είναι καλύτερη επιλογή.

Η απόφαση εξαρτάται από τη διαδικασία παραγωγής και όχι μόνο από την κατηγορία του ρομπότ.

Ένα συνεργατικό ρομπότ μπορεί να είναι κατάλληλο όταν:

• Το μηχανουργείο χειρίζεται συχνές αλλαγές προϊόντων.

• Τα βάρη των εξαρτημάτων εμπίπτουν στην ονομαστική χωρητικότητα του ρομπότ.

• Ο απαιτούμενος χρόνος κύκλου είναι συμβατός με τα όρια λειτουργίας του cobot.

• Η ευέλικτη ανάπτυξη και η ευκολία προγραμματισμού είναι σημαντικές.

• Οι χειριστές χρειάζονται πρόσβαση σε κοντινούς σταθμούς εργασίας.

Ένα συμβατικό βιομηχανικό ρομπότ μπορεί να προτιμηθεί όταν:

• Η παραγωγή απαιτεί πολύ υψηλή απόδοση.

• Το τεμάχιο εργασίας ή τα εργαλεία είναι βαριά.

• Η διαδικασία περιλαμβάνει υψηλές δυνάμεις ή απαιτητικές απαιτήσεις κίνησης.

• Δικαιολογείται ένα εξειδικευμένο κελί παραγωγής υψηλού όγκου.

• Οι κίνδυνοι της διαδικασίας καθιστούν ένα προστατευμένο κελί βιομηχανικού ρομπότ πιο κατάλληλο.

Τα συνεργατικά ρομπότ δεν εξαλείφουν αυτόματα την ανάγκη για προστασία. Η πλήρης εφαρμογή πρέπει να υποβληθεί σε αξιολόγηση κινδύνου, συμπεριλαμβανομένου του ρομπότ, της αρπάγης, του τεμαχίου εργασίας, της μηχανής CNC, των αιχμηρών ακμών, του κινούμενου εξοπλισμού και άλλων πιθανών κινδύνων.

Πριν συγκρίνετε μοντέλα, τα μηχανουργεία θα πρέπει να ορίσουν τις πραγματικές απαιτήσεις λειτουργίας.

Ωφέλιμο φορτίο: Συμπεριλάβετε το τεμάχιο εργασίας, την αρπάγη, τους προσαρμογείς και άλλα εργαλεία άκρου. Ελέγξτε επίσης το φορτίο και την αδράνεια του καρπού, όχι μόνο το συνολικό βάρος.

Εμβέλεια: Μετρήστε την απόσταση μεταξύ της βάσης του ρομπότ, του τσοκ της μηχανής ή του εξαρτήματος και της θέσης φόρτωσης εξαρτήματος. Επιβεβαιώστε ότι το ρομπότ μπορεί να έχει πρόσβαση σε κάθε σημείο χωρίς παρεμβολές.

Χρόνος κύκλου: Υπολογίστε τον χρόνο που απαιτείται για την εκφόρτωση, τη φόρτωση, τη λειτουργία της πόρτας, τη σύσφιξη και τη μεταφορά εξαρτήματος. Η ακολουθία χειρισμού του cobot πρέπει να ταιριάζει στον κύκλο παραγωγής.

Επαναληψιμότητα: Ελέγξτε αν το ρομπότ και το εξάρτημα μπορούν να τοποθετήσουν σταθερά το εξάρτημα για την εργασία κατεργασίας. Η επαναληψιμότητα από μόνη της δεν εγγυάται ακριβή θέση του τεμαχίου εργασίας.

Ενσωμάτωση: Επιβεβαιώστε πώς θα επικοινωνεί το ρομπότ με τη μηχανή CNC, θα λειτουργεί την πόρτα, θα λαμβάνει σήματα ολοκλήρωσης κύκλου και θα ανταποκρίνεται σε σφάλματα.

Ασφάλεια: Αξιολογήστε αν απαιτούνται προστατευτικά, σαρωτές ασφαλείας, διακόπτες ασφαλείας ή άλλα μέτρα προστασίας για ολόκληρο το κελί.

Οι κατασκευαστές που αξιολογούν την εξυπηρέτηση μηχανών συνεργατικά μπορούν να εξετάσουν τη σειρά Universal Robots UR ή τα AUBO collaborative robots, ανάλογα με το ωφέλιμο φορτίο, την εμβέλεια, τον χώρο εγκατάστασης και τις απαιτήσεις ενσωμάτωσης. Το κατάλληλο μοντέλο θα πρέπει να επιλέγεται χρησιμοποιώντας το πραγματικό τεμάχιο εργασίας και τη διάταξη της μηχανής και όχι μόνο τη μάρκα του ρομπότ.

Τα εργαλεία άκρου είναι εξίσου σημαντικά. Οι ηλεκτρικές αρπάγες μπορούν να είναι χρήσιμες όταν απαιτείται προγραμματιζόμενη σύσφιξη, ενώ οι πνευματικές αρπάγες μπορεί να είναι κατάλληλες για εφαρμογές με καθιερωμένη υποδομή πεπιεσμένου αέρα. Προσαρμοσμένα δάχτυλα, δίσκοι εξαρτημάτων και εξαρτήματα μπορούν να βελτιώσουν περαιτέρω τη συνέπεια του χειρισμού.

Για ένα πλήρες έργο εξυπηρέτησης μηχανών, το σύστημα μπορεί επίσης να απαιτεί διεπαφές μηχανών, εξοπλισμό ασφαλείας, μεταφορείς και υποστήριξη θέσης σε λειτουργία. Η ανασκόπηση αυτών των στοιχείων μαζί βοηθά στον εντοπισμό προβλημάτων ενσωμάτωσης πριν από την εγκατάσταση.

Ένα έργο cobot θα πρέπει να αξιολογείται χρησιμοποιώντας την πραγματική διαδικασία παραγωγής και τα λειτουργικά κόστη.

Ξεκινήστε καταγράφοντας τον τρέχοντα χρόνο που δαπανάται για φόρτωση και εκφόρτωση, χρόνο αδράνειας μηχανής, συμμετοχή χειριστή, συχνότητα αλλαγών και όγκο παραγωγής. Στη συνέχεια, εκτιμήστε πόση από αυτή την εργασία μπορεί ρεαλιστικά να αυτοματοποιηθεί.

Η αξιολόγηση θα πρέπει να περιλαμβάνει το ρομπότ και τα εργαλεία, την ενσωμάτωση, τον εξοπλισμό ασφαλείας, τη συντήρηση και τις απαιτήσεις προγραμματισμού. Θα πρέπει επίσης να λαμβάνει υπόψη εργασίες που εξακολουθούν να απαιτούν προσοχή χειριστή, όπως ποιοτικοί έλεγχοι, αναπλήρωση και χειρισμός εξαιρέσεων διεργασίας.

Μια πιλοτική εγκατάσταση σε μία κατάλληλη μηχανή CNC μπορεί να βοηθήσει στην επικύρωση του χρόνου κύκλου, της αξιοπιστίας και της διαδικασίας αλλαγής πριν από την επέκταση του αυτοματισμού σε επιπλέον μηχανές.

Τα συνεργατικά ρομπότ έχουν πρακτικό νόημα σε μηχανουργεία όταν η ευελιξία, ο επαναλαμβανόμενος χειρισμός και η απλή ανάπτυξη είναι πιο σημαντικά από τη μέγιστη ταχύτητα παραγωγής. Η εξυπηρέτηση μηχανών CNC είναι ένα ισχυρό σημείο εκκίνησης, ειδικά για κατασκευαστές που χειρίζονται ποικίλα εξαρτήματα και συχνές αλλαγές.

Η καλύτερη λύση εξαρτάται από ολόκληρη την εφαρμογή, συμπεριλαμβανομένου του ρομπότ, της αρπάγης, της διεπαφής CNC, των εξαρτημάτων και των μέτρων ασφαλείας. Μια σαφής αξιολόγηση αυτών των απαιτήσεων βοηθά τους κατασκευαστές να αποφασίσουν αν ένα cobot ή ένα συμβατικό βιομηχανικό ρομπότ προσφέρει καλύτερη μακροπρόθεσμη αξία.