Roboty przemysłowe. Wyposażenie stanowisk zrobotyzowanych i chwytaki

Jako czas pierwszej rewlolucji przemysłowej określany jest XVIII w. i początek XIX w. Późne lata XIX w. i początek XX w. to gwałtowny rozwój nauki i techniki – okres tzw. drugiej rewolucji przemysłowej. W tym czasie Henry Ford w swojej fabryce samochodów w USA wprowadził trzyzmianowy tryb pracy i taśmowy sposób produkcji. Zamiast montować każdy pojazd przy jednym stanowisku, podzielił tę pracę na etapy, przydzielając konkretne stanowiska i wykwalifikowanych w realizowaniu danego zadania pracowników, a wszystko połączył taśmociągami. W ten sposób rozpoczęła się produkcja masowa.

Drugą połowę XX w. przyjmuje się za początek trzeciej rewolucji przemysłowej – cyfrowej. Charakteryzuje się ona rozwojem technologii informatycznych i elektroniki. Spełnienie stale rosnących wymagań co do jakości wytwarzanych produktów, efektywności produkcji i zmniejszania kosztów wytwarzania nie byłoby możliwe bez wykorzystania robotów. W drugiej połowie XX w. robotyzacja dynamicznie postępowała na całym świecie, a Polska nie zostawała w tyle. W 1965 r. powstał Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP (obecnie Sieć Badawcza Łukasiewicz – Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP), który od samego początku prowadził prace badawcze nad nowymi technologiami, wdrażając ich efekty w przemyśle. Projektował i projektuje do dziś urządzenia i linie produkcyjne. Już w 1971 r. przeprowadził automatyzację Janikowskich Zakładów Sodowych, a w 1977 r. wprowadził produkcję robotów przemysłowych na licencji ASEA.

Obecnie trwa czwarta rewolucja przemysłowa określana zamiennie jako Przemysł 4.0. Budowanie zautomatyzowanych zakładów produkcyjnych wyposażonych m.in. w stanowiska obsługiwane przez roboty oraz automatyzowanie już istniejących fabryk jest dziś powszechne. Proces wytwórczy składa się z wielu etapów, z których część to czynności wymagające dużej siły fizycznej, część to czynności powtarzalne i nużące, część to praca w środowisku niebezpiecznym. W takich zadaniach idealnie sprawdza się robot.

Robot i chwytak szyte na miarę

Robotyka wciąż rozwija się bardzo dynamicznie. Sieć Badawcza Łukasiewicz – Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP jako liczący się na rynku integrator systemów zrobotyzowanych, wykorzystując swoje wieloletnie doświadczenie w budowie systemów projektowanych zgodnie z potrzebami klienta, oferuje swoje usługi zarówno dużym i średnim, jak i małym przedsiębiorcom. Wykorzystuje do tego nowoczesne roboty światowych firm, takich jak FANUC, KUKA, ABB czy Comau. Aby zapewnić jak największą wydajność procesów, Łukasiewicz – PIAP projektuje wielofunkcyjne chwytaki, dopasowane do tych robotów. Chwytaki te są skonstruowane w taki sposób, aby podczas jednego procesu mogły pełnić wiele funkcji.

Wśród wielu realizacji Łukasiewicz – PIAP jest np. wykonanie stanowiska pakowania i paletyzacji butelek w jednym z browarów. Specjalnie zaprojektowany chwytak mógł przenosić zarówno butelki z piwem (aż do 80 sztuk), jak i załadowane już skrzynki i kartony z piwem. Jego pewny chwyt gwarantował maksymalne bezpieczeństwo pracy ze szklanymi artykułami, minimalizując ryzyko wyślizgnięcia się pojedynczej butelki czy załadowanej pełnymi butelkami skrzynki. Odpowiednio dobrany udźwig zapewniał bardzo dobrą wydajność procesu, a jednocześnie delikatne ruchy robota.

Innym stanowiskiem zrobotyzowanym zrealizowanym przez Łukasiewicz – PIAP było stanowisko paletyzacji worków cukru. Zautomatyzowana linia miała swój początek w zespole wag nasypowych, a następnie napełniony worek przekazywany był do stanowiska detektora metalu, wagi kontrolnej, formowania i transportowany w strefę pracy robota przemysłowego. Automatyczny magazyn wydawał palety, a robot przemysłowy wyposażony w specjalizowany chwytak pobierał gotowe, napełnione worki cukru i układał z nich stos na palecie. Załadowana paleta była automatycznie owijana i transportowana do odbioru. Robotyzacja procesu paletyzacji w tym dużym zakładzie odciążyła człowieka w ciężkiej pracy fizycznej i zwiększyła wydajność procesu, stabilizując go na poziomie 15 000 kg/godz.

Różna budowa – różne zastosowania

Stosowane obecnie roboty przemysłowe można podzielić m.in. ze względu na zastosowanie, liczbę stopni swobody, rodzaj układu napędowego, generację czy rodzaj sterowania. Jednak najczęstszy podział dotyczy ich budowy. Można stwierdzić, że najpopularniejszy rodzaj robotów przemysłowych to roboty przegubowe. Wyglądem przypominają ludzką rękę, stąd też ich drugie określenie – roboty ramieniowe. Dzięki przegubom ramię robota może wykonywać swobodne ruchy i ma do sześciu osi obrotu. Świetnie sprawdza się zarówno przy współpracy z maszyną, w malowaniu, spawaniu, jak i paletyzacji, magazynowaniu, a nawet przenoszeniu całych samochodów. Z kolei konstrukcja robotów kartezjańskich pozwala im na ruchy przód – tył, lewo – prawo, góra – dół. Używane są przy pakowaniu produktów, transporcie czy przenoszeniu detali na liniach produkcyjnych. Świetnie sprawdzają się też przy automatycznym łączeniu kolejnych procesów roboczych dla obrabiarek, w dozowaniu, a nawet cięciu laserowym.

Roboty typu SCARA (Selective Compliance Articulated Robot Arm) mają dwa przeguby obrotowe w dwóch pierwszych osiach. Trzecia oś robota jest również obrotowa, a przez obrót pozwala umocowanej na niej końcówce realizować ruch góra – dół. Dzięki swojej dokładności i powtarzalności świetnie sprawdzają się w operacjach typu pick & place. Często są stosowane w przemyśle elektronicznym i elektrycznym do przenoszenia małych elementów.

W przypadku robotów typu delta, baza montowana jest na suficie, specjalnie zbudowanych dla nich stelażach lub innych urządzeniach. Do niej podłączone są zazwyczaj trzy lub cztery ramiona, trzymające jedną platformę z zainstalowanym narzędziem lub chwytakiem. Te roboty są idealne do zadań typu sortowanie i przekładanie elementów przy współpracy z systemami wizyjnymi na liniach przemysłowych.

Roboty cylindryczne to roboty, których nazwa ma związek z ich przestrzenią roboczą – przypomina ona wydrążony cylinder. Poziome ramię robota zamocowane jest na pionowej, obrotowej osi i może poruszać się po niej w górę i w dół. Na poziomym ramieniu zamontowany jest chwytak, który porusza się po nim, zbliżając się i oddalając od osi pionowej. Roboty cylindryczne są szybsze od robotów kartezjańskich ale też ich sztywność podczas pracy jest mniejsza. Mogą mieć zastosowanie np. przy cięciu laserowym, spawaniu, zgrzewaniu, składaniu opakowań, szlifowaniu, zadaniach montażowych. Warto wspomnieć jeszcze o robotach sferycznych, które są podobne do cylindrycznych z tą różnicą, że realizują dwa ruchy obrotowe i jeden liniowy, osiągając w ten sposób obszar roboczy przypominający sferę.

Roboty przemysłowe mogą dziś współpracować z systemami wizyjnymi, maszynami CNC, a współpracując ze sobą w grupie tworzą centra obróbcze. Mogą ciąć laserowo czy spawać z wysoką precyzją, nitować czy współpracować z wtryskarkami. Nawet najlepszy specjalista nie mógłby osiągnąć takich rezultatów. Przy odpowiednim wyposażeniu stanowiska robot znajdzie swoje miejsce w niemal każdej pracy.

SIEĆ BADAWCZA ŁUKASIEWICZ – PRZEMYSŁOWY INSTYTUT AUTOMATYKI I POMIARÓW PIAP
Al. Jerozolimskie 202, 02-486
e-mail: marketing@piap.lukasiewicz.gov.pl
przemysl.piap.pl 
piap.lukasiewicz.gov.pl

źródło: Automatyka 6/2022