Równolegle z postępem technologicznym branża przemysłowa stale poszukuje sposobów na obniżenie kosztów produkcji, skrócenie cyklu produkcyjnego oraz poprawę jakości wyrobów finalnych. W odpowiedzi na rosnące wymagania rynku wielu przedsiębiorców sięga po nietypowe jednostki zrobotyzowane, dostosowane do profilu produkcyjnego i specyfiki działania danej firmy. Ich zalety sprowadzają się nie tylko do poprawy efektywności produkcji, a co za tym idzie – wzrostu konkurencyjności przedsiębiorstwa, lecz obejmują również aspekty trudniej mierzalne, takie jak poprawa bezpieczeństwa pracowników, stymulowanie postępu technologicznego oraz ograniczenie marnotrawstwa zasobów naturalnych.

WSZYSTKO ZALEŻY OD PERSPEKTYWY

Roboty specjalnego przeznaczenia do niedawna były postrzegane przez przedsiębiorców jako urządzenia drogie, a tym samym – nieekonomiczne z punktu widzenia krótkoterminowych korzyści biznesowych. Myślenie takie powoli ustępuje jednak miejsca bardziej perspektywicznemu spojrzeniu, w którym na pierwszy plan wysuwa się nie szybki zwrot z inwestycji, a efekty długoterminowe mierzone pozycją przedsiębiorstwa na rynku i stopniem jego przewagi nad konkurencją. Owa zmiana podejścia związana jest głównie ze wzrostem poziomu wiedzy na temat samych robotów oraz świadomości potencjalnych korzyści wynikających z zakupu rozwiązań wyspecjalizowanych. Ten zaś, stymulując popyt na jednostki zrobotyzowane, prowadzi pośrednio do obniżenia ich cen, a także dywersyfikacji oferty rynkowej, coraz bardziej ukierunkowanej na tworzenie rozwiązań zindywidualizowanych – dedykowanych konkretnym aplikacjom, a nawet przedsiębiorstwom.

POWTARZALNOŚĆ MOCNYM PUNKTEM

Dziś już nie ma wątpliwości, że rynek aplikacji zrobotyzowanych zmierza w kierunku rozwiązań kustomizowanych, tj. tworzonych na potrzeby konkretnych klientów. Już dziś roboty dedykowane wykorzystywane są w szeregu aplikacji, m.in. w procesach cięcia, klejenia, składania, znakowania, lutowania i spawania. Główną ich zaletą – w porównaniu z człowiekiem – jest wysoka powtarzalność (nawet 0,01 mm) będąca wynikiem stałej, wysokiej precyzji ruchów niezależnie od liczby przepracowanych godzin. Stąd też pojawiają się głosy, że ich wdrażanie na masową skalę może doprowadzić do zmniejszenia zapotrzebowania na pracowników niższego szczebla, którzy jako obarczeni większym ryzykiem pomyłki będą stopniowo zastępowani przez maszyny. Z drugiej jednak strony niższe koszty produkcji uzyskane dzięki wdrożeniu robota sprzyjają inwestycjom w rozbudowę innych działów, np. sprzedaży czy nowych technologii. Ten ostatni okaże się szczególnie przydatny w sytuacji posiadania kilku stanowisk zrobotyzowanych wymagających fachowej obsługi, usprawnień i serwisowania. Co więcej, zastosowanie robotów zwiększa bezpieczeństwo pracowników, ograniczając ich kontakt ze szkodliwymi substancjami uwalnianymi w procesie produkcyjnym.

WIELE ZASTOSOWAŃ

Jedną z pierwszych aplikacji przemysłowych, w których wykorzystano roboty specjalnego przeznaczenia, była precyzyjna obróbka materiałów. Do dziś tego typu urządzenia chętnie wykorzystywane są m.in. w procesach cięcia wodą pod wysokim ciśnieniem, szlifowania, wiercenia czy frezowania. O specjalnym charakterze robota decydują w tym przypadku dodatkowe końcówki, np. elektrowrzeciono do obróbki 3D, a także dedykowane oprogramowanie pozwalające na uzyskanie efektów porównywalnych do rezultatów obróbki za pomocą maszyn CNC. Nierzadko tego typu roboty wyposażane są również w różnego rodzaju czujniki siły, które pozwalają precyzyjnie dostosować siłę nacisku do rodzaju i konstrukcji obrabianego elementu. Roboty dedykowane coraz częściej spotkać można również w spawalnictwie – branży najwcześniej zdominowanej przez jednostki zrobotyzowane. Ich mocną stroną jest nie tylko wysoka powtarzalność i dokładność, ale także zmniejszenie liczby odprysków oraz ilości zużywanych materiałów spawalniczych. W tym przypadku urządzenia specjalnie skonfigurowane na potrzeby klienta, a więc dostosowane do spawanego detalu, pozwalają na uzyskanie znacznie większej efektywności i wyższej jakości spoin niż porównywalne aplikacje o charakterze uniwersalnym.

Roboty specjalnego przeznaczenia używane są również w odlewniach i kuźniach, gdzie wykorzystuje się je m.in. do przekładania materiałów i obsługi pras. Ze względu na ekstremalne warunki pracy jednostki przeznaczone do tego typu aplikacji muszą charakteryzować się wysokim stopniem odporności na działanie wysokich temperatur, pyłu i kurzu. Jednym ze sposobów ich zabezpieczania jest np. stosowanie ekranów termicznych manipulatora. Roboty odlewnicze wyposażane są też niekiedy w specjalne nabieraki do ciekłego aluminium, za pomocą których metal zlewany jest do formy.

WYBUCH ROBOTOM NIESTRASZNY

Poza odpornością na wysokie temperatury i zapylenie roboty specjalnego przeznaczenia – w zależności od konstrukcji – wykazują również cechy predestynujące je do pracy w innego rodzaju szkodliwych lub niebezpiecznych warunkach. Dobrze sprawdzą się w realizacji wszelkich zadań wymagających kontaktu z substancjami toksycznymi lub wybuchowymi, np. w malarniach czy lakierniach. Roboty malarskie wyposażane są zwykle w komponenty iskrobezpieczne niwelujące ryzyko wybuchu oparów, a ich przeguby w kiści zaopatrzone są w specjalne ochronne osłony zapobiegające awariom ramienia.

Podobnie skutecznej, choć odmiennego rodzaju, ochrony wymagają również roboty pracujące w przemyśle spożywczym. Tu najważniejszym kryterium dopuszczenia do użytku jest z jednej strony wysoka szczelność, a z drugiej – odpowiednia higieniczność w kontakcie z żywnością. Stąd też korpusy robotów spożywczych są zwykle dodatkowo uszczelniane i zabezpieczane specjalną farbą ułatwiającą utrzymanie urządzenia w czystości.

Dodatkowe uszczelki montowane są również w ramieniu robota. Jako jedyne nie jest ono natomiast pokrywane dodatkowymi powłokami – głównie ze względu na niebezpieczeństwo powstawania odprysków w trakcie wykonywania złożonych ruchów. W zamian niektórzy producenci stosują olej z tłuszczów jadalnych tworzący naturalną powłokę smarno-ochronną o neutralnym wpływie na żywność. Jej delikatny charakter wymaga również specjalnych chwytaków o niewielkiej sile ściskającej, tak aby nie uszkodzić produktów spożywczych w procesie przeróbki i pakowania.

Podwyższone wymogi higieniczne w stosunku do robotów stosuje również przemysł farmaceutyczny. Tu jednak – na równi ze sterylnością – znaczenie odgrywa także szybkość działania, zwłaszcza przy podawaniu pipet oraz umieszczaniu probówek w wirówkach i lodówkach. Najlepszą efektywność pracy zapewniają w tym przypadku chwytaki wielosekcyjne lub pełnowarstwowe pozwalające na przenoszenie kilku detali w jednym cyklu.

WIZJA SZCZEGÓŁOWA

Wśród opcji dedykowanych coraz większą popularność zyskują również akcesoria wizyjne wyposażone w systemy 2D lub 3D zdolne precyzyjnie lokalizować detale niezależnie od ich rozmiaru, kształtu czy położenia. Bardziej zaawansowane rozwiązania potrafią również odczytywać kody kreskowe, a nawet sortować przedmioty według ich koloru, przyśpieszając znacznie procesy produkcyjne w przedsiębiorstwach zajmujących się wytwarzaniem wyrobów małowymiarowych wymagających dodatkowych zabiegów postprodukcyjnych (np. sortowania).

Mitsubishi Electric Robot Pick and Place:

Procesy optymalizacji obejmują jednak nie tylko zdolności percepcyjne, ale także układ kinematyczny robota. Jednostka wyposażona w akcesoria zwiększające jej zakres ruchów (np. szyny, serwozacisk stały, dostosowany manipulator) cechuje się znacznie większą elastycznością operacyjną, a tym samym i wyższą użytecznością niż robot pozbawiony tych elementów.

Ruch robota może być również dodatkowo kontrolowany i sterowany tak, by zwiększyć bezpieczeństwo pracowników przebywających w jego bezpośrednim otoczeniu. Jednym ze sposobów na osiągnięcie tego celu jest zastosowanie specjalnego oprogramowania pozwalającego na zdefiniowanie wizualnych stref bezpieczeństwa, a także wykrywanie potencjalnych kolizji zarówno z przedmiotem obrabianym, jak i obsługującym jednostkę personelem.