Jak wybrać robota przemysłowego? Przewodnik

 

Zakup robota przemysłowego to nie tylko wybór producenta i udźwigu. Robot powinien być dopasowany do konkretnego procesu, przestrzeni roboczej, rodzaju detalu i wymaganej wydajności.

Źle dobrany robot przemysłowy może być zbyt wolny, mieć niewystarczający zasięg albo nie zapewniać odpowiedniej dokładności. Z kolei przewymiarowane rozwiązanie może niepotrzebnie zwiększyć koszt inwestycji.

Jak więc wybrać robota przemysłowego, który będzie odpowiedni dla konkretnej produkcji?

Najpierw określ zastosowanie

Pierwszym krokiem nie powinien być wybór marki robota, ale określenie zadania, które ma wykonywać.

Robot może być wykorzystywany między innymi do:

• paletyzacji,
• spawania,
• obsługi maszyn CNC,
• montażu,
• pakowania,
• sortowania,
• przenoszenia detali,
• klejenia,
• malowania,
• kontroli jakości.

Każda z tych aplikacji stawia przed robotem inne wymagania.

Robot do paletyzacji będzie potrzebował dużego udźwigu i odpowiedniego zasięgu. W przypadku montażu ważniejsza może być dokładność oraz dynamika ruchu.

Udźwig robota – nie tylko masa detalu

Jednym z podstawowych parametrów jest udźwig.

Nie należy jednak przyjmować, że jeżeli detal waży 15 kg, wystarczy robot o udźwigu 15 kg.

Robot musi przenosić również chwytak, oprzyrządowanie i ewentualne dodatkowe elementy.

Przykładowo:

detal – 15 kg
chwytak – 5 kg
dodatkowe wyposażenie – 2 kg

Robot musi więc obsługiwać co najmniej 22 kg, a projekt powinien dodatkowo uwzględniać dynamikę ruchu oraz położenie środka ciężkości.

Dlatego dobór udźwigu powinien być wykonany na podstawie rzeczywistych warunków pracy, a nie samej masy produktu.

Zasięg – robot musi sięgnąć tam, gdzie trzeba

Drugim ważnym parametrem jest zasięg.

Robot musi być w stanie dotrzeć do wszystkich wymaganych punktów, ale jednocześnie jego przestrzeń pracy powinna być odpowiednio wykorzystana.

Przy projektowaniu stanowiska należy sprawdzić:

• miejsce pobierania detalu,
• miejsce odkładania,
• położenie maszyny,
• położenie palety,
• dostęp do oprzyrządowania,
• strefy bezpieczeństwa.

Za duży robot może zajmować niepotrzebnie dużo miejsca. Za mały może natomiast wymusić przebudowę całego stanowiska.

Ile osi powinien mieć robot?

Liczba osi zależy od wymaganej swobody ruchu.

W typowych aplikacjach przemysłowych bardzo często stosuje się roboty sześcioosiowe, które zapewniają dużą swobodę orientacji narzędzia.

Do prostszych zadań mogą być odpowiednie roboty o innej kinematyce, np. SCARA, delta czy roboty kartezjańskie.

Nie zawsze więcej osi oznacza jednak lepsze rozwiązanie.

Jeżeli robot ma wykonywać szybkie pobieranie i odkładanie produktów, prostsza konstrukcja może okazać się bardziej efektywna i ekonomiczna.

Prędkość i czas cyklu

Jeżeli robot ma pracować w produkcji wielkoseryjnej, bardzo ważny jest czas cyklu.

Należy sprawdzić nie tylko maksymalną prędkość poszczególnych osi, ale przede wszystkim rzeczywisty czas wykonania całej operacji.

Na cykl wpływają między innymi:

• trajektoria,
• masa ładunku,
• przyspieszenie,
• sposób pobierania detalu,
• dokładność pozycjonowania,
• praca chwytaka,
• komunikacja z maszyną.

Robot może mieć bardzo wysoką dynamikę, ale jeżeli większość czasu zajmuje oczekiwanie na maszynę lub podanie detalu, sama szybkość robota nie zwiększy wydajności całego procesu.

Dokładność i powtarzalność

W przypadku wielu aplikacji istotna jest również powtarzalność pozycjonowania.

Ma ona znaczenie szczególnie przy:

• montażu,
• spawaniu,
• obsłudze maszyn,
• klejeniu,
• dozowaniu,
• precyzyjnym odkładaniu elementów.

Warto jednak pamiętać, że sama specyfikacja robota nie gwarantuje dokładności całej aplikacji.

Na efekt wpływają również konstrukcja stanowiska, sztywność oprzyrządowania, chwytak, sposób mocowania detalu i warunki pracy.

Jakiego producenta wybrać?

Na rynku działa wielu producentów robotów przemysłowych. Przy wyborze warto patrzeć szerzej niż tylko na cenę urządzenia.

Znaczenie mają:

• dostępność serwisu,
• dostępność części zamiennych,
• łatwość programowania,
• szkolenia,
• wsparcie techniczne,
• dostępność integratorów,
• możliwości rozbudowy systemu,
• kompatybilność z pozostałą automatyką.

Dla firmy ważne jest również to, kto będzie w stanie pomóc przy uruchomieniu i późniejszym utrzymaniu stanowiska.

Robot czy cobot?

W przypadku części zastosowań alternatywą dla robota przemysłowego może być robot współpracujący czyli cobot.

Cobot może być interesujący tam, gdzie:

• produkowane są małe serie,
• często zmienia się produkt,
• potrzebna jest elastyczność,
• dostępna przestrzeń jest ograniczona,
• człowiek ma pracować w pobliżu robota.

Nie oznacza to jednak, że cobot jest prostszą wersją każdego robota przemysłowego.

Robot klasyczny może być lepszym rozwiązaniem w aplikacjach wymagających wysokiej prędkości, dużego udźwigu lub pracy w specjalistycznych warunkach.

Nie zapominaj o chwytaku

Robot jest tylko częścią stanowiska.

Za prawidłowe pobieranie detalu odpowiada najczęściej chwytak lub inne narzędzie końcowe.

Przy jego wyborze trzeba uwzględnić:

• kształt detalu,
• masę,
• materiał,
• powierzchnię,
• temperaturę,
• sposób pobierania,
• wymaganą siłę chwytu.

W przypadku przyssawek ważne będą również właściwości powierzchni produktu. Dla elementów metalowych można wykorzystać chwytaki magnetyczne, a dla niektórych detali mechaniczne.

Bezpieczeństwo jest częścią projektu

Robot przemysłowy musi być odpowiednio zabezpieczony.

W zależności od aplikacji mogą być potrzebne między innymi:

• wygrodzenia,
• zamki bezpieczeństwa,
• kurtyny świetlne,
• skanery,
• wyłączniki awaryjne,
• odpowiedni system sterowania bezpieczeństwem.

Nie należy projektować robota jako oddzielnego urządzenia. Bezpieczeństwo powinno obejmować całe stanowisko i wszystkie przewidywane tryby pracy.

Ile kosztuje robot przemysłowy?

Cena zależy od modelu, udźwigu, zasięgu, wyposażenia oraz zastosowania.

Trzeba również pamiętać, że zakup samego robota nie oznacza jeszcze gotowego stanowiska.

Całkowity koszt może obejmować:

• robota,
• sterownik,
• chwytak,
• oprzyrządowanie,
• system bezpieczeństwa,
• wygrodzenie,
• dodatkowe czujniki,
• integrację,
• programowanie,
• instalację,
• uruchomienie,
• szkolenie.

Dlatego przy porównywaniu ofert warto sprawdzać całkowity koszt wdrożenia, a nie tylko cenę manipulatora.

Nowy czy używany robot?

W niektórych przypadkach interesującą opcją może być robot używany lub po regeneracji.

Może to obniżyć koszt wejścia w robotyzację, ale przed zakupem trzeba sprawdzić między innymi:

• rok produkcji,
• liczbę przepracowanych godzin,
• historię serwisową,
• dostępność części,
• stan przekładni i napędów,
• wersję sterownika,
• dostępność oprogramowania,
• możliwość integracji z nową automatyką.

Tańszy zakup nie zawsze oznacza tańszą inwestycję, jeżeli później pojawią się problemy z serwisem lub modernizacją.

Jak wybrać robota krok po kroku?

Najprostszy schemat wygląda następująco:

1. Określ zadanie robota.
2. Zdefiniuj masę detalu i narzędzia.
3. Określ wymagany zasięg.
4. Ustal wymagany czas cyklu.
5. Określ wymaganą dokładność i powtarzalność.
6. Sprawdź warunki pracy.
7. Dobierz chwytak i oprzyrządowanie.
8. Zaprojektuj bezpieczeństwo.
9. Porównaj producentów i dostępność serwisu.
10. Policz całkowity koszt wdrożenia.

Dopiero po wykonaniu takiej analizy warto wybierać konkretny model.

FAQ

Jaki robot przemysłowy wybrać na początek?

Nie ma jednego uniwersalnego modelu. Robot należy dobrać do procesu, przede wszystkim pod względem udźwigu, zasięgu, czasu cyklu i wymaganej dokładności.

Czy większy robot jest lepszy?

Nie. Przewymiarowany robot może być droższy, cięższy i zajmować więcej miejsca. Najlepszy jest model dopasowany do rzeczywistych wymagań aplikacji.

Czy robot przemysłowy może obsługiwać kilka maszyn?

Tak. Przy odpowiednim projekcie robot może obsługiwać kilka urządzeń, np. obrabiarek CNC. Trzeba jednak uwzględnić czas cyklu, rozmieszczenie maszyn i wymagania dotyczące transportu detali.

Robot czy cobot – co wybrać?

Robot przemysłowy zwykle lepiej sprawdzi się w szybkich i wymagających aplikacjach. Cobot może być atrakcyjny tam, gdzie najważniejsza jest elastyczność i możliwość współpracy człowieka z robotem.

Czy warto kupić używanego robota?

Może to być sposób na ograniczenie kosztów inwestycji, ale przed zakupem należy dokładnie sprawdzić stan techniczny, historię urządzenia, sterownik oraz dostępność części i serwisu.

Podsumowanie

Dobór robota przemysłowego powinien zaczynać się od procesu, a nie od marki urządzenia.

Najpierw trzeba określić zadanie, masę detalu, wymagany zasięg, czas cyklu i dokładność. Następnie należy dobrać chwytak, oprzyrządowanie, system bezpieczeństwa oraz sposób integracji z pozostałą częścią produkcji.

Dobrze dobrany robot nie musi być największy ani najbardziej zaawansowany. Powinien przede wszystkim odpowiadać rzeczywistym wymaganiom procesu i zapewniać uzasadniony ekonomicznie efekt.