Aktuální vydání

celé číslo

03

2021

Digitální transformace, chytrá výroba, digitální dvojčata

Komunikační sítě, IIoT, kybernetická bezpečnost

celé číslo

Průmyslová robotika na přelomu století

Automa 1/2000

Gustav Holub

Průmyslová robotika na přelomu století

Pracovní pochody průmyslových robotů představují složité technické procesy, jejichž automatizace vyžaduje vysoce kvalifikovaná řešení. Pomocí nejnovějších perspektivních technických prostředků je v současné době obor robotiky a automatizace schopen tato řešení nabídnout. V  SRN nyní již více než 200 firem nabízí průmyslové roboty, robotizovaná pracoviště, jakož i celé automatizované výrobní systémy a potřebné komponenty, ve značné míře japonské a americké provenience.

Obr. 1. Obr. 2. Obr. 3.

1. Vývoj v montážní a svařovací technice
Robotizovaná svařovací technika má dlouholetou tradici zejména v automobilovém průmyslu a její zdokonalování trvale pokračuje. Z poslední doby lze vyzvednout dva vybrané příklady. V prvním případě jde o nový integrovaný svařovací systém firmy ABB, jehož zdroj svařovacího proudu je poprvé začleněn do řídicí skříně. Pohyby robotu a parametry svařování jsou řízeny a hlídány jediným mobilním modulem. Druhým příkladem je celosvětově unikátní, plně automatizovaná výroba kabin nákladních automobilů, zavedená u firmy Mercedes Benz. Nová montážní linka je vybavena 59 roboty firmy Kuka se šesti volně programovatelnými osami ve spojení s lineárními přísunovými jednotkami (130 individuálně řízených bezkolejových vozidel k zásobování svařovacích stanic). V závislosti na variantách kabin vykonávají robotizované stanice 1 800 až 2 300 bodových svarů v průměrném časovém intervalu 1,5 až 2,2 s.

U montážních automatů je vývoj směrován a určován stále vyššími požadavky na rychlost, přesnost a kvalitu práce robotů. V narůstající míře jsou kontrolovány, hlídány a dokumentovány kvalitativní a funkční zvláštnosti montovaných výrobků v daném procesu. Cílem je dosáhnout pokud možno zcela bezchybné výroby. Především složité výrobky kladou náročné a specifické požadavky na funkci montážních automatů.

2. Pokroky v manipulační technice
Manipulační systémy s využitím robotů jsou důležitými nástroji pro racionální produkci a distribuci výrobků. Roboty – pružné, univerzálně použitelné jednotky v logistice pro tok materiálu (optimalizace taktu a času) – získávají nové možnosti využití v obalové technice, v přísunu a obstarávání produktů atd. Pomocí nových modulárních koncepcí a pokročilé normalizace, co se týče komponentů, uzlů, řízení a softwaru, disponují manipulační systémy širokým spektrem funkcí a aplikačních možností. Stále zjednodušovaná obsluha a programování, snadnost integrování do výrobních linek, jakož i příznivější výrobní náklady přispívají k trvalému prosazování robotizované manipulační techniky.

Obr. 4.

3. Vzrůstající pružnost robotizovaných pracovišť
Současné roboty musejí být více integrovatelné do pracovních procesů než dříve. K tomu jsou zapotřebí rozhraní v řídicích systémech, která dovolí rychle a za přijatelnou cenu tyto roboty přizpůsobit příslušné aplikaci. Aby je bylo možné rychle zařadit, popř. vyměnit, a tím redukovat celkové trvání pracovního procesu, jsou potřebné multifunkční nástroje. Nezbytné vysoké pružnosti lze dosáhnout funkčními opatřeními v řízení PC, předřazenou simulací a normalizovanými stavebními díly. Kromě uživatelsky příznivé programovatelnosti a obsluhy disponují řídicí systémy dalšími přednostmi, jako je možnost vzájemně propojovat moduly, otevřená architektura řídicího systému a sběrnicová technika. Roboty se nyní maximálně přizpůsobují požadavkům zákazníků a stávají se plně integrovanou částí výrobního nebo procesního systému.

4. Aktuální trendy v systémové periferii
Uživatelé robotů vyžadují stále menší stavební díly a moduly při současně vyšších výkonech a rozsáhlejší funkčnosti. V závislosti na aplikacích je také požadováno vyšší zatížení, lepší přesnost, větší rychlost, síla a momenty funkčních částí atd. Tento trend vede k pokračující specializaci.

V systémové periferii směřuje trend ke stavebním dílům a modulům, které je možné kompletně koupit, což zjednodušuje jejich výměnu a redukuje nároky na skladovací prostory (zvláště při malých sériích). Promyšleným inženýrinkem získává uživatel robotizovaných systémů čas zkrácením doby projektových a přípravných prací, instalace a uvádění do provozu. To je důležité při vzrůstající potřebě přenosu znalostí, poradenství pro uživatele a zaškolování ze strany dodavatele. Tato rozsáhlá podpora uživatelů v současné době patří k samozřejmým službám, které mají být poskytnuty včas a nejlépe předem.

Pro zaručení zvyšující se produktivity při zachování vysoké kvality je jako součást výrobního procesu v narůstající míře využívána senzorika a průmyslové zpracování obrazu. Těmito technikami se propojují funkce pohonů, jejich řízení, hlídání a programování do jednoho aktivního systému, který je možné provozovat kdykoliv s maximálním stupněm využití u uživatele.

5. Závěr
Podle zahraničních odborníků lze v příštích letech i nadále očekávat velké roční přírůstky produkce robotů ve výši asi 15 %. Například firma ABB instalovala na celém světě zatím více než 60 000 robotů a výrobce Kuka dodal v roce 1997 celkem 4 000 těchto robotů. Japonský koncern Fanuc prodal v roce 1998 dokonce 8 000 robotů; celkový rozsah dosavadních dodávek tedy činí více než 70 000 robotů. Jestliže před pěti lety stál robot o nosnosti 6 kg v průměru 100 000 DEM, pohybuje se jeho nynější cena kolem 50 000 DEM, přičemž nové roboty jsou rychlejší a přesnější.

Pozoruhodnou novinkou jsou manipulátory pracující na jiném, netradičním kinematickém principu „hexapod“. Vystavily je na průmyslovém veletrhu v Hannoveru firmy ABB (obr. 4) a Fanuc. Elektricky poháněná manipulační ramena jsou vzájemně spojena přes šest pohybových os a vysouvání a vtahování těchto „nohou“ mění polohu manipulačních dílů a umožňuje šestiosový pohyb. Tento manipulační systém pracuje s vysokou reprodukovatelností pohybu ±0,1 mm, je prostorově a energeticky úsporný a poměr nosnosti k vlastní hmotnosti je 1 : 1,7 (srovnání s obvyklými typy kloubových robotů – tento poměr je 1 : 10).

Literatura:

[1] Robotik + Automation. Fachgemeinschaft VDMA, 1998/99, s. 1–75.

[2] Den Wettbewerb abgehängt. Roboter Automation, 1997, s. 42–46.