Το σύγχρονο περιβάλλον της βιομηχανίας και της εφοδιαστικής αλυσίδας δέχεται καθημερινά πιέσεις για μείωση του κόστους παραγωγής, άμεση απόκριση στις αλλαγές στη ζήτηση και διασφάλιση της ποιότητας και ασφάλειας των παραγόμενων προϊόντων.
Για να ανταποκριθεί σε αυτές τις απαιτήσεις, η Ελληνική Βιομηχανία έχει υιοθετήσει ήδη από τις αρχές της δεκαετίας του 1990 την πρακτική της χρήσης ρομποτικών συστημάτων κατά την παραγωγική διαδικασία.
Με τον όρο «ρομποτικό σύστημα» περιγράφουμε ένα αυτόματο σύστημα παραγωγής που περιλαμβάνει τουλάχιστον ένα προγραμματιζόμενο, σερβοελγχόμενο ρομποτικό βραχίονα καθώς και τις βοηθητικές μηχανές και διατάξεις που απαιτούνται για την εκτέλεση συγκεκριμένης επαναλαμβανόμενης παραγωγικής διαδικασίας.
Τα ρομποτικά συστήματα χρησιμοποιούνται σήμερα από τις επιχειρήσεις σε παραγωγικές διαδικασίες μεγάλης ποικιλίας εφαρμογών στους κλάδους της βιομηχανίας τροφίμων, φαρμάκων, χημικών, μεταλλικών κατασκευών, πλαστικών, ηλεκτρονικών κτλ.
Τι προσφέρουν τα Ρομποτικά Συστήματα στην Ελληνική Βιομηχανία
• Τα βιομηχανικά ρομπότ παρέχουν ταχύτητα και ακρίβεια κινήσεως, μειώνοντας τους χρόνους παραγωγής και συμβάλλοντας έτσι στη μείωση του κόστους των παραγόμενων προϊόντων.
Μειώνονται επίσης σημαντικά οι νεκροί χρόνοι και εξασφαλίζονται αυξημένοι, σταθεροί και προβλέψιμοι ρυθμοί παραγωγής, εξασφαλίζοντας έτσι την εύρυθμη λειτουργία της παραγωγής.
• Τα ρομποτικά συστήματα δεν επηρεάζονται από παράγοντες όπως η κόπωση, οι άσχημες και επικίνδυνες συνθήκες εργασίας, επομένως εξασφαλίζουν συνέπεια στην ποιότητα του παραγόμενου προϊόντος.
• Δεδομένου ότι τα βιομηχανικά ρομπότ λειτουργούν χωρίς διακοπές, γίνεται εφικτή η κάλυψη εποχιακών εξάρσεων της ζήτησης και η διεκπαιρέωση επειγουσών παραγγελιών.
• Τα βιομηχανικά ρομπότ είναι μηχανισμοί που μπορούν να κινηθούν σε οποιοδήποτε σημείο του χώρου εργασίας τους υπό τον έλεγχο προγράμματος Η/Υ. Επομένως παρέχουν εξαιρετική ευελιξία για χειρισμό διαφορετικών προϊόντων ενώ απαιτούνται ελάχιστες ρυθμίσεις σε περιφερειακό εξοπλισμό κατά την αλλαγή από το ένα προϊόν στο άλλο. Το χαρακτηριστικό αυτό είναι ιδιαίτερα χρήσιμο στη σύγχρονη βιομηχανία που η ποικιλία των προϊόντων είναι μεγάλη, οι παρτίδες παραγωγής είναι σχετικά μικρές και εναλλάσσονται συχνά.
• Οι ρομποτικοί βραχίονες είναι μηχανισμοί που παράγονται σε σειρές παραγωγής από μεγάλους κατασκευαστικούς οίκους, επομένως είναι δοκιμασμένες και αξιόπιστες λύσεις που προσαρμόζονται στις ανάγκες της συγκεκριμένης εφαρμογής. Παράλληλα, μειώνεται σημαντικά τόσο το κόστος όσο και ο χρόνος ανάπτυξης της λύσης σε σχέση με συμβατικές αυτόματες μηχανές. Επιπλέον, οι ανάγκες συντήρησης είναι μειωμένες ενώ τα πληρέστατα διαγνωστικά μηνύματα διευκολύνουν την ταχεία αποκατάσταση βλαβών.
• Δεδομένης της προσαρμοστικότητας του ρομποτικού βραχίονα για διάφορες εφαρμογές, είναι απολύτως εφικτή η επαναχρησιμοποίησή του όταν ο κύκλος ζωής του αρχικού προϊόντος κλείσει. Επομένως παρέχεται προστασία της βασικής επένδυσης που έγινε στην αγορά του μηχανήματος γεγονός εξαιρετικά σημαντικό σήμερα που η διάρκεια ζωής κάθε προϊόντος είναι, για λόγους marketing, σχετικά σύντομη.
Πού χρησιμοποιούνται τα Ρομποτικά Συστήματα στην Ελληνική Βιομηχανία
Οι συνηθέστερες εφαρμογές ρομποτικών συστημάτων στη βιομηχανία είναι οι εξής:
• Συσκευασία και παλετοποίηση προϊόντων (π.χ. βιομηχανία τροφίμων, ποτών, χημικών)
• Συγκόλληση μεταλλικών αντικειμένων και μηχανημάτων (π.χ. έπιπλα, οχήματα)
• Βαφή επίπλων και μεταλλικών προϊόντων
• Φόρτωση και εκφόρτωση αυτομάτων μηχανών παραγωγής (π.χ. CNC, injection moulding, laser cutting, στραντζών)
• Συναρμολόγηση ηλεκτρομηχανικών και ηλεκτρονικών προϊόντων
Συσκευασία
Στη συσκευασία τα ρομποτικά συστήματα χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές εγκιβωτισμού και φόρτωσης προϊόντων σε δοχεία.
Εγκιβωτισμός
Σε εφαρμογές εγκιβωτισμού μπουκαλιών, προϊόντων αρτοποιίας αλλά και φαρμακευτικών προϊόντων, συνήθως χρησιμοποιούνται ρομπότ 2, 4 ή 6 αξόνων αρθρωτού τύπου ή τύπου SCARA, τα οποία προσφέρουν μεγάλη ταχύτητα (έως και 50 κινήσεις το λεπτό) και ευελιξία.
Η μεγάλη ταχύτητα των ρομπότ είναι δυνατό σε ορισμένες περιπτώσεις να κάνει περιττή τη χρήση διανομέων για το σχηματισμό ορόφου πριν τον εγκιβωτισμό, προσφέροντας έτσι απλότητα και ευκολία στην αλλαγή προϊόντων.
Συχνά οι ρομποτικοί βραχίονες μπορούν να συνεργάζονται με συστήματα τεχνητής όρασης (Vision) για τον εντοπισμό των προς συσκευασία προϊόντων που κινούνται πάνω σε μεταφορική ταινία.
Τυπικές εφαρμογές είναι η συσκευασία μπισκότων ή σοκολατιδίων σε πλαστικές θήκες (blisters) ή χάρτινα κουτιά. Εφαρμογές αυτού του τύπου προσφέρουν μέγιστη ευελιξία και ταχύτητα αλλαγής προϊόντος καθώς και δυνατότητες παραγωγής συσκευασιών που περιέχουν διαφόρων τύπων παρεμφερή προϊόντα (π.χ. σοκολατίδια).
Φόρτωση & αποφόρτωση προϊόντων σε δοχεία – καρότσια
Σε πολλούς κλάδους της βιομηχανίας τροφίμων και φαρμακευτικών προϊόντων είναι απαραίτητη η φόρτωση των παραγόμενων προϊόντων σε ειδικά δοχεία ή καρότσια, έτσι ώστε να υποστούν κάποιες ενδιάμεσες διεργασίες πριν την τελική συσκευασία τους. Τυπικό παράδειγμα είναι η διαδικασία αποστείρωσης με κλιβανισμό.
Στις εφαρμογές αυτές, τα ρομπότ που χρησιμοποιούνται είναι 4 ή 6 βαθμών ελευθερίας και συνήθως εφοδιάζονται με αρπάγη που συλλαμβάνει πολλά προϊόντα ταυτόχρονα, με αποτέλεσμα την αύξηση της ταχύτητας παραγωγής.
Τα ρομπότ σε τέτοιες εφαρμογές υποκαθιστούν περισσότερους του ενός ανθρώπους, εξασφαλίζοντας σταθερό ρυθμό παραγωγής και καλύτερη εκμετάλλευση του κυρίως παραγωγικού μηχανήματος, το οποίο μπορεί πλέον να λειτουργεί στη βέλτιστη ταχύτητα σχεδιασμού του, χωρίς συχνές διακοπές λόγω συσσώρευσης προϊόντων στην έξοδό του
Παλετοποίηση
Οι εφαρμογές παλετοποίησης είναι ένας χώρος όπου τα ρομπότ προσφέρουν σημαντικά πλεονεκτήματα, αφού είναι σε θέση να χειρίζονται μεγάλα και βαριά φορτία χωρίς κόπωση. Τα ρομποτικά συστήματα χρησιμοποιούνται για την παλετοποίηση χαρτοκιβωτίων, χαρτόδισκων, πλαστικών τελάρων, σακιών, κουβάδων και βαρελιών. Βρίσκουν εφαρμογές στη βιομηχανία τροφίμων, οικοδομικών υλικών, χρωμάτων, πλαστικών κ.λπ.
Τυπικά ένας ρομποτικός βραχίονας σε εφαρμογή παλετοποίησης είναι 4 ή 6 βαθμών ελευθερίας με ονομαστικό φορτίο από 100 έως 450 κιλά. Φέρει αρπάγη κατάλληλη για τη λήψη πολλών «κιβωτίων» ταυτόχρονα έτσι ώστε να αυξάνεται ο ρυθμός παραγωγής. Αξίζει να σημειωθεί ότι ένας ρομποτικός βραχίονας μπορεί να καλύπτει έως και πέντε γραμμές παραγωγής χτίζοντας ταυτοχρόνως αντίστοιχες παλέτες. Κάτι τέτοιο είναι αδύνατο για έναν κλασικό παλετοποιητή στρώσης (layer palletiser).
Ένα τυπικό ρομποτικό κύτταρο παλετοποίησης περιλαμβάνει:
• Ρομποτικό βραχίονα (συνήθως 4 αξόνων) με τον ελεγκτή του
• Αρπάγη του ρομπότ
• Σύστημα προσαγωγής κιβωτίων και διατάξεις ομαδοποίησης τους
• Αποθήκη κενών παλετών
• Ραουλοδρόμους μεταφοράς γεμάτων παλετών
• Βαγονέτο μεταφοράς ετοίμων παλετών
• Μηχανή τύλιξης παλετών (stretch wrapping)
• Σύστημα σήμανσης παλετών με ετικέτες ή RFID
• Κεντρικό πίνακα αυτοματισμού (με PLC κτλ) και το χειριστήριο
• Σύστημα ασφαλείας (φράκτης, φωτοκύτταρα ασφαλείας κτλ)
Με αυτό τον τρόπο, το ρομποτικό σύστημα μπορεί να καλύψει πλήρως την τελευταία φάση της παραγωγής, παραλαμβάνοντας έτοιμα κιβώτια και παράγοντας τελειωμένες, τυλιγμένες και σημασμένες παλέτες.
Ρομποτικά συστήματα παλετοποίησης χρησιμοποιούνται ευρύτατα στη βιομηχανία τροφίμων και ποτών, στη χημική βιομηχανία (χρώματα, ορυκτέλαια), στη βιομηχανία τσιμέντου και οικοδομικών υλικών. Επίσης είναι εφικτή η χρήση τους σε εφαρμογές αποπαλετοποιήσης σακιών, πλαστικών τελάρων ή κιβωτίων για τροφοδοσία παραγωγικών μηχανών (π.χ. τροφοδοσία πρώτης ύλης πλαστικών).
Συγκόλληση
Ο ρομποτικός βραχίονας (έξι βαθμών ελευθερίας) φέρει στο άκρο του εργαλείο συγκόλλησης (συγκολλητικό πυρσό MIG ή TIG) το οποίο μετακινεί κατάλληλα ώστε να συγκολλήσει τα προς κατεργασία τεμάχια. Συνήθως χρησιμοποιείται σε εφαρμογές που απαιτείται συγκόλληση σε τρεις διαστάσεις (π.χ. μεταλλικά έπιπλα, τμήματα οχημάτων ή μηχανημάτων, δοχεία, λέβητες). Σε επίπεδες συγκολλήσεις προτιμούνται απλούστερα μηχανήματα.
Ο ρομποτικός βραχίονας είναι συνδεδεμένος με τη μηχανή συγκόλλησης ρυθμίζοντας μέσω προγράμματος τη λειτουργία και τις παραμέτρους της ανάλογα με το εκάστοτε κατεργαζόμενο τεμάχιο και τον εκτελούμενο τύπο συγκόλλησης (ανεβατό, κατεβατό κ.λπ.). Σε ειδικές περιπτώσεις είναι εφικτή η παρακολούθηση και καταγραφή των παραμέτρων συγκόλλησης κατά τη διάρκεια της παραγωγής, για λόγους πιστοποίησης της ποιότητας της συγκόλλησης.
Συχνά στο ρομποτικό κύτταρο περιλαμβάνονται μηχανισμοί ενός, δύο ή τριών βαθμών ελευθερίας (αξόνων) για την περιστροφή και κατάλληλη τοποθέτηση του προς συγκόλληση τεμαχίου. Οι μηχανισμοί αυτοί ελέγχονται από τον ελεγκτή του ρομποτικού βραχίονα και μπορούν να κινούνται σε συγχρονισμό με αυτόν.
Ρομποτικά συστήματα συγκόλλησης χρησιμοποιούνται στην αυτοκινητοβιομηχανία, τις μεταλλικές κατασκευές, την κατασκευή οχημάτων και μηχανημάτων.
Προσφέρουν βέλτιστη ακρίβεια και ταχύτητα συγκόλλησης ενώ εξασφαλίζουν άριστη και σταθερή ποιότητα του παραγόμενου προϊόντος και μείωση των νεκρών χρόνων.
Επίσης, λόγω της καλής όψης της συγκόλ¬λησης, μειώνεται ο απαιτούμενος χρόνος διορθώσεων και φινιρίσματος (τροχίσματος) του προϊόντος.
Κοπή
Ο ρομποτικός βραχίονας (συνήθως έξι βαθμών ελευθερίας) φέρει στο άκρο του εργαλείο κοπής (κεφαλή PLASMA, LASER, ή WATER JET) την οποία μετακινεί κατάλληλα ώστε να κόψει τμήματα από το προς κατεργασία τεμάχιο. Συνήθως χρησιμοποιείται σε εφαρμογές που απαιτείται κοπή σε τρεις διαστάσεις (π.χ. κοπή τμημάτων από πλαστικούς προφυλακτήρες αυτοκινήτων). Σε επίπεδες κοπές προτιμούνται απλούστερα σερβο¬ελεγχόμενα μηχανήματα.
Ο ρομποτικός βραχίονας είναι συνδεδεμένος με τη μηχανή κοπής ρυθμίζοντας μέσω προγράμματος τη λειτουργία και τις παραμέτρους της ανάλογα με το εκάστοτε κατεργαζόμενο τεμάχιο. Ρομποτικά συστήματα κοπής προσφέρουν βέλτιστη ακρίβεια και ταχύτητα κοπής, ενώ εξασφαλίζουν άριστη και σταθερή ποιότητα του παραγόμενου προϊόντος. Ρομποτικά συστήματα κοπής χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία πλαστικών, μεταλλικών κατασκευών, επίπλων καθώς και σε εφαρμογές επεξεργασίας τροφίμων (κοπή προϊόντων κρέατος).
Βαφή
Ο ρομποτικός βραχίονας (συνήθως έξι βαθμών ελευθερίας) φέρει στο άκρο του εργαλείο βαφής (υγρής ή ηλεκτροστατικής) το οποίο μετακινεί κατάλληλα ώστε να βάψει το προς κατεργασία τεμάχιο.
Ο ρομποτικός βραχίονας ελέγχει τις παραμέτρους του εργαλείου βαφής (π.χ. αναλογία αέρα-χρώματος, πλάτος δέσμης κ.λπ.) ρυθμίζοντας μέσω προγράμματος τη λειτουργία του, ανάλογα με το εκάστοτε κατεργαζόμενο τεμάχιο. Συχνά επίσης στο ρομποτικό σύστημα περιλαμβάνονται διατάξεις αυτόματης εναλλαγής χρωμάτων, ανάμειξης χρωμάτων δύο συστατικών, αυτόματου καθαρισμού του εργαλείου βαφής κ.λπ. Με κατάλληλη επιλογή εξοπλισμού, είναι εφικτή η χρήση υδατοδιαλυτών χρωμάτων ή χρωμάτων διαλύτη. Αξίζει να σημειωθεί ότι τα ρομπότ βαφής για χρώματα διαλύτη πρέπει να είναι ειδικού αντιεκρηκτικού τύπου.
Σήμερα η χρήση ρομπότ για βαφή στην αυτοκινητοβιομηχανία, τη βιομηχανία μεταλλικών κατασκευών και τη βιομηχανία επίπλων είναι ιδιαίτερα διαδεδομένη. Τα ρομποτικά συστήματα βαφής προσφέρουν ευελιξία, βέλτιστη ακρίβεια και ταχύτητα, οικονομία υλικού βαφής, ενώ εξασφαλίζουν άριστη και σταθερή ποιότητα του παραγόμενου προϊόντος.
Φόρτωση & Αποφόρτωση μηχανών παραγωγής
Η φόρτωση και εκφόρτωση αυτομάτων μηχανών παραγωγής (π.χ. CNC, injection moulding, laser cutting, CNC στραντζών) είναι μια συνηθισμένη χρήση των ρομποτικών συστημάτων. Σε εφαρμογές αυτού του τύπου χρησιμοποιούνται ρομπότ 3, 4 ή 6 βαθμών ελευθερίας καρτεσιανής ή αρθρωτής γεωμετρίας.
Συχνά ένα ρομπότ, κινούμενο σε γραμμική σερβοελεγχόμενη τροχιά, μπορεί να εξυπηρετεί περισσότερες μηχανές. Σε πολλές περιπτώσεις το ρομπότ είναι αναρτημένο σε βάση πάνω από τη μηχανή ώστε να είναι ελεύθερος ο χώρος προσπέλασης του χειριστή για ρυθμίσεις της μηχανής και αλλαγή ιδιοσυσκευών.
Σε αυτό τον τύπο εφαρμογών, το ρομπότ προσφέρει ακρίβεια στην τοποθέτηση του προς κατεργασία τεμαχίου και μειώνει σημαντικά το χρόνο αλλαγής τεμαχίου, εξασφαλίζοντας τη βέλτιστη αξιοποίηση της κύριας μηχανής παραγωγής μέσω της μείωσης των νεκρών χρόνων.
του Αναστασίου Σταθόπουλου, Μηχανολόγου Μηχανικού MSc, Επιχειρησιακού Διευθυντή της ΖΗΝΩΝ Αυτοματισμοί ΑΒΕΤΕ
Αναρτήσεις
