Witajcie na kanale Automatyzacja w Produkcji. Ja nazywam się Arkadiusz Pietrowiak. Jestem inżynierem, przedsiębiorcą oraz założycielem i CEO firmy Nixal. Firmy, której działalność zaczyna się tam, gdzie kończy się YouTube, a zaczyna się kreatywność. Nixal zajmuje się budową i projektowaniem nietypowych maszyn, linii produkcyjnych i stanowisk zrobotyzowanych. Na swoim kanale omawiam zagadnienia związane właśnie z automatyzacją i robotyzacją produkcji w możliwie prosty i zrozumiały sposób.
Zapraszam do subskrybowania kanału i oglądania (lub słuchania) dzisiejszego odcinka.
Najpopularniejsze aplikacje zrobotyzowane część 4 i póki co ostatnia.
Ostatnio wymieniłem i opisałem dwa przykłady aplikacji zrobotyzowanych stosowanych w montażu.
Nie zatrzymujemy się i idziemy dalej.
Ósemka w moim rankingu i nr 3 w obszarze montażu to skręcanie.
Mam tu na myśli wszystkie stanowiska zrobotyzowane, w którym robot jest nośnikiem wkrętarki. Oczywiście wkrętarka do procesów zrobotyzowanych jest troszkę bardziej rozbudowanym urządzeniem, bo nierzadko wyposażona jest lub współpracuje z podajnikiem śrub, ale to dalej proste wkręcanie.
W praktyce, tego typu aplikacje spotykałem najczęściej jako składowe większych ciągów technologicznych. Dobrym przykładem takiej aplikacji jest ta wykonana kiedyś przez nas jako NIXAL i posłuży mi tu ona za przykład, ponieważ jej zasada działania jest taka sama jak większości stanowisk tego typu.
Mieliśmy do czynienia z montażem elektroniki dla przemysłu samochodowego. Robot zarówno pobierał elementy, umieszczał płytkę jak i przykręcał. W praktyce prowadził również kontrolę jakości i na bieżąco korygował swoją trajektorię. Płytka przyjeżdżała na transporterze, ale system jej bazowania nie był idealny i w praktyce zatrzymywała się za każdym razem w innym miejscu. I traf tu śrubą.
System wizyjny współpracujący z robotem rozpoznaje położenie otworów montażowych w przestrzeni i na tej podstawie wprowadza się automatyczne korekty.
W tym wypadku robot wyposażony był w multichwytak, który zarówno przenosił małe elementy elektroniki jak i głowice wkręcającą. Dzięki temu ograniczone zostały ruchy transportowe i cały proces wykonywany był nad płytką. To z kolei wpływa na skrócenie czasu wykonywania operacji, który był wymuszony i z góry ograniczony taktem linii.
W tej aplikacji jak i w większości podobnych stosowane są najczęściej roboty przegubowe. Gdy mowa jest o dużych wydajnościach – raczej konwencjonalne. Dla małych wydajności i elastycznych procesów coraz częściej stosuje się roboty kolaboracyjne. Producenci oprzyrządowania do cobotów mają już nawet w swojej ofercie dedykowane głowice wkręcające.
W większości znanych mi przypadków zrobotyzowane stanowiska służące skręcaniu czy też wkręcaniu śrub były elementami większych linii. Siłą rzeczy taka sytuacja komplikuje komunikację i sterowanie gdyż nie jest to już typowe stand-alone ale element większej linii wpięty w nadrzędny system sterowania i bezpieczeństwa.
I to by było na tyle jeśli chodzi o skręcanie.
A teraz mój prywatny nr 9, bardzo nietypowy reprezentant montażu i jego 4 zastosowania.
Jest to jednak stanowisko tak popularne w Polsce, że uznałem iż nie może go zabraknąć na mojej liście.
A jest nim… Zrobotyzowane stanowisko do montażu (zbijania) palet.
To takie stanowisko, w którym robot nosi gwoździarkę i strzela gwoździami.
Można na tym stanowisku znaleźć pozycjonera, który działa analogicznie, jak w typowym samodzielnym stanowisku spawalniczym. Tzn. dwa stanowiska – na jednym aktualnie trwa zbijanie, a z drugiego pobierana jest złożona paleta i układane są nowe deski i klocki do kolejnej.
Nie mam dokładnych danych, ale myślę, że przynajmniej kilkadziesiąt tego typu stanowisk można w Polsce znaleźć i każdego roku pojawia się kilka-kilkanaście kolejnych. W kraju, w którym rocznie wdraża się ledwie ok 2,5 tyś. Robotów a do tego większość w automotive, taka powtarzalność wydaje mi się warta odnotowania.
Nie można o tym stanowisku powiedzieć wiele więcej ponad to, że w pełni eliminuje człowieka z względnie prostego i powtarzalnego procesu. Jednocześnie obecność robota umożliwia precyzyjną kontrolę wizyjną palet co dodatkowo obniża poziom błędów i zwiększa powtarzalność.
Najczęściej są to samodzielne stanowiska wyposażone w 6-osiowe roboty przegubowe. Prawdopodobnie ze względu na działające siły i raczej wątłą, tworzywową konstrukcję robotów kolaboracyjnych nie stosuje się ich w tego typu aplikacjach.
I tym pięknym akcentem zamknęliśmy obszar zrobotyzowanych aplikacji montażowych. Pewnie są dziesiątki innych zastosowań. Ja subiektywnie te 4 oceniłem jako najbardziej popularne.
Tym samym idziemy w kierunku aplikacji technologicznych.
Tu najpierw rzut oka na słownik wyrazów obcych PWN i znalezioną tam definicję:
operacja technologiczna, część procesu technol. obejmująca całokształt czynności wykonywanych na jednym przedmiocie (lub zespole przedmiotów), przez jednego lub kilku robotników (obecnie również jeden lub kilka robotów) na jednym stanowisku pracy, bez przerw na wykonanie innej pracy;
rozróżnia się: operacje technologiczne proste (jednozabiegowe) i złożone (wielozabiegowe); podział procesu technol. na operacje i in. elementy składowe jest konieczny przy jego planowaniu oraz przy normowaniu.
Mówią o aplikacjach technologicznych miałem na myśli wszystkie zastosowania robotów, w których robot wykonuje bardzo specyficzną część procesu technologicznego. Np. nakłada powłokę, prasuje lub nawet kroi pizzę. Mnogość możliwych procesów i niepowtarzalnych operacji tego typu jest wręcz nieskończona.
Mi do głowy przyszło jednak dwóch reprezentant tej grupy.
Numer 10 na liście najbardziej popularnych aplikacji to aplikacja bardzo powtarzalna i na tyle specyficzna, że bez problemu można znaleźć dedykowany do niej osprzęt, a producenci robotów dostosowują pod nią swoje roboty i oprogramowania. Numer 10 to malowanie.
W 99% procentach aplikacji tego typu (bo może 1% nie znam i może mnie zaskoczyć) robot wyposażony jest w głowice natryskową i zastępuje człowieka w procesie rozprowadzania farby po elemencie malowanym. W co wyposażone jest takie stanowisko? Otóż przede wszystkim w dwie rzeczy:
- Oczywiście Robot – najczęściej jeden z dedykowanych do procesów malowania konwencjonalnych robotów 6-osiowych o niespecjalnie dużym udźwigu ale dużym zasięgu. Robot o podwyższonych IP i z gotowymi, wbudowanymi funkcjami programowymi. Roboty malarskie najczęściej pracuję na co dzień w specjalnych rękawach. Dbanie o szczelność to wymóg zarówno zapobiegania zabrudzeniom jak i dość wybuchowej atmosfery w samej kabinie. To też powód niestosowania robotów kolaboracyjnych w bardzo wymagających aplikacjach malarskich.
- Kabina malarska: W celu izolacji procesu malowania od otoczenia, zrobotyzowane stanowisko do malowania jest zazwyczaj umieszczone w kabince malarskiej. Kabina jest wyposażona w odpowiednią wentylację, filtrowanie powietrza i system odsysania, aby zapewnić bezpieczeństwo i odpowiednie warunki malowania.
Ze względu na współpracę wielu elementów i rozbudowany system bezpieczeństwa stosuje się tu nadrzędne, niezależne od robota systemy sterowania w oparciu o sterownik PLC. Coraz częściej wykorzystuje się tu również systemy wizyjne.
Niektóre stanowiska mogą być wyposażone w system wizyjny, który monitoruje proces malowania, kontroluje jakość malowania i wykrywa defekty powłoki. System wizyjny może również dostosować parametry malowania na podstawie analizy powierzchni i kształtu elementu.
Narzędziem jest oczywiście pistolet malarski sprzężony z systemem podawania farby.
Drugi, bardzo ostatnio popularny przykład zrobotyzowanej aplikacji technologicznej i jednocześnie nr 11 na mojej liście najpopularniejszych aplikacji to szlifowanie… lub polerowanie. Jak kto woli.
To prawdopodobnie jedyna aplikacja w całym zestawieniu w której robot kolaboracyjny ma już na starcie istotną przewagę nad swoimi konwencjonalnymi konkurentami. Ale zacznijmy od odrobiny teorii pod rękę z ciocią WIKI.
Polerowanie – obróbka wykańczająca, która ma na celu uzyskanie żądanej gładkości/chropowatości i połysku powierzchni przedmiotu polerowanego (z zachowaniem cech geometrii) wykonanego najczęściej z metalu, szkła, tworzyw sztucznych.
Definicja szlifowania jest dość podobna. Różnica tkwi w ilości zdejmowanego materiału z powierzchni elementu. Polerowanie jest dokładniejsze. Następuje po szlifowaniu. Materiału do zdejmowania jest mniej.
Przytaczam te definicje głównie po to aby wykazać, że o ile oba procesy dają nieco inny efekt to mogą być realizowane na dokładnie tym samym stanowisku zrobotyzowanym. Wszystko zależy od oczekiwanych parametrów. Typowe stanowisko do szlifowania wyposażone jest w:
- Oczywiście robota – mówimy tu już głównie o robotach 6-osiowych.
- Polerkę lub szlifierkę – upraszczając, mówimy o narzędziu z wymiennymi tarczami, które obraca się lub wykonuje dodatkowe ruchy oscylacyjne. Często narzędzie to wyposażone jest też w wewnętrzny system odciągu pyłu,
- Stół roboczy – przy powtarzalnej, wysoko seryjnej produkcji mówimy tu już nie tylko o stole ale o całych pozycjonerach, których zastosowanie ma tu ułatwić wymuszenie czasu taktu.
Wracając od samego robota. Polerowanie i szlifowanie jest często pracą z nierówną powierzchnią o bardzo nieregularnej geometrii. Roboty kolaboracyjne posiadają wbudowane siłowe sprzężenie zwrotne, co stanowi podstawową zasadę ich działania. Nie trzeba skomplikowanych i drogich czujników siły, aby zapewnić stabilną pracę i przemieszczenia się narzędzia. Kontrola siły służy bowiem adaptacji trajektorii robota – robot nie porusza się po zawsze tej samej ścieżkce, a modyfikuje ją w efekcie napotkanego oporu i niedokładności wymiarowych.
Kolejna zaleta cobotów w tym zastosowaniu to łatwość uczenia. Przy dużej zmienności polerowanych czy też szlifowanych elementów można bardzo szybko tworzyć nowe programy.
Realizacja procesu szlifowania w oparciu o robota konwencjonalnego jest nieco bardziej pracochłonna na etapie jego przygotowania i wymaga pracy na większych seriach. Jednocześnie dzięki temu gwarantuje dużo większą wydajności i szybszy zwrot z inwestycji.
Zrealizowaliśmy jako NIXAL kilka tego typu aplikacji, ale jedną z nich już niedługo będziemy mogli się z Wami pochwalić – sprawdzajcie nasz kanał na YT.
Tym samym dobrnęliśmy do końca w zakresie aplikacji technologicznych.
Numer 12 to nie konkretna aplikacja. To cała ich grupa.
Mam tu na myśli zrobotyzowane aplikacje kontrolno-inspekcyjne, czyli wszystkie procesy, w których sprawdzana jest jakość produktu – czy to pod kątem wymiarowym czy innych właściwości.
Robot może tu pełnić jedną z dwóch ról manipulacyjnych lub nawet, w bardziej złożonych aplikacjach, obie na raz. Może manipulować
- Elementem kontrolowanym – np. produktem, który umieszcza się na zewnętrznym urządzeniu pomiarowym. Mówimy wtedy o aplikacji dość blisko skojarzonej z wymienionym już wcześniej Machine Tending, czyli obsługą maszyn. Korzyścią ze stosowania robota w tego typu aplikacji jest ograniczenie kosztów samodzielnie budowanych manipulatorów, które odwzorowywałyby wymaganą ścieżkę produktu – wejście do urządzenia pomiarowego niekoniecznie musi się bowiem odbywać po linii prostej. Dodatkowo, nierzadko na produkcie wykonuje się, niejako „po drodze” dodatkowe operacje tj. np. znakowanie. Ostatecznie można go też, po zakończonej kontroli zapakować lub chociaż odstawić w inne miejsce niż pierwotne miejsce poboru.
- Drugie przypadek to manipulacja urządzeniem pomiarowym – w praktyce w dzisiejszych czasach mowa jest tu głównie o kamerach i systemach 3D. Jeśli czas taktu i wydajność na to pozwala, robot ustawia się w stosunku do produktu pod wieloma kątami, aby sprawdzić wszystkie wrażliwe punkty. Przykładem może tu być znowu automotivie i kontrola karoserii samochodu oraz połączeń się na niej znajdujących. Korzyścią płynącą z zastosowania robota w tego typu aplikacjach jest ograniczenie ilości nierzadko drogich systemów i kamer pomiarowych. Zamiast tego jedno urządzenie jest używane do kontroli w wielu punktach, dzięki czemu taki robot może zwrócić się już od dnia zero.
Podobnie jak w przypadku pakowania, tutaj również rozpiętość możliwych zagadnień jest tak duża, że nie sposób wskazać jednego konkretnego rozwiązania na żadnym polu. To mogą być bardzo różne roboty o zróżnicowanym zasięgu i udźwigu. Raczej na pewno dochodzi tu do wymiany informacji z różnymi systemami więc i sterowanie będzie nieco bardziej skomplikowane i wykraczać będzie poza to co oferuje sam robot.
I to tyle… W tym miejscu dobrnęliśmy do końca całego zestawienia.
Pora więc na krótkie podsumowanie.
W tym, i poprzednich 3 odcinkach wymieniłem 12, moim subiektywnym zdaniem, najpopularniejszych obecnie aplikacji zrobotyzowanych z podziałem na 4 rodzaje,
Krótko więc przypomnę.
5 Najpopularniejszych aplikacji handlingowych to:
- Pick & Place
- Bin Picking
- Paletyzacja
- Machine tending
- Pakowanie
Następnie 4 najpopularniejsze aplikacje z zakresu technik montażowych:
- Spawanie
- Zgrzewanie
- Skręcanie
- Zbijanie palet
Aplikacje technologiczne reprezentowane przez malowanie i szlifowanie
Oraz ostatnia grupa czy aplikacje kontrolno-inspekcyjne.
Łącznie 12.
Tym samym kończymy tę przydługą tetralogię.
Mam nadzieję, że w dzisiejszym i wszystkich poprzednich odcinkach dowiedzieliście się ode mnie czegoś nowego, może spojrzeliście inaczej na możliwości jakie niesie ze sobą robotyzacja konkretnych procesów, a może doszukaliście się jakiejś ciekawej analogi.
Może też, na co nawet trochę liczę, chcecie mi wskazać inne popularne aplikacje, o których zapomniałem. Zapraszam do pisania do mnie w tej sprawie – chętnie nagram odcinek, w którym opowiem o tym o czym tu zapomniałem.
Jeśli się Wam podobało to wiecie co zrobić.
Zostawcie łapkę w górę i zasubskrybujcie mój kanał na YT, Spotify czy apple podcasts – gdzie Wam wygodnie i gdzie aktualnie tego słuchacie.
A tymczasem, życzę Wam spokojnego dnia i do usłyszenia za tydzień.
Cześć.
