Промышленные роботы для обслуживания станков

Почему замена человеческого труда стала необходимостью

Вопрос автоматизации производственных процессов актуален всегда. Особенно остро стоит проблема замены операторов, занятых в загрузке и выгрузке станков, прессовых машин, листогибочного и кузнечно-штамповочного оборудования.

Тяжелые условия труда — наследие прошлого

Зачастую работа обслуживающего персонала представляет собой тяжелый и монотонный труд в непригодных для этого условиях. Советское наследие оставило огромное количество предприятий, где практически не задумывались о людях и условиях их труда.

Даже сейчас можно встретить кузнечно-штамповочное производство, где человек трудится в помещении при температуре -10°C. Единственным источником тепла является оборудование по предварительному нагреву заготовок. При этом работнику приходится перемещать изделия весом более 15 кг вручную, используя примитивные металлические клещи.

Таких примеров множество. Возникает закономерный вопрос: чем заменить человека в таких условиях?

Как роботы решают проблему тяжелого труда

Лучшее решение проблемы — использование промышленных роботов вместо людей. Именно роботы обладают необходимой универсальностью, схожей с человеческими возможностями, и способны без устали выполнять операции с высочайшей скоростью и точностью.

Промышленный робот по своей сути — манипулятор, который, как правило, имеет шесть осей подвижности. Количество осей может быть увеличено за счет применения дополнительного оборудования.

Технологические принципы роботизации

История развития

Одно из первых коммерческих применений роботов состоялось в 1961 году для обслуживания литейного оборудования. С тех пор технологии шагнули далеко вперед.

Сегодня в мире существует множество отработанных роботизированных технологий, позволяющих эффективно обслуживать станки. Все они объединены единым технологическим принципом, или, другими словами, базовым технологическим решением. Главная особенность — схожесть с человеческой рукой.

На практике это комбинация промышленного робота и пневматического (или электрического) схвата, управление которым обеспечивает контроллер робота.

Универсальность применения

Сегодня в мире существует множество роботов с различной зоной досягаемости, грузоподъемностью и точностью позиционирования. Поэтому не существует проблем с подбором нужной модели под конкретные задачи.

Любой производственный процесс, который выполняет человек, может быть автоматизирован за счет внедрения промышленного робота или роботизированной технологии. Это факт.

Интеграция роботов с производственным оборудованием

Контроллер робота, как правило, должен быть связан с системой управления станка. Это позволяет рассматривать робота и станок как единый организм.

В развитых странах посредством роботов решают не только вопрос замены человеческого труда, но и:

• исключения производственного брака
• сокращения издержек
• повышения рентабельности выпускаемой продукции

Поэтому компании, которые специализируются на поставках станков, прессовых машин и другого промышленного оборудования, стараются расширить перечень оказываемых услуг, включая в свой ассортимент промышленные роботы, предназначенные для обслуживания оборудования.

Заказчик получает готовое технологическое решение, которое избавляет его от головной боли, связанной с поиском, обучением и трудоустройством обслуживающего персонала.

Системные интеграторы, которые решают задачи по внедрению промышленных роботов, активно сотрудничают с поставщиками станков, обеспечивают им техническую поддержку и консультации. Техническая поддержка и консультации важны, поскольку данная технология имеет множество особенностей, требующих уникальных знаний и опыта.

Реальный опыт: роботизация кузнечного производства

Для иллюстрации возможностей роботизированных технологий (РТК) и анализа их работы рассмотрим принцип работы и состав РТК, который был внедрен нашей компанией на частном предприятии в г. Нижний Тагил.

Постановка задачи

Основная задача, которая была поставлена — полностью исключить тяжелый и монотонный труд людей, задействованных в операциях по обслуживанию кузнечно-штамповочного пресса при производстве металлических шаров для шаровых мельниц.

В производственный цикл включены операции:

• захват раскаленной заготовки
• перенос ее в рабочую зону пресса
• последующий перенос готового изделия (шара) в скатной желоб, ведущий к складскому помещению

Особенности производства

Условия работы осложнялись несколькими факторами:

• температура раскаленной заготовки — 1100°C
• вес заготовки — 16 кг
• пресс работает в автоматическом режиме без остановки

Непростые условия, согласитесь.

Технические вызовы и способы их решения

Простая, на первый взгляд, задача по манипулированию осложнялась двумя обстоятельствами.

Защита от теплового воздействия

Шестой сустав робота необходимо было защитить от теплового воздействия раскаленной заготовки. Температура 1100°C — это серьезно.

Для решения задачи наши конструкторы спроектировали специальные стальные губки для пневматического схвата. Внутри губок были предусмотрены каналы для постоянной циркуляции охлаждаемой воды, а также защитный экран, отражающий большую часть тепловой энергии.

Синхронизация с прессом

Система управления должна анализировать положение пресса. Роботу необходимо было подстраиваться под работающий без остановки пресс и использовать для этого определенный момент времени, согласно предварительно составленной циклограмме.

Задача была успешно решена за счет применения дополнительных датчиков, информирующих систему управления РТК о текущем состоянии дополнительного оборудования (индукционного нагревателя заготовки и непосредственно кузнечно-штамповочного пресса).

Фактически промышленный робот анализировал текущее положение пресса и подстраивался под его ход. Тем самым обеспечивалась непрерывная работа станка, что значительно повышало рабочий ресурс его муфты.

Это важно. Постоянная работа без остановки увеличивает износ оборудования, но правильная синхронизация минимизирует негативные последствия.

Из чего состоит современный роботизированный комплекс

Состав роботизированного комплекса, внедренного в Нижнем Тагиле:

• Промышленный робот Kawasaki ZX 130L
• Контроллер робота, кабели
• Пневматический схват
• Губки схвата с системой охлаждения
• Система охлаждения
• Система управления РТК

Данная технология хорошо демонстрирует способность промышленных роботов эффективно заменять монотонный и тяжелый труд людей.

Преимущества автоматизации для бизнеса

Экономическая эффективность

Анализируя общую статистику запросов, роботы чаще востребованы на предприятиях, где обрабатываются заготовки небольшого размера и веса, как правило, в несколько этапов и в достаточно ограниченный промежуток времени.

Внедрение роботов для таких операций — наиболее эффективное решение. И это не просто слова.

Социальный аспект

Компании получают не только экономическую выгоду. Улучшаются условия труда оставшегося персонала — операторы работают в комфортных условиях, контролируя процесс, а не выполняя тяжелую физическую работу.

Снижается травматизм на производстве. Уходят проблемы с поиском персонала для тяжелых и вредных работ.

Перспективы внедрения промышленных роботов

Рынок промышленных роботов продолжает расти. Технологии становятся доступнее, а функциональность — шире.

Новые возможности

Современные роботы оснащаются системами технического зрения, искусственным интеллектом, способны к самообучению. Это открывает совершенно новые горизонты для автоматизации.

Роботы могут:

• адаптироваться к изменениям в производственном процессе
• распознавать дефекты заготовок
• оптимизировать свои движения для повышения производительности
• работать в кооперации с людьми (коботы)

Тенденции развития

Наблюдается тенденция к созданию гибких производственных ячеек, где роботы легко перенастраиваются под новые задачи. Это особенно актуально для мелкосерийного и среднесерийного производства.

Стоимость роботизированных решений постепенно снижается, делая технологии доступными для малых и средних предприятий.

Одно можно сказать точно: будущее за автоматизацией. И это будущее наступает уже сегодня.

Филиппович Андрей Валерьевич

директор по развитию

международного холдинга Белигрупп,

специализирующегося на поставках

роботизированных технологий.

www.belfingroup.com