Prowadnice liniowe do zastosowań zrobotyzowanych

W celu zwiększenia wydajności produkcji inżynierowie i producenci coraz częściej wybierają rozwiązania zrobotyzowane, w przypadku których prowadnice liniowe stanowią kluczowe komponenty. Martin Ahner, szef norelem ACADEMY, omawia kwestie, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze tego typu części.

Coraz częściej roboty postrzegane są jako odpowiedź na wiele wyzwań stojących przed przemysłem produkcyjnym i maszynowym. Roboty przemysłowe stanowią kluczowy element trwającej obecnie czwartej rewolucji przemysłowej, zapewniając wyższą produktywność, przezwyciężając niedobory umiejętności personelu, zwiększając poziom automatyzacji oraz nawet wspierając walkę z pandemią poprzez umożliwienie przechodzenia na pracę zdalną większej liczbie pracowników.

Firma konsultingowa Mordor Intelligence prognozuje, że rynek robotyki wyceniony w 2019 r. na 39,72 mld USD osiągnie CAGR (skumulowany roczny wskaźnik wzrostu) na poziomie 25,38% w okresie od 2020 do 2025 r. W przeszłości roboty i zautomatyzowane maszyny były ogólnie postrzegane jako aktywa kapitałowe, charakteryzujące się wysokimi nakładami i powolnym zwrotem z inwestycji, jednak oczekuje się, że dalszy wzrost będzie generowany nie przez duże, kosztowne roboty, ale znacznie mniejsze roboty współpracujące (określane jako «coboty»). Ze względu na spadające ceny czujników, koszty komponentów i coraz większą adaptację tego typu roboty są znacznie łatwiej osiągalne przy krótszym okresie zwrotu kosztów.

Jedną z takich grup komponentów, która ma kluczowe znaczenie dla robotyki i jej przyszłych zastosowań są prowadnice liniowe i szyny profilowe. Nie trzeba dodawać, że ważne jest, aby inżynierowie starannie rozważali użycie tych komponentów i brali pod uwagę nie tylko koszty, ale i inne czynniki - od wydajności i dokładności, po trwałość i przyszłe wymagania konserwacyjne.

Odpowiedni dobór prowadnic liniowych

Samo pojęcie robotyki i korzyści wynikające z jej zastosowania są proste - w istocie realizuje ona określone zadania, pomagając uprościć powtarzające się, monotonne prace. Do przykładów można zaliczyć zarówno proste wsparcie narzędzi podnoszących, jak i pełną automatyzację procesów zapewnianą przez roboty przemysłowe.

Aby roboty mogły codzienne wykonywać tego typu zadania i poruszać się tak szybko i precyzyjnie, jak to tylko możliwe, w wielu przypadkach ich funkcjonowanie oparto o systemy prowadnic liniowych - np. roboty spawalnicze w przemyśle motoryzacyjnym wykorzystują prowadnice liniowe do dokładnego spawania części.

Wybór prowadnic liniowych zależy od zastosowania, konstrukcji maszyny, przestrzeni montażowej, środowiska pracy, obciążenia, prędkości, skoku, dokładności i wymaganej żywotności elementu.

Spośród tych czynników, przestrzeń montażowa i dokładność prawdopodobnie mają największy wpływ na wybór danego komponentu. Firma norelem oferuje kompletny pakiet rozwiązań w postaci prowadnic z szyną profilową, odpowiednich wózków, plastikowych prowadnic ślizgowych z odpowiednimi wózkami i innych elementów. Te komponenty nie odpowiadają żadnej normie DIN (tj. nie są częściami znormalizowanymi), ale są standardowymi elementami, w których wymiary są dostosowane do sąsiednich komponentów.

Klasa dokładności prowadnicy liniowej również odgrywa ważną rolę w zachowaniu łożyska podczas przemieszczania się, stanowiąc jeden z głównych elementów charakterystyki wydajności. Niezależnie od rozmiaru, napięcia wstępnego lub konfiguracji montażu, zachowanie układu równoległego pomiędzy krawędziami szyny i blokiem łożyskującym ostatecznie decyduje o precyzji ruchu systemu prowadnicy. Dokładność tego układu określa, jak blok łożyskowy będzie zachowywał się na swojej pozycji podczas przesuwania się po szynie.

Wybór niewłaściwych prowadnic liniowych może doprowadzić do odchylenia bloku łożyskowego i jego poruszania się w górę/w dół lub na boki podczas przesuwu po szynach. W przypadku rozwiązań zrobotyzowanych, gdzie dokładność ma kluczowe znaczenie, po prostu nie ma na to miejsca. Szeroki asortyment prowadnic liniowych firmy norelem występuje w różnych klasach dokładności, odpowiednich do wielu zastosowań.

Inżynierowie mogą również używać kompaktowych liniowych łożysk kulkowych dostępnych z funkcją samonastawiania lub bez niej. Standardowe wersje stalowe posiadają koszyk z tworzywa sztucznego, natomiast modele samonastawne zostały wyposażone w obudowy z tworzywa sztucznego z prowadnicami, co umożliwia korygowanie niewspółosiowości w celu kompensacji tolerancji i zapobiegania przechylaniu.

Solidne prowadnice liniowe podstawą solidnych robotów

Oprócz kwestii montażu i dokładności, inżynierowie muszą również należycie wziąć pod uwagę takie czynniki, jak żywotność, konserwacja i serwis prowadnic liniowych. Komponenty te muszą zapewniać długi i bezproblemowy okres eksploatacji w wymagających warunkach środowiska produkcyjnego w celu minimalizacji przestojów robotów.

W zależności od warunków danego środowiska należy podjąć odpowiednie środki ostrożności.

Ze względu na recyrkulację elementów tocznych prowadnice liniowe powinny znajdować się w możliwie czystym i wolnym od zanieczyszczeń środowisku. Jeśli zanieczyszczenia przedostaną się do powierzchni szyn, może to ograniczyć smarowanie elementów tocznych i tym samym wpłynąć na prędkość przesuwu i dokładność, co z kolei zakłóca całą pracę robota.

Chociaż nie da się zagwarantować czystości środowiska przez cały czas, to można jednak wyposażyć prowadnice liniowe w ulepszoną opcję smarowania, aby zwiększyć żywotność urządzeń w bardziej zanieczyszczonym środowisku. Prowadnice liniowe mogą być również chronione za pomocą obudów liniowych, takich jak oferowane przez norelem, aby zapobiec przedostawaniu się brudu i pyłu do łożysk. Aby ułatwić konserwację i serwisowanie, w obudowach znajduje się otwór serwisowy, który w razie potrzeby służy do ponownego smarowania łożysk.

Ponieważ tego typu rozwiązania stanowią stosunkowo duże inwestycje kapitałowe, ważne jest również właściwe rozmieszczenie robotów, tak aby nie zostały one narażone na niepożądane uszkodzenia lub zanieczyszczenia, które mogłyby wpłynąć na ich wydajność. Prostą, ale skuteczną metodą realizacji tego zadania jest użycie profili aluminiowych do zbudowania bariery wokół robota. Wraz z profilami aluminiowymi firma norelem oferuje pełną gamę innych elementów montażowych, takich jak osłony, uchwyty, uchwyty pałąkowe i zawiasy, które pomagają w tworzeniu optymalnych obudów.

Eliminacja przestojów

Jak już podkreślono, aby zapewnić wydajność robotów i generowanie wymaganych zwrotów z inwestycji należy wyeliminować wszelkiego rodzaju przestoje. Jest to szczególnie istotne w przypadku, gdy robot jest częścią linii produkcyjnej - wszelkie długie okresy, w których roboty nie działają, mogą zagrozić funkcjonowaniu całego zakładu.

Oprócz zastosowania ochrony robotów i prowadnic liniowych za pomocą odpowiednich obudów, skrócenie przestojów można również osiągnąć wykorzystując metody konserwacji predykcyjnej. Monitorowanie stanu maszyn i wyposażenia także pozwala uniknąć przerw w produkcji, dlatego firma norelem opracowuje standardowe komponenty, które mogą wskazywać przedwczesne zużycie, np. w elementach mocujących.

Wskazane jest również używanie komponentów, które są łatwo dostępne i osiągalne. W przypadku komponentów wykonanych na zamówienie często ich naprawa lub wymiana może być kosztowna i czasochłonna, zwłaszcza jeśli wymagają one uwagi specjalistów lub części muszą być indywidualnie zamawiane i regenerowane. Użycie standardowych komponentów zapewnia łatwy dostęp, a dostawa może być zrealizowana następnego dnia, co oznacza, że przestoje nie powinny już stanowić problemu.

Droga do zrobotyzowanej przyszłości

Roboty przemysłowe niewątpliwie stanowią przyszłość inżynierii i procesów produkcyjnych. Aby obniżyć próg wejścia, szczególnie dla małych i średnich przedsiębiorstw, koszty muszą być kontrolowane, a tworzenie i utrzymanie aktywów musi być proste i łatwe.

Dzięki standardowym komponentom i akcesoriom, takim jak prowadnice liniowe i elementy obudów, nie jest to tylko złudna nadzieja. Firma norelem dysponuje ekspertami w zakresie inżynierii zakładowej i budowy maszyn, którzy są gotowi udzielić pomocy w zakresie projektów robotyki i wymagań aplikacji.


Źródło: norelem