Роботи за линии за асемблиране

Начало > Роботика > Сп. Инженеринг ревю - брой 7/2022 > 25.10.2022

  • Напредъкът в сферата на роботиката позволява всички монтажни задачи в модерната индустрия да бъдат извършвани автоматизирано

  • Роботизираните линии за асемблиране са се превърнали в “златен стандарт” във вискоскоростното и динамичното съвременно производство

  • В монтажните линии се внедряват модели с различна конструкция, скорост, мощност и товароносимост в зависимост от производствената програма

 

Голяма част от изделията, произвеждани в масови серии в съвременната промишленост, се състоят от множество по-малки елементи с конструктивно, функционално или декоративно предназначение. В категорията на многокомпонентните продукти попадат широк асортимент от обекти – от едрогабаритни системи до микроскопични устройства, включително компютри, електроника, автомобилни части като двигатели, помпи, зъбни предавки, кормилни уредби и т. н.

Асемблирането на готовото изделие изисква съвкупност от различни монтажни операции, които в миналото са били изцяло или частично извършвани от хора с помощта на съответните инструменти и машини. Напредъкът в сферата на роботиката позволява днес всички монтажни задачи да бъдат извършвани автоматизирано, а роботизираните линии за асемблиране са се превърнали в “златен стандарт” във вискоскоростното и динамичното модерно производство.

 

Предимства на роботизираното асемблиране

Роботизираното асемблиране включва един или повече индустриални робота, чиято основна роля е да заместят човека на технологичната линия в изпълнението на еднотипни, повторяеми, фини, прецизни, а понякога и доста тежки и трудоемки дейности. Монтажните роботи разполагат с богат набор от функции, който им позволява да захващат, позиционират, сдвояват, сглобяват, вмъкват, наместват и закрепват чрез завинтване, лепене, заваряване и т. н. различни компоненти на крайния продукт. Сред спомагателните задачи, които една роботизирана система извършва на линията за асемблиране, са идентифициране и сортиране на части и детайли по форма, размер, цвят, баркод и други визуални характеристики; захващане на компоненти от кутия или сандък (bin picking); смяна на инструменталната екипировка или конфигурациите от крайни манипулатори, които в този случай са предимно монтажни инструменти и др.

Многокомпонентни продукти се произвеждат в изключително голям брой отрасли, включително в електрониката, автомобилостроенето, производството на електроуреди, потребителски, медицински, пластмасови и метални изделия, в хранително-вкусовата промишленост и т. н. Монтажните роботи могат да бъдат предварително програмирани или да се адаптират към приложението в реално време с помощта на съвременните технологии за 2D и 3D машинно зрение. Те са способни да манипулират с компоненти, които биха били твърде миниатюрни, деликатни или сложни за захващане от човешка ръка или статично монтажно оборудване. За високата прецизност на асемблиращите системи допринасят интегрираните сензори за сила, които осигуряват обратна връзка за това колко добре пасват помежду си сглобените компоненти и дали е необходим по-голям или по-малък натиск при трайното им фиксиране. Тези сензори подобряват цялостната производителност на монтажния робот и осигурят високо качество на крайния продукт.

Роботизацията, разбира се, няма как да е универсално решение за всякакви линии за асемблиране. Големите капиталовложения винаги носят със себе си известен риск. В много от случаите обаче този риск е напълно оправдан предвид очакваните ползи, а периодът на възвръщаемост типично е между 12 и 18 месеца. Практиката показва, че компаниите правят преход към роботизирано асемблиране основно в следните сценарии: когато имат потребност от бързо увеличаване на производителността; когато монтажните задачи са опасни за човека и могат да доведат до наранявания; когато оперативните разходи е необходимо да бъдат драстично редуцирани, а качеството на продукцията е непоследователно и води до влошен капацитет за изпълнение на поръчки.

Със своята висока прецизност, гъвкавост и бързина, монтажните роботи осигуряват по-стриктен контрол върху качеството и производителността. Внедряването им позволява на производителите да ускорят пазарната реализация на даден продукт, значително скъсявайки работните цикли. Елиминирането/редуцирането на ръчния труд и по-динамичният преход между отделни продукти, гами, технологични процеси и монтажни станции правят възможно максималното синхронизиране и оптимизиране на работните потоци така, че крайният продукт да е с устойчиво високо качество.
Основно предимство на роботизираното асемблиране е повишената безопасност за персонала. Рискове за здравето на служителите са налице не само при работа с тежки и едрогабаритни компоненти, но и при монтаж на фини изделия, който често се характеризира с влошена ергономия на работните зони и опасности за човешкото зрение при постоянно взиране.

Монтажните линии традиционно водят до множество свързани с изпълнението на работните задачи разходи – закупуване на суровини и материали, труд, обучение на персонала, необходимост от почивки на операторите и организиране на многосменен режим, здравни разноски, бонусни схеми на заплащане и др. Изцяло автоматизираните линии се нуждаят от еднократна инвестиция в роботизирано оборудване, но с нея голяма част от споменатите бюджетни пера директно отпадат. В допълнение, наличният човешки капитал може да бъде пренасочен и използван по-пълноценно в планирането и постигането на стратегическите цели на компанията.

 

Типове роботи в линиите за асемблиране

Асемблиращите роботи традиционно са стриктно специализирани за производството на дадена гама изделия или за работа с ограничен набор от компоненти. Интегрирани в технологичната линия, те работят в тясно сътрудничество с множество типове спомагателно оборудване, като автоматизирани системи за подаване на компоненти, за смяна на крайните манипулатори, за машинно зрение, а в колаборативните приложения – и с хора.
В линиите за асемблиране се внедряват модели с различна конструкция, скорост, мощност и товароносимост в зависимост от производствената програма, включително четириосни SCARA системи, шестосни шарнирни, делта и колаборативни роботи и др. Независимо дали са проектирани да боравят с миниатюрни компоненти за печатни платки в електрониката или с гигантски автомобилни рамки, монтажните роботи си приличат по своята бързина, гъвкавост и точност при изпълнението на разнообразни задачи, включително pick-and-place операции.

Шестосните шарнирни модели осигуряват широк обхват на движенията при изпълнението на монтажни задачи благодарение на шестте си степени на свобода и възможностите си за достъп до сглобката от всички ъгли. Те варират от по-леки и компактни системи с малка товароносимост за асемблиране на фини продукти до големи роботи за натоварен режим на работа, способни да задвижват по-тежки манипулатори и да боравят с едрогабаритни изделия.

Делта системите са отлично решение за монтаж на леки компоненти, тъй като традиционно се отличават с по-малка товароносимост в сравнение с останалите типове асемблиращи роботи. Тънките им успоредни манипулатори и моторизираната им база им позволяват да работят с изключителна бързина и прецизност, включително в сложни високоскоростни приложения.

SCARA роботите разполагат с четири оси и са най-подходящи за фин монтаж. Макар с по-ограничен обхват на движенията от шестосните варианти, тези системи гарантират отлични резултати в pick-and-place операциите. По-малкият брой шарнирни съединения благоприятства скоростта им на работа, ето защо SCARA роботите са считани за едни от най-бързите в съвременната индустрия.

Коботите се отличават с богат набор от уникални предимства в сравнение с традиционните типове роботизирани системи в споделените с оператор работни зони. Те могат да асистират на човека при изпълнението на различни основни технологични операции, както и да ги извършват напълно самостоятелно, а в спомагателни задачи, като подаване на компоненти към монтажния специалист, се характеризират с оптимална бързина, безопасност, гъвкавост и прецизност.

Макар на практика всеки промишлен робот да е способен да извършва монтажни дейности с правилната конфигурация, програма и крайни устройства, изборът на подходящо решение най-често се определя от сложността на задачите, товароносимостта и работния обсег на системата, както и от нейната скорост и точност.

Сред основните тенденции, които диктуват развитието на системите за асемблиране през последните години, е редуцирането на размерите на самите роботи и техните спомагателни системи, което позволява значително смаляване и на линиите и роботизираните клетки за монтаж. Предимство в тази посока са мултифункционалните манипулатори, които обединяват възможностите (функциите и инструментите) на няколко отделни монтажни станции.

На последно по ред, но не и по значимост място ще споменем и модуларизацията като водеща тенденция при съвременните роботи за линии за асемблиране. С помощта на широк асортимент от взаимнозаменяеми функционални модули всеки производител може да изгради оптималната за конкретното приложение линия или клетка и да осигури възможност за лесна и бърза промяна в размерите, конфигурацията, технологичните процеси и капацитета в зависимост от моментните потребности.



Ключови думи: монтажни роботи, линии за асемблиране, асемблиращи линии, монтажни линии, индустриални роботи, шестосни роботи, SCARA роботи, коботи



ЕКСКЛУЗИВНО

Top