Samo ramię robota, choćby najnowocześniejsze, jest jedynie swego rodzaju platformą. Tym, co rzeczywiście wykonuje pracę – chwyta, pozycjonuje, spawa, montuje czy kontroluje – jest całe otoczenie sprzętowe i programowe, które z ramienia robota czyni kompletne stanowisko produkcyjne. W zależności od tego, jak złożona jest zrobotyzowana aplikacja, wartość dodatkowego wyposażenia robota może stanowić nawet kilkadziesiąt procent całkowitego kosztu wdrożenia.

Powiązane firmy

Mimo to dobór komponentów peryferyjnych bywa często traktowany jako kwestia drugorzędna. Tymczasem doświadczeni integratorzy zgodnie podkreślają: bez właściwego doboru chwytaków, narzędzi, systemów bezpieczeństwa i oprogramowania nawet najlepszy robot nie spełni pokładanych w nim oczekiwań.

Chwytaki robotów – od prostych gripperów po systemy adaptacyjne

Rynek chwytaków jest jednym z najszybciej rozwijających się segmentów w środowisku robotyki przemysłowej – nie bez powodu. To bowiem chwytak decyduje, czy robot rzeczywiście może wykonać powierzone mu zadanie, czy detal zostanie bezpiecznie uchwycony i precyzyjnie odłożony, czy cykl będzie powtarzalny tysiące razy bez błędu.

Klasyczne chwytaki mechaniczne – trwałe i niezawodne – sprawdzają się wszędzie tam, gdzie kształt i wymiary detali są dobrze zdefiniowane. Ewolucja potrzeb produkcyjnych wymusiła jednak pojawienie się bardziej zaawansowanych rozwiązań: chwytaków elektrycznych z precyzyjną kontrolą siły chwytu, próżniowych do detali płaskich i delikatnych, a także adaptacyjnych i trójpalczastych, które dopasowują kształt szczęk do nieregularnych elementów.

Trend ten ma odzwierciedlenie w ekosystemie UR+ który oferuje certyfikowane narzędzia końcowe – w tym przede wszystkim chwytaki mechaniczne, elektryczne i próżniowe oraz trójpalczaste adaptacyjne, które znacznie poszerzają zakres operacji cobotów i ich elastyczność.

– Ekosystem UR+ rozwinął się od klasycznych gripperów do kompletnego rynku komponentów i zestawów aplikacyjnych, osiągając ponad 500 pozycji. Umożliwia to szybkie wdrożenia „plug-and-play” bez konieczności osobnych integracji sprzętowych i programowych – wyjaśnia Grzegorz Będkowski, area sales manager w Universal Robots.

I dodaje, że użytkownicy cobotów tej firmy najczęściej wybierają certyfikowane rozwiązania UR+ – chwytaki elektryczne, próżniowe i adaptacyjne. Powodem jest ich pełna integracja z oprogramowaniem robota i szybkie wdrożenie aplikacji pick-and-place, obsługi maszyn czy paletyzacji.

Universal Robots

Filozofia certyfikowanych ekosystemów zmienia podejście do doboru wyposażenia. Zamiast żmudnego testowania kompatybilności, integrator i użytkownik otrzymują gotowe, sprawdzone kombinacje sprzętu i oprogramowania. W praktyce oznacza to skrócenie czasu wdrożenia o dni lub nawet tygodnie.

Oferta chwytaków cały czas ewoluuje. Jedną z nowości są chwytaki otworowe.

– Coraz częściej obserwujemy zastępowanie klasycznych chwytaków precyzyjnymi chwytakami otworowymi. Pozwalają one na chwytanie detalu za średnicę wewnętrzną, co niemal eliminuje ryzyko kolizji z elementami gniazda lub sąsiednimi detalami – podkreśla Adrian Romanowski, regional manager w firmie Kosmek.

Rozwiązanie to może wydawać się niszowe, lecz w praktyce otwiera szerokie możliwości aplikacyjne wszędzie tam, gdzie tradycyjne chwytaki mogą kolidować z oprzyrządowaniem gniazda. Takie rozwiązanie może więc radykalnie zwiększyć elastyczność aplikacji – kluczowa staje się obecność otworu w detalu, a przestają być jego gabaryty czy kształt zewnętrzny.

– Najlepsze systemy, np. chwytaki z rodziny WKK oferowane przez firmę Kosmek, łączą tę metodę z technologią High Power. Zapewnia to silne i sztywne mocowanie przy małych gabarytach chwytaka i to mimo tradycyjnego zasilania pneumatyką. Dzięki temu robot może operować z większą dynamiką, zachowując najwyższą precyzję pozycjonowania – tłumaczy Adrian Romanowski.

Technologia High Power pozwala uzyskać siłę mocowania kilkukrotnie wyższą niż w przypadku klasycznych rozwiązań pneumatycznych o tych samych gabarytach. Robot wyposażony w taki chwytak może pracować z pełną prędkością bez konieczności zwalniania przy chwytaniu detalu.

Systemy wizyjne i AI – oczy i mózg robota

Coraz częściej obowiązkowym elementem wyposażenia robotów przemysłowych są dziś różnego rodzaju systemy wizyjne – tak samo niezbędnym jak sam chwytak. Kamera pozwala robotowi lokalizować detal, oceniać jego orientację, wykrywać wady powierzchni i weryfikować prawidłowość złożenia.

Najnowsze systemy przenoszą tę funkcjonalność na jeszcze wyższy poziom dzięki algorytmom opartym na sztucznej inteligencji (artificial intelligence – AI). Dzięki temu są zdolne do rozumienia trójwymiarowego otoczenia i podejmowania decyzji o ruchu w czasie rzeczywistym. Robot wyposażony w taki system może pracować z detalami losowo ułożonymi w pojemniku bez konieczności ich wcześniejszego ustawiania.

– Zależnie od zastosowania niezbędne mogą być również systemy wizyjne, które wspierają kontrolę jakości i precyzyjne pozycjonowanie detali, komponenty bezpieczeństwa dostosowane do oceny ryzyka stanowiska oraz tool changery, które umożliwiają automatyczne przezbrajanie i elastyczną pracę z wieloma efektorami w jednej aplikacji – mówi Grzegorz Będkowski. – Natomiast najnowsze systemy wizyjne zapewniają wsparcie fizycznej AI, dzięki czemu wzrasta precyzja operacji.

Z kolei np. w aplikacjach spawalniczych systemy wizyjne śledzą spoinę i na bieżąco korygują trajektorię palnika. Sensory śledzenia spoiny w połączeniu z kontrolą jakości on-line pozwalają nie tylko zapewnić powtarzalność procesu, ale też zbierać dane niezbędne do jego optymalizacji.

Również Tomasz Jastrzębski, dyrektor sprzedaży w CLOOS Polska, podkreśla rosnącą rolę rozwiązań cyfrowych – np. systemów monitorowania parametrów spawania, sensorów śledzenia spoiny, kontroli jakości online czy integracji z systemami zarządzania produkcją.

– To właśnie połączenie solidnej konstrukcji z cyfrową kontrolą procesu gwarantuje powtarzalność, jakość i pełną kontrolę nad produkcją – mówi Jastrzębski.

igus

Zmieniacze narzędzi i systemy Zero Point podstawą elastycznej produkcji

W czasach produkcji krótkich serii i częstych zmian wytwarzanego asortymentu czas przezbrajania staje się niezwykle ważnym elementem procesu, a często jego wąskim gardłem. Klasyczne podejście wymagało wstrzymania pracy robota, fizycznej wymiany narzędzia przez operatora, kalibracji i ponownego uruchomienia – co mogło trwać od kilkudziesięciu minut do nawet kilku godzin. Odpowiedzią są zmieniacze narzędzi, które pozwalają robotowi w ciągu sekund samodzielnie odłączyć jedno narzędzie i przyłączyć inne. I to bez udziału operatora.

– Kluczem do skrócenia przestojów jest eliminacja manualnych nastaw. Flagowy zmieniacz narzędzi Kosmek z rodziny SWR zapewnia bezluzowe połączenie z powtarzalnością poniżej 0,003 mm gwarantowaną przez 2 mln cykli. W połączeniu z systemami bazującymi „Zero Point” o takiej samej precyzji i chwytakami do palet całe stanowisko pracy może przezbroić się w pełni automatycznie i bez potrzeby ponownych pomiarów – wyjaśnia Romanowski.

Systemy Zero Point to mechanizmy precyzyjnego pozycjonowania, które pozwalają na błyskawiczne ustawienie detalu lub oprzyrządowania zawsze w tym samym punkcie odniesienia – bez konieczności wykonywania specjalistycznych pomiarów i kalibracji. W połączeniu z modułami wymiany narzędzi tworzą kompletny system szybkiego przezbrajania całego stanowiska.

Adrian Romanowski podkreśla, że zamiast godzinnych przestojów proces trwa zaledwie kilka, kilkanaście sekund, co pozwala na płynną produkcję high-mix low-volume. Oszczędności ekonomiczne wynikają z drastycznego wzrostu wskaźnika OEE (overall equipment effectiveness – całkowita efektywność wyposażenia) i redukcji błędów ludzkich. Inwestycja w tak precyzyjną infrastrukturę sprawia, że zrobotyzowana cela staje się w pełni autonomicznym gniazdem produkcyjnym.

Moduły wymiany narzędzi są dziś dostępne jako certyfikowane komponenty w ekosystemach takich jak UR+, co oznacza pełną integrację z kontrolerem robota bez dodatkowego programowania. To jeden z powodów, dla których automatyczne przezbrajanie staje się standardem w coraz większej liczbie wdrożeń cobotów.

MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE

Robotyka, montaż i obsługa

Roboty czy manipulatory – kiedy i które rozwiązanie jest optymalne?

Robot przemysłowy i manipulator to dwie odmienne filozofie automatyzacji, z których każda ma swoje naturalne miejsce w produkcji. Robot oferuje autonomię, precyzję i uniwersalność, a manipulator stawia na prostotę, współpracę z człowiekiem i błyskawiczne wdrożenie. 

Manipulatory i oprzyrządowanie – gdy detal waży tonę

Nie wszystkie aplikacje z robotami polegają na obsłudze małych i lekkich elementów. W przemyśle stoczniowym, kolejowym, energetyce czy przy produkcji wielkogabarytowych konstrukcji stalowych robot musi pracować z detalami, które ważą setki kilogramów lub kilka ton. W takich warunkach manipulator – urządzenie do obracania, przesuwania i precyzyjnego pozycjonowania ciężkich detali – staje się centralnym elementem architektury stanowiska.

Klienci CLOOS Polska inwestują w kompletne systemy zrobotyzowane, które są projektowane pod konkretną aplikację produkcyjną.

– Kluczowe jest to, aby wszystkie elementy – ramię robota, źródło spawalnicze, manipulatory, oprzyrządowanie i sterowanie – tworzyły spójną, w pełni kompatybilną całość. W przypadku systemów do spawania konstrukcji wielkogabarytowych, w których się specjalizujemy, szczególne znaczenie mają manipulatory o bardzo dużej nośności. Często projektuje się je jako masywne, dedykowane konstrukcje, które zapewniają stabilne i precyzyjne pozycjonowanie ciężkich detali – podkreśla Tomasz Jastrzębski.

Dodatkowe oprzyrządowanie robota – specjalistyczne uchwyty, pozycjonery i mocowania dostosowane do konkretnych detali – zapewnia, że detal zawsze jest ustawiony w dokładnie tym samym miejscu i tej samej orientacji. To warunek konieczny powtarzalności procesu. W produkcji seryjnej różnica między dobrym a złym oprzyrządowaniem może bowiem przekładać się bezpośrednio na poziom braków.

Komponenty bezpieczeństwa i integracja komponentów

Bezpieczeństwo na zrobotyzowanych stanowiskach pracy wynika z wymogów prawnych (dyrektywa maszynowa, normy ISO 10218, ISO/TS 15066) i jest konsekwencją oceny ryzyka. Dobór komponentów bezpieczeństwa – barier świetlnych, skanerów laserowych, mat naciskowych, sterowników bezpieczeństwa – powinien bezpośrednio wynikać z rezultatu tej oceny, a nie być nią wtórnie uzasadniany. Certyfikowane ekosystemy obejmują także takie komponenty, co upraszcza proces dokumentacyjny i weryfikacyjny.

Równie istotna jest integracja – zarówno sprzętowa, jak i programowa. Im więcej jest komponentów od różnych dostawców, tym większe ryzyko problemów komunikacyjnych i rozmytej odpowiedzialności.

– Jako CLOOS Polska dostarczamy kompletne stanowiska zrobotyzowane, dlatego każdy element – ramię robota, manipulator, urządzenie spawalnicze, oprzyrządowanie – ma znaczenie w kontekście całości. Dla naszych partnerów ważne jest bowiem, że wszystkie komponenty aplikacji pochodzą od jednego dostawcy. Eliminuje to ewentualne ryzyko problemów komunikacyjnych, upraszcza serwis i jasno określa odpowiedzialność za efekt końcowy. Dziś kluczowe jest zaufanie do wyspecjalizowanego partnera w robotyzacji spawalnictwa, a nie wyłącznie najniższa cena zakupu – dodaje dyrektor sprzedaży w CLOOS Polska.

Cyfryzacja wyposażenia – monitoring, dane i integracja z MES/ERP

W czasach Przemysłu 4.0 wyposażenie peryferyjne robotów przestaje być wyłącznie narzędziem mechanicznym – staje się równocześnie cennym źródłem danych. Chwytaki z czujnikami siły, zmieniacze narzędzi raportujące liczbę cykli, systemy wizyjne archiwizujące obrazy z każdej kontroli jakości – wszystkie te elementy generują strumień informacji, który odpowiednio zagospodarowany pozwala optymalizować procesy i przewidywać awarie.

Integracja robotów z systemami klasy MES (manufacturing execution system) czy ERP (enterprise resource planning) pozwala pobierać dane o aktualnym zleceniu i automatycznie konfigurować parametry operacyjne robota, a po zakończeniu pracy – odsyłać informacje o czasie realizacji i wykrytych niezgodnościach.

Warto pamiętać, że możliwości cyfrowe wyposażenia są tak dobre, jak jego najsłabsze ogniwo. Jeśli więc chwytak nie ma np. wyjścia cyfrowego, a sterownik robota nie obsługuje OPC-UA, cyfryzacja pozostaje tylko na papierze.

Jak dobierać komponenty do robotów przemysłowych?

Wybór dodatkowych komponentów do robota to decyzja, która będzie miała wieloletnie konsekwencje. Punktem wyjścia powinno więc być dokładne zdefiniowanie aplikacji i potrzeb produkcyjnych – jakie detale będzie obsługiwał robot, jaka jest ich masa i geometria, jakie są wymagania co do precyzji, jaka jest planowana wydajność cyklu i czy aplikacja zakłada elastyczność w obsłudze różnych detali. Odpowiedzi na te pytania w dużym stopniu determinują dobór chwytaka, systemu wizyjnego, przezbrajania i bezpieczeństwa.

– W ostatnich latach klienci coraz częściej wskazują na niezawodność i elastyczność jako kluczowe kryteria przy wyborze komponentów do systemów zrobotyzowanych – zauważa Tomasz Jastrzębski i dodaje, że cena wprawdzie jest istotna, ale nie jest już decydująca. Inwestycje w solidne podzespoły przekładają się bowiem na mniejszą liczbę przestojów i wyższą produktywność. Klienci oczekują przede wszystkim stabilnej pracy w trybie wielozmianowym i ograniczenia ryzyka zakłóceń procesu.

Tani komponent, który psuje się raz w miesiącu i wymaga kilkugodzinnej interwencji serwisowej, jest w perspektywie całkowitego kosztu posiadania (total cost of ownership – TCO) znacznie droższy niż solidna inwestycja z kilkuletnią bezawaryjną pracą. Ważnym kryterium jest też certyfikacja. Komponenty, które należą do określonego ekosystemu producenta robota, gwarantują kompatybilność i zwalniają integratora z konieczności żmudnego testowania.

Nie można wreszcie pominąć wsparcia technicznego i serwisu. Dostępność części zamiennych, czas reakcji działu serwisowego i możliwość zdalnej diagnostyki to kryteria, które często bardziej decydują o wyborze dostawcy niż sam parametr techniczny produktu.

Dodatkowe wyposażenie robotów to inwestycja, a nie koszt

Rynek dodatkowego wyposażenia robotów jest dziś bardziej dojrzały i zaawansowany niż kiedykolwiek wcześniej. Chwytaki adaptacyjne, systemy wizyjne z algorytmami AI, zmieniacze narzędzi o precyzji poniżej mikrona, cyfrowe systemy monitorowania i dedykowane manipulatory – to narzędzia, które ogromnie wpływają na to, czy inwestycja w robotyzację przyniesie firmie zakładane rezultaty.

Wspólnym mianownikiem wypowiedzi ekspertów jest jedno: sukces wdrożenia zależy od całości systemu. Świadomy dobór komponentów peryferyjnych – oparty na analizie aplikacji, kryteriach niezawodności i perspektywie TCO – to dziś kompetencja, której oczekuje się od każdego menadżera, który odpowiada za robotyzację w przedsiębiorstwie produkcyjnym. Co najważniejsze, rynek już oferuje do tego odpowiednie narzędzia, ekosystemy i specjalistów gotowych do wsparcia w tym procesie.