Automatizálás felsőfokon

Automatizálási tanácsok szakértőktől szakértőknek

2017. június 01., csütörtök, 06:00

Címkék: automatizálás Fanuc ipari robot kollaboratív robot robot robotika

Az első, a mai értelmezés szerint már ipari robotnak számító termelőberendezést a General Motors gyárában állították üzembe 1961-ben egy présöntőgép kiszolgálásához. Innentől datálható tehát az ipari robotok korszaka. Napjainkban már világszerte 1,5 millió ipari robot teljesít szolgálatot a termelésben, és számuk exponenciálisan növekszik. De hova helyeződött át időközben a fejlesztések súlypontja?

A klasszikusnak mondható hegesztési feladatok mellett a robotok már számtalan alkalmazásban részt vesznek a szereléstől a festésig, főleg olyan területeken, ahol az emberi munkaerő – biztonsági, minőségbiztosítási vagy költségszempontok miatti – kiváltása indokolt. Magyarországon egyre komolyabb mozgatórugó a munkaerőhiány is.

„A robotcellák felépítése sokat változott az eltelt évtizedekben. Ami a legszembetűnőbb: előtérbe került a biztonságtechnika – jegyezte meg Horváth Ákos, a FANUC munkatársa. – Korábban az ember-gép kapcsolat kialakításakor nem fordítottak akkora figyelmet a biztonság kérdésére, így a robotok is viszonylag egyszerű biztonsági keretfeltételek között kerültek telepítésre. A nagy sebességű mozgás és az emberi figyelmetlenség miatt számos baleset következett be, ami a szemlélet megváltozásához vezetett. Napjainkra pedig már a kollaboratív robotok is megjelentek, amelyekben a beépített biztonsági rendszerek jelentik a fejlesztések fókuszát.” Egy ilyen robotnál a hagyományos robotcellákhoz képest releváns mennyiségű biztonságtechnikai elem részben elhagyható, de a szabvány a közvetlenül emberrel együtt végzett közös munka során számos biztonsági rendszert tesz kötelezővé. A cella felépítésében jelentkező költségelőnyöket pedig némileg csökkenti a kollaboratív robotok magasabb bekerülési költsége. A robot azonban csak egy része a teljes cellának, és például a végberendezés nagyban befolyásolhatja az egész cella biztonságtechnikai felszereltségét.

A szakember elmondása szerint az első ipari robotoknál elméleti és gyakorlati szinten is a soros kinematika* hódított. Elméleti síkon már megjelent a párhuzamos felépítés is, de ennek gyakorlati megvalósítása sokáig gondot okozott. Komoly mérföldkőnek számított a párhuzamos robottípusok kifejlesztése. Ha megnézünk egy évtizedekkel korábban épített robotot sebesség, súly, teherbírás, pontosság stb. tekintetében, akkor láthatjuk, hogy mechanikai szempontból óriási volt a fejlődés. Az egyes tényezők természetesen egymással is összefüggnek, hiszen minél alacsonyabb az önsúly, annál magasabb lehet az elérhető sebesség és pontosság. A robotok elektronikája mindig az adott kor technológiai csúcsát képviseli. Napjainkban a félvezető- és szoftvertechnológia legújabb eredményei is nagyobbrészt a robotizált rendszerekben jelennek meg.

„Egy robotcella úgy születik, hogy adva van egy vevői igény, amihez már tartozik egy elképzelés is, amire a robotintegrátor fókuszálni fog. A cella térbeosztását a robotok alkalmazhatósága befolyásolja: a mai robotok már falra és plafonra is szerelhetők, ami új lehetőségeket is megnyitott. Az integrátorok az esetek 80-90%-ában már konkrét tervekkel fordulnak hozzánk” – ismertette Horváth Ákos. A szabadságfok megválasztásához nincs ökölszabály, mert mindig meg kell hagyni valamilyen szintű tervezői szabadságot. Ha a terméket csak például konvejorról konvejorra kell pakolni, ezt az adott síkbeli feladatot egy három- vagy négytengelyes robot is kitűnően el tudja látni viszonylag nagy sebességgel. Karosszériahegesztéshez azonban a szerszámnak olyan orientációkat kell felvennie, amihez már mind a hat szabadságfokra szükségünk lehet.

Visszatekintve elmondható, hogy a robotok működésének elméleti alapjai már évtizedekkel ezelőtt megszülettek, és a fejlesztők ezeket az alapokat finomítják folyamatosan. Nem kizárt, hogy a mechanikában is születnek még alapvető felfedezések, de az biztos, hogy az elektronikában nincs meghúzva elméleti határ sem.

Hét tengely, munkára készen

Hol van lehetőség a kinematika továbbfejlesztésére? A FANUC például tavaly mutatta be a sikeres R-1000iA széria alapján kifejlesztett héttengelyes 1000iA/120F-7B típust, ahol a második karon elhelyezkedő extra tengely lehetővé teszi, hogy a robot gyakorlatilag összehajtsa és rövidebbé tegye magát. Ez azt eredményezi, hogy a robot nagyon szűkös helyeken is könnyedén elfér, akár egy rövidebb kinyúlású társa, miközben megőrzi a teljes, 2 230 mm-es elérését. 

„Egy adott térpont eléréséhez ugyan elegendő a hat szabadságfok, az autóiparban azonban egyre kritikusabb a cellák helyigénye – fejtette ki a gondolatot Horváth Ákos. – Maga a karosszéria sem kicsi, és szükség lehet arra, hogy bizonyos pontokat a karosszéria alatt érjenek el, kisebb helyigény mellett – az extra tengely révén az R-1000iA/120F-7B modell erre is alkalmas.”

Mivel a robot függesztve és hátrahajtva is működtethető, kompakt dizájnja ellenére rendkívül flexibilisen alkalmazható. A tesztelések során a hat- és héttengelyes R-1000iA ugyanolyan teherrel azonos ciklusidőket mutatott, és ismétlési pontossága is konzisztensen ±0,2 mm maradt. A hetedik tengely 400 mm-rel csökkenti a kinyúlást, ezért a robot alkalmazása ott is lehetséges lesz, ahol eddig nehézségekbe ütközött használata, és nem utolsósorban ezzel a robot közelebb is kerülhet a munkadarabhoz, helyet spórolva meg az üzemben.

„A héttengelyes robotok kifejlesztését a hattengelyes robotok viszonylag nagy helyigénye kényszerítette ki, de a piacon elérhetők ennél nagyobb – akár 13-14 – tengelyszámú robotok is adott feladatokra. Már a párhuzamos kinematika is elég magas számítási teljesítményt igényel, tehát lehet, hogy egy adott mechanikai konstrukció az elméletben működőképesnek tűnik, de mögé az elvárt pontosságot és megbízhatóságot biztosító elektronikát és mechanikát fel kell fejleszteni. Az említett R-1000iA/120F-7B vezérlőszekrénye is egy extra erősítővel van felszerelve, ami biztosítja a hozzáadott tengely megbízható működését” – zárta a beszélgetést Horváth Ákos.

www.fanuc.eu

* A nyílt láncú (soros) robotok esetén az alapot a végberendezéssel egy csukló-szegmens-csukló-szegmens-csukló sor köti össze. A zárt láncú robotokban – és köztük a leginkább elterjedt párhuzamos robotmanipulátorokban – a végberendezéshez közvetlenül több csukló kapcsolódik. Pontosságuk, merevségük és nagyobb teherbírásuk miatt elterjedtek, de egy párhuzamos robot munkatere általában kisebb, mint egy vele megegyező méretű soros roboté.

Keresés
Bejelentkezés / Regisztráció
Média Partnerek