Robotyka i technika liniowa – doskonałe połączenie
ItemJeśli procesy mają być zautomatyzowane, oczywistym wyborem jest technologia liniowa, a często również roboty. Jeśli jednak obie te metody zostaną inteligentnie połączone, można zaoszczędzić koszty i zwiększyć jeszcze bardziej wydajność procesów.
Technologia liniowa jest stosowana zawsze wtedy, gdy procesy produkcyjne wymagają szybkich i precyzyjnych ruchów wzdłuż wytyczonej ścieżki oraz wysokiej dokładności pozycjonowania lub gdy konieczne jest przemieszczanie dużych ładunków.
Z kolei roboty przejmują wiele zadań na liniach produkcyjnych i w transporcie materiałów. Można je swobodnie przesuwać i elastycznie dopasowywać, dzięki czemu mogą być wykorzystywane do różnych zastosowań. Jednak pod względem solidności, szybkości i precyzji technologia liniowa może zyskać przewagę – i to przy prostszym i znacznie bardziej ekonomicznym uruchomieniu.
Technologia liniowa to duża wszechstronność
Trudno dziś sobie wyobrazić automatyzację bez technologii liniowej. Podstawowa koncepcja opiera się na ruchomych prowadnicach, które są przemieszczane wzdłuż ścieżki liniowej na profilu nośnym. Technologia liniowa może jednak zaoferować o wiele więcej. Dzięki połączeniu kilku jednostek liniowych można zrealizować wiele różnych projektów, które obejmują wielowymiarowe ruchy na powierzchni lub swobodne poruszanie się w przestrzeni.
Dzięki technologii liniowej można realizować zarówno jednoosiowe jednostki liniowe, jak i portale powierzchniowe 2D oraz portale przestrzenne 3D. Firma Item – która specjalizuje się w produkcji systemów modułowych do zastosowań przemysłowych – oferuje komponenty, dzięki którym można łatwo i szybko realizować procesy automatyzacji. Oprócz prowadnic i wózków liniowych oraz napędów i sterowników oferta firmy z Solingen obejmuje wstępnie skonfigurowane jednostki liniowe oraz kompletne rozwiązania.
Różnorodne rozwiązania dla różnych zastosowań
Jednoosiowe jednostki liniowe są często stosowane w produkcji do przemieszczania narzędzi po wytyczonym torze, np. w celu wykonania operacji wiercenia lub wkręcania. Można również w ten sposób łatwo przemieszczać ciężkie ładunki.
W przypadku bardziej złożonych zastosowań najlepszym rozwiązaniem są jednak zsynchronizowane osie liniowe. Synchronizacja umożliwia produkcję systemów wieloosiowych (suwnic) w celu realizacji zastosowań wielowymiarowych.
Dla przykładu, w portalach 2D głowice drukujące, dysze, czujniki lub skanery są prowadzone po powierzchni. Stoły poprzeczne mogą być wykorzystywane do przenoszenia ciężkich narzędzi oraz wykonywania operacji sortowania lub napełniania. Na przykład testy materiałowe i obciążeniowe można przeprowadzać z wykorzystaniem osi wspornikowych.
Za pomocą elementów techniki liniowej można również realizować procesy trójwymiarowe, takie jak układanie, paletyzacja lub różne zadania sortowania.
Niezależnie od tego, czy chodzi o rozwiązania jednoosiowe, dwu- czy trójwymiarowe, maksymalna dokładność pozycjonowania i szybkie ruchy są możliwe do osiągnięcia dzięki rozwiązaniom techniki liniowej. Inne zalety to łatwe uruchamianie, długi okres eksploatacji, niskie koszty konserwacji i niskie koszty inwestycyjne.
Roboty współpracujące i niewspółpracujące
Zautomatyzowane procesy można łatwo zrealizować za pomocą technologii liniowej, ale systemy liniowe mają ograniczony zakres ruchu w porównaniu z robotami. Roboty przemysłowe generalnie można podzielić na współpracujące (coboty) i niewspółpracujące.
Roboty niewspółpracujące wykonują etapy pracy całkowicie niezależnie. Przemieszczają się swobodnie w przestrzeni i dlatego muszą być wyposażone także w obudowy ochronne lub oddzielone od miejsca pracy pracowników ogrodzeniem. Tego typu roboty są często wykorzystywane do prac spawalniczych lub w procesie produkcyjnym do wykonywania powtarzalnych zadań. Programowanie robotów jest niekiedy bardzo kosztowne i czasochłonne.
Roboty współpracujące współpracują z ludźmi. Maszyna nie ma zastępować pracownika, lecz go wspierać i odciążać od uciążliwych zadań. Aby zapobiec obrażeniom pracowników, robot jest wyposażony w czujniki, które wyłączają go w razie dotknięcia. Urządzenia zabezpieczające i ogrodzenia nie są więc konieczne.
– W tej chwili wiele systemów jest jeszcze w fazie prób – wyjaśnia Uwe Schmitz, menadżer produktu ds. automatyzacji maszyn w firmie Item. – Roboty osiągają swoje granice tam, gdzie chodzi o drobne szczegóły lub oszacowanie dokładności dopasowania elementów, a także uwzględnienie tolerancji elementów.
Na przykład podczas procesu tłoczenia w produkcji pracownik sprawdza, czy elementy dokładnie do siebie pasują. Z innej strony cobot bezpośrednio dociska do siebie elementy. Ma swoje stałe procedury i nie może przyspieszać procesów w krótkim czasie. – We współpracy z cobotami człowiek nadal musi często czekać na robota – mówi Uwe Schmitz. – To jest nieefektywne.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
Porównanie techniki liniowej i robotyki
Roboty mogą się swobodnie poruszać i dlatego można je elastycznie wykorzystywać. Mogą wykonywać wiele różnych zadań, np. samodzielnie zmieniać narzędzia. Ich stosowanie wiąże się jednak z wysokimi kosztami inwestycyjnymi. Ze względu na liczne silniki wymagane do obsługi poszczególnych przegubów konieczna jest także ich wzmożona konserwacja. Roboty są mniej odpowiednie do niektórych zastosowań. Dla przykładu, ze względu na sterowanie za pomocą przegubów robot nie jest w stanie wykonać idealnego ruchu liniowego.
W tym miejscu do gry wchodzi technologia liniowa. Jednostki liniowe są oparte na solidnej technologii i umożliwiają wykonywanie szybkich ruchów liniowych. System jest łatwy do uruchomienia, stabilny, trwały i nie wymaga konserwacji. Jednostka liniowa może przenosić nawet duże obciążenia oraz duże wartości momentu obrotowego. Programowanie systemów liniowych jest również znacznie łatwiejsze niż systemów robotycznych.
Idealne uzupełnienie, które zapewnia maksymalną wydajność
W wielu liniach produkcyjnych podawanie nieobrobionych elementów nadal odbywa się ręcznie. Połączenie technologii liniowej i robotyki umożliwia znaczne zwiększenie wydajności w obszarach montażu oraz obsługi materiałów:
• Robot może być na przykład zamontowany na jednostce liniowej i w ten sposób przemieszczany z jednego stanowiska produkcyjnego na drugie.
• Możliwy jest także inny wariant, w którym robot stoi na przenośniku taśmowym i pracuje w ruchu, tzn. jest przenoszony wraz z wytwarzanym produktem.
• Można zrealizować systemy, w których robot jest zawieszony na jednostce liniowej i wykonuje swoje czynności robocze. W ten sposób można wydajnie wykonywać klasyczne prace spawalnicze, a także prace związane z chwytaniem i sortowaniem na linii produkcyjnej.
• W celu optymalizacji procesów można tworzyć inne przydatne kombinacje. Jednostka liniowa może zwiększyć precyzję robota, ponieważ jest praktycznie prowadzona jako urządzenie końcowe na ramieniu robota. Narzędzia, takie jak głowice wiertarskie, są elastycznie przemieszczane w przestrzeni, podczas gdy ostatni etap procesu jest wykonywany niezwykle precyzyjnie dzięki technologii liniowej. Szczególnie te procesy – podchodzenie na wprost, pozycjonowanie i szybkie przemieszczanie narzędzi – można doskonale kontrolować za pomocą jednostek liniowych. Nie ma ograniczeń co do długości osi liniowych, a jednostki liniowe można indywidualnie konfigurować pod kątem wykonywanych zadań.
Perspektywy współpracy robotów i technologii liniowej
Połączenie robotyki i technologii liniowej może prowadzić do zwiększenia wydajności. Ponadto istnieje znaczny potencjał oszczędności. Tam, gdzie na przykład początkowo zadania na linii produkcyjnej wykonywało kilka robotów, dzięki zastosowaniu osi liniowych może się okazać, że potrzebny będzie tylko jeden robot. Można go przesuwać po osi liniowej w celu wykonania różnych etapów pracy.
– Widzimy ogromny potenjał w tych połączonych systemach – mówi Uwe Schmitz. – Firmy dostrzegą zalety i będą w przyszłości coraz częściej polegać na tych wspólnych rozwiązaniach.
Automatyzacja prowadzi do sukcesu, gdy technologia i ludzie doskonale ze sobą współpracują. Celem nie jest zastąpienie pracowników robotami, ale stworzenie infrastruktury, która umożliwi lepszą organizację przepływu pracy i realizację wydajnych procesów.
