Czy warto zainwestować w robota?

Chcąc obniżyć koszty produkcji, skrócić cykl produkcyjny oraz poprawić jakość wyrobów finalnych coraz więcej firm w odpowiedzi na rosnące wymagania rynku sięga po nietypowe rozwiązania — roboty do obróbki powierzchniowej. Wprowadzenie automatyzacji produkcji w firmie zwiększa efektywność produkcji, a w konsekwencji — wzrost konkurencyjności przedsiębiorstwa. Do aspektów trudniej mierzalnych należą również: ograniczenie marnotrawstwa zasobów naturalnych, stymulowanie postępu technologicznego oraz poprawa bezpieczeństwa pracowników.

Obecnie znaczenia nabrało perspektywiczne spojrzenie, w którym to liczą się efekty terminowe mierzone pozycją przedsiębiorstwa i stopniem jego przewagi konkurencyjnej na rynku. Myślenie nieekonomiczne z punktu widzenia krótkoterminowych korzyści biznesowych przestało przodować w przemyśle technologicznym. Zmiana wynika głównie ze świadomości potencjalnych korzyści i wzrostu poziomu wiedzy dotyczącej rozwiązań wyspecjalizowanych.

Od wielu lat w przemyśle z powodzeniem stosuje się obrabiarki CNC, jednakże nie mogą one pochwalić się równorzędnym wachlarzem zalet, który mają roboty CNC. Wynika to z ograniczeń konstrukcyjnych, które uniemożliwiają wykonywanie niektórych czynności. Roboty charakteryzuje więcej stopni swobody i ruchów roboczych, co pozwala im osiągnąć praktycznie każde trudno dostępne miejsce. Elastyczność robotów sprawia, że detale o nieregularnym, małym, bądź dużym kształcie przestają być problemem. Roboty, ze względu na swoją budowę są również szybsze od obrabiarek numerycznych, w związku z czym czas potrzebny na obróbkę detali jest krótszy, co równoznaczne jest z tym, że zwiększeniu ulegają moce produkcyjne. Dodatkowo dzięki zastosowaniu dużo mniejszego wrzeciona niż w obrabiarkach CNC, roboty są zdolne do wykonania podcięć.

Aby móc obrabiać detale, sama jednostka w postaci robota nie wystarczy. Potrzebny jest odpowiedni sprzęt — elektrowrzeciono, stół roboczy czy komórki zrobotyzowane do szlifowania. Chcąc wykonywać detale o długości nawet kilkunastu metrów, wystarczy powiesić robota nad materiałem obrabianym lub umieścić maszynę na specjalnym torze jezdnym. Natomiast wyposażając dodatkowo zakład w stół rotacyjny, element może być wykonywany przy jednym mocowaniu. Dzięki nieograniczonym możliwościom modyfikacji stanowisko zrobotyzowane może być tworzone według indywidualnych wymagań zakładu. Kolejną z zalet jest niewielki obszar, który zajmuje, jak również otwarta forma sprzętu, która ułatwia zarówno mocowanie materiału czy wymianę narzędzia. Roboty, to urządzenia również bardzo uniwersalne, gdyż wystarczy zmienić człon robota, aby użyć go do szlifowania, frezowania, spawania, transportu, grawerowania, a nawet do drukowania 3D.

Roboty doskonale radzą sobie z polerowaniem form wtryskowych, szlifowaniem gładkościennym czy też obróbką materiałów łatwoskrawalnych jak np. tworzywa sztuczne. Natomiast gorzej z frezowaniem twardych materiałów z dużą dokładnością. Problem nie stanowi także cięcie plazmą, laserem czy waterjetem z wysoką dokładnością. Zastosowanie jednostki zrobotyzowanej to inwestycja w niemal dwukrotne zwiększenie wydajności produkcji oraz poprawienie bezpieczeństwa w zakładzie pracy. Dla przykładu obsługa prasy krawędziowej zwykle wymaga zaangażowania dwóch operatorów, zaś zastosowanie robota pozwala na redukcję o połowę liczby potrzebnych pracowników. Co najistotniejsze, stanowisko, na którym wykonywano 60 detali na godzinę, po modernizacji w system zrobotyzowany zwiększy wydajność do 115 detali.

Do zaprogramowania robota konieczne jest specjalne oprogramowanie wizualizacyjne. Jest ono niezbędne dla programisty, gdyż pozwala dostrzec błędy oraz gwarantuje bezkolizyjność podczas jednoczesnej pracy wielu osi. Zazwyczaj oprogramowanie ma w sobie wbudowane moduły CAM i CAD, a więc nie ma obawy o spójność czy eksport/import plików. Programista, oprócz wspomnianych modułów ma również do dyspozycji symulator wyposażony w funkcję wizualizacji pracy 3D z usuwaniem materiału oraz czujnikami, które potrafią wykryć, chociażby przekroczenie dopuszczalnych przyspieszeni. Mówiąc o czujnikach, należy wspomnieć o czujniku siły, który podpowiada maszynie, jaki nacisk ma zastosować do rodzaju i konstrukcji obrabianego elementu. Ponadto, posiadając obrabiarkę CNC nie trzeba od nowa programować robota. Mając napisany program na obrabiarkę, można przetłumaczyć go na język robota.

Inwestycja w robota to nie tylko zwiększenie wydajności zakładu. Systemy zrobotyzowany, komórki zrobotyzowane do szlifowania posiadają jeszcze szereg innych zalet. Do czołowych z nich należy wysoka powtarzalność niezależnie od liczby przepracowanych godzin będąca wynikiem wysokiej, stałej precyzji ruchów. Wdrażanie robotów na masową skalę pozwala na odciążenie pracowników i tym samym redukcję ryzyka pomyłki. Niższe koszty produkcji sprzyjają inwestycjom w rozbudowę innych działów w firmie jak np. nowych technologii czy sprzedaży. Co więcej, znów warto podkreślić, że zastosowanie robotów zwiększa bezpieczeństwo pracowników poprzez ograniczenie kontaktu ze szkodliwymi substancjami powstającymi podczas procesu produkcyjnego. Zwiększeniu ochrony sprzyja także w pełni sterowany i kontrolowany ruch robota.

Roboty specjalne wykazują wysoki stopień odporności na działanie wysokich temperatur, pyłu i kurzu, co umożliwia zastosowanie ich w odlewniach i kuźniach. Aby zapewnić im ochronę, stosuje się m.in. ekrany termiczne manipulatora, a roboty odlewnicze niekiedy wyposaża się w specjalne nalewaki do ciekłego aluminium. Systemy zrobotyzowane, komórki zrobotyzowane do szlifowania z uwagi na komponenty iskrobezpieczne dobrze sprawdzą się w realizacji wszelkich zadań obarczonych ryzykiem wybuchu np. w malarniach czy lakierniach. Nad zapobieganiem awarii ramienia czuwają specjalne ochronne osłony. Podobne rozwiązania stosuje się w robotach wykorzystywanych w przemyśle spożywczym. Tutaj priorytetem jest wysoka szczelność oraz odpowiednia higieniczność w kontakcie z żywnością. W związku z tym roboty spożywcze są dodatkowo zabezpieczane i uszczelniane specjalną farbą, która sprzyja utrzymaniu urządzenia w czystości. Ze względu na niebezpieczeństwo powstania odprysków w trakcie wykonywania ruchów, ramie robota nie pokrywa się dodatkowymi powłokami, a jedynie uszczelką. Alternatywą jest tu możliwość zastosowania oleju z tłuszczów jadalnych o neutralnym wpływie na żywność, tworząc naturalną powłokę smarno-odporną. Podwyższony wymóg higieniczny również wymagany jest w stosunku do robotów w przemyśle farmaceutycznym. Znaczenie odgrywa także szybkość działania, szczególnie w umieszczaniu próbówek w lodówkach i wirówkach. W celu uzyskania najwyższej efektywności stosuje się chwytaki wielosekcyjne lub pełnowarstwowe, które pozwalają na przetransportowanie kilku detali w jednym cyklu.

Coraz większą popularność zyskują akcesoria wizyjne wyposażone w systemy 2D lub 3D. Plusem zastosowania tego typu systemów jest ich zdolność do precyzyjnego lokalizowania detali niezależnie od ich kształtu, rozmiaru i położenia. Te bardziej zaawansowane potrafią odczytywać kody kreskowe lub sortować elementy według ich koloru, co wpływa na przyspieszenie cykli produkcyjnych. Procesy optymalizacji obejmują także układ kinematyczny robota. Zwiększenie zakresu ruchów cechuje znaczne zwiększenie elastyczności operacyjnej oraz użyteczności niż w przypadku robotów pozbawionych tych elementów.

Przy szlifowaniu robotem nie należy zapominać o systemie filtrowentylacji. Przy obróbce stali odpowiednio sprawdzi się system filtrowentylacji suchej, natomiast system filtrowentylacji mokrej dedykowany jest przy pracy z pyłem aluminiowym.