Robotická revoluce v praxi
Stejně jako v divoké přírodě Afriky na safari, kde se lidé mohou volně dívat bez omezení přímo do tváří divokých šelem a setkávat se s nimi, tak i v oblasti implementace industriálních robotů například ve strojírenské výrobě, se mohou už dnes lidé potkávat s nejvyspělejší generací bezpečných robotů bez strachu z vlastního ohrožení. Takové bezpečné 6osé roboty vyrábí a na celosvětový průmyslový trh dodává dánská společnost Universal Robots.
Robot s označením UR5/UR10 je velmi často instalován jako obsluha u CNC soustružnických strojů i víceúčelových číslicových obráběcích center. Jenže obsluhou obráběcího stroje robotem proces nekončí, ale naopak...
Zrod myšlenky
Do dějin se zapsal rok 2003 jako mezník ve vývoji nasazování industriálních robotů. V tomto období se v hlavách tří dánských technických pracovníků zrodila myšlenka, na vytvoření průmyslových robotů, kteří by mohli přímo spolupracovat s člověkem a nebýt pro něj vysoce nebezpečným strojem. Pilotní technickou myšlenkou bylo vytvořit takový robotický systém, jenž by dokázal zvládnout řadu Pick and Place (PnP) činností, které v průmyslových odvětvích museli do té doby vykonávat lidé, nebo velmi komplikovaně programovatelní roboti.
Autoři tohoto unikátního nápadu si dali za cíl vytvořit k lidem bezpečné 6osé roboty s potenciálem příznivé ceny, velmi snadného programování a vysoce intuitivního ovládání. Výsledek několikaletého vývoje a výzkumu byl nakonec korunován úspěchem v podobě dosažení výroby robota modelu UR5. Od roku 2008 začali opouštět brány společnosti Universal-Robots (UR) unikátní roboti, aby se vydali na cestu ke svým prvním zákazníkům.
Spolupráce bezpečné činnosti robota s člověkem je u těchto systémů velmi elegantně vyřešena na bázi aktivního vyhodnocování silového pole v inerciálním pracovním prostoru robota. Robot na základě snímačů pohybu vyhodnocuje síly a momenty hybnosti jež sám způsobuje, ale taktéž i vnější silová působení na jeho 6osý systém. Na základě okamžitých údajů o své aktuální poloze, rychlosti a zrychlení je pak schopen vyhodnotit situace, kdy pracuje v oblasti přípustných silových norem povolených v rámci mezinárodních předpisů definovaných pro spolupráci s lidskou obsluhou. Pokud nastane situace, kdy robot narazí do překážky (včetně člověka), automaticky se na místě zastaví a tento stav je signalizován na LCD řídicím panelu. Bezpečnost robota UR5 vzhledem k možné interakci s člověkem, je dána jeho lehkou konstrukcí a velmi nízkým příkonem cca 200 W!
Nosnost základního "malého" robota je 5 kg a délka ramene 850 mm. Dnes se však už vyrábí i větší verze robota s označením UR10 s identickou přesností "malého bratra", ale dvojnásobnou nosností 10 kg! Hmotnost velkého robota je 29 kg a jeho délka ramene je 1300 mm. Opakovatelná přesnost obou robotů je ±0,1 mm. Výrobcem max. udávaná rychlost pohybu všech 6os najednou, je programově volitelná až do rozsahu 120° ÷ 180° / sec. Díky těmto schopnostem byly již první vyrobení roboti řady UR přednostně nasazeny, jako náhrada lidské obsluhy u CNC soustružnických strojů a menších víceosých CNC obráběcích center.
David vs. Goliáš - univerzální obsluha strojů i měřicích přístrojů
Při nasazování dánských bezpečných robotů si musíme vždy s ohledem na jejich poslání uvědomovat jednu zásadní myšlenku: nejsou a nikdy nebudou konkurentem pro klasické industriální nebezpečné roboty. A to jak v oblasti rychlosti, přesnosti a únosnosti. Posláním UR robotů je sice primárně nahrazovat lidské zdroje u monotónních prací, ale především kompletně působit v oblastech s dosud dominantním podílem ruční lidské manipulační dovednosti. Takže...
pokud naším cílem není jen osamocená PnP aplikace, ale potřebujeme například podstatně snížit čas lidské obsluhy u obráběcího procesu výroby velmi přesných strojních dílů, potom nesmíme opomenout na kompletně celý výrobní cyklus a následné ruční či poloautomatické operace, tj. kontrolní a měřicí postupy náročné např. v automobilovém průmyslu. Modelově si tento stav můžeme simulačně představit u výroby menších rotačních dílů např. (kulové čepy řízení, ložisková pouzdra, velmi přesné hřídele, atd.).
Navíc je požadováno, aby lidé mohli aktivně pracovat a zasahovat do pracovního prostoru robota. Dále, aby v případě neočekávané havárie či výpadku mohli lidé funkci robota ihned zastoupit. Přípustná je i varianta "hybridního" obráběcího modelu tj. řešení typu, kdy lidé přes týden pracují pouze na jednu směnu, roboti 2 ÷ 3 směna (o víkendu nepřetržitý robotický provozní režim).
Na Zákaznických dnech společnosti TAJMAC-ZPS, a.s. ve dnech 24. - 25. dubna bude k vidění ukázka robotického zakládání velmi malých a přesných rotačních dílů a jejich měření na specializovaném pracovišti. Unikátní je zejména možnost 100% kontroly každého dílu, zatímco dosavadní systémy byly omezeny zpravidla pouze na namátkovou kontrolu. V tomto případě je prověřován každý jednotlivý díl, což zaručuje nejvyšší možnou kvalitu výroby.
Pro konkrétní činnost – např. broušení se nabízí následující řešení:
1) Použití skladu s plně automatizovaným paletizačním systémem pro uskladnění broušených velmi přesných tyčových polotovarů.
2) Počítačem řízený paletový dopravníkový systém, který broušené tyče založí do přídavného zásobníku podavače tyčového materiálu např. u dlouhotočného CNC automatu Manurhin K"MX.
3) Mechanismus přídavného zásobníku "nabije" tyče v délkách od 2 ÷ 6 m do vlastního tyčového podavače dlouhotočného automatu.
3.1.) Podání první tyče do sklíčidla a spuštění sekvencí u řídicího programu pro kontrolu nástrojů a kontroly přípravy obrobku - (mechanické či laserové obrobkové/nástrojové sondy).
4) Soustruh vyrobí požadovaný přesný díl a ten je vynesen na dopravník.
5) Robot UR5/UR10 na základě kamerového systému najde na dopravníku vyrobený díl, který následně očistí, vypere, vysuší, atd.
6) Tento díl pak může být přeměřen na měřicím pracovišti, nebo vložen přímo do měřicího přístroje.
7) Na základě vyhodnocení naměřeného rozměru(ů) je následně předán sekce OK/NOT OK/Opravitelné.
7.1) V případě, že dojde k otupení či ulomení břitu nástroje, řídicí systém stroje zastaví proces obrábění a provede na základě obdržených dat z PLC (PC) měřicího systému korekce. Případně vymění nástroj a opět se spustí výroba vlastního dílu. Tento postup může být ŘS CNC stroje modifikován i na základě průběžně obdržených naměřených dat z výstupu měřicího systému.
8) Robot na základě obdržených dat z PLM serveru přes LAN síť, jej může dále vložit např. pod laserový značící stroj, který dílu přiřadí příslušné ID.
9) Robot UR dále může na tento hotový díl aplikovat ochrannou konzervační vrstvu (olej, tuk, vazelínu, atd.).
10) Může jej odložit např. do připraveného blistru, paletky, nebo samostatně vložit do obalu a ten např. zatavit, slepit, mechanicky uzavřít, atd.
11) Obal je následně označen UCC/EAN čárovým kódem, QR matrixem, PDF 2D kódem, atd.
12) Čtečka kódů (stejně jako měřicí systém) průběžně předá informace do ERP/CRM systému.
13) Robot UR pro PnP manipulace vloží samostatný díl do připravené krabice a po naplnění pošle po dopravníku na zabalení či automatické páskování.
14) Balicí stroj provede paletizaci hotových krabic, které následně zabalí a předá systému automatického regálového zakladače.
15) Regálový paletizační systém ohlásí místo a počet hotových kusů určených pro expedici.
Výše uvedený postup je modelový, lze jej dále rozšířit o další kontrolní, montážní a doplňkové operace (měření, značení, zkoušení a testování, atd.).Tento popsaný postup přípravy, výroby, měření je modifikovatelný dle individuálních potřeb každého zákazníka či uživatele s ohledem na jeho časové a finanční možnosti.
Vzhledem k požadavkům na přesnost kontroly vyrobených dílů, je stále více preferována možnost náhrady "nespolehlivého" lidského faktoru za přesnou robotickou činnost a to nejen v odvětví automobilového průmyslu, ale i v řadě dalších výrobních odvětvích.
Robotičtí pomocníci, schopní pracovat s člověkem bok po boku jsou v případě dánského výrobce už realitou. Armáda univerzálních robotů je Vám připravena sloužit! Stačí jen zavelet...
Ing. Ladislav Myšák, Exactec
509
.gif)
