רובוטים תעשייתיים בייצור מודרני - סוגים והתקנים

רובוטים תעשייתיים נמצאים בשימוש נרחב כיום בייצור אנושי. הם משמשים כאחד האמצעים היעילים ביותר למיכון ואוטומציה של פעולות הובלה ומטען, כמו גם תהליכים טכנולוגיים רבים.

ההשפעה החיובית של הכנסת רובוטים תעשייתיים מורגשת בדרך כלל בו-זמנית מכמה צדדים: פריון העבודה עולה, איכות המוצר הסופי משתפרת, עלויות הייצור יורדות, תנאי העבודה לאדם משתפרים ולבסוף, המעבר של מפעל מהעולם. הקלה מאוד על שחרור של מוצר מסוג אחד באחר.

עם זאת, על מנת להשיג השפעה חיובית כה נרחבת ורב-גונית של הכנסת רובוטים תעשייתיים על ייצור ידני שכבר פועל, יש צורך לחשב מראש את העלויות המתוכננות לתהליך היישום עצמו, עבור מחיר הרובוט, וכן גם לשקול אם מורכבות הייצור והתהליך הטכנולוגי שלך בדרך כלל מתאימה לתוכנית המודרניזציה שתסייע בהתקנת רובוטים תעשייתיים.

למעשה, לפעמים הייצור בהתחלה כל כך פשוט עד שהתקנת רובוטים פשוט לא מעשית ואפילו מזיקה. כמו כן, יידרש כוח אדם מוסמך להקמה, תחזוקה, תכנות רובוטים ובתהליך העבודה - מכשירי עזר וכדומה. חשוב לקחת זאת בחשבון מראש.

כך או אחרת, פתרונות רובוטיים בלתי מאוישים בייצור הופכים יותר ויותר רלוונטיים כיום, ולו רק בגלל שההשפעה המזיקה על בריאות האדם מצטמצמת. נוסיף כאן את ההבנה שמחזור העיבוד וההתקנה המלא נעשה מהר יותר, ללא הפסקות להפסקות עשן וללא טעויות הגלומות בכל ייצור שבו פועל אדם חי במקום רובוט. הגורם האנושי, לאחר הקמת הרובוטים והתחלת התהליך הטכנולוגי, כמעט ולא נכלל.

כיום, העבודה הידנית מוחלפת ברוב המקרים בעמל של מניפולטור רובוטי: אחיזת הכלים, קיבוע הכלים, החזקת חלקי העבודה, הזנה לאזור העבודה. מגבלות מוטלות רק על ידי: קיבולת עומס, אזור עבודה מוגבל, תנועות מתוכנתות מראש.

הרובוט התעשייתי מסוגל לספק:

• פרודוקטיביות גבוהה הודות למיצוב מהיר ומדויק; יעילות טובה יותר, מכיוון שאין צורך לשלם משכורות לאנשים שהוא מחליף, מספיק מפעיל אחד;

• איכות גבוהה - דיוק בסדר גודל של 0.05 מ"מ, סבירות נמוכה לנישואין;

• בטיחות לבריאות האדם, למשל, בשל העובדה כי בעת צביעה, מגע אנושי עם צבעים ולכות אינו נכלל כעת;

• לבסוף, אזור העבודה של הרובוט מוגבל בהחלט ודורש תחזוקה מינימלית, גם אם סביבת העבודה אגרסיבית מבחינה כימית, החומר של הרובוט יעמוד בפני השפעה זו.

מבחינה היסטורית, הרובוט התעשייתי הראשון המוגן בפטנט שוחרר בשנת 1961 על ידי Unimation Inc עבור מפעל ג'נרל מוטורס בניו ג'רזי. רצף הפעולות של הרובוט מתועד בצורה של קוד על תוף מגנטי ומבוצע בקואורדינטות כלליות. לביצוע פעולות, הרובוט משתמש במגברים הידראוליים. טכנולוגיה זו הועברה מאוחר יותר ל-Kawasaki Heavy Industries היפנית ול-Gast, Keen ו-Nettlefolds האנגלית, וכך התרחב במידת מה ייצור הרובוטים על ידי Unimation Inc.

עד 1970, אוניברסיטת סטנפורד פיתחה את הרובוט הראשון שדמה ליכולות של זרוע אנושית בעלת 6 דרגות חופש, שנשלט על ידי מחשב ובעל כוננים חשמליים. במקביל מפתחת אותו חברת נאצ'י היפנית. KUKA Robotics הגרמנית תדגים את הרובוט Famulus שישה צירים בשנת 1973, ו-ABB Robotics השוויצרית תתחיל למכור כעת את הרובוט ASEA, גם הוא בעל שישה צירים מונע אלקטרו-מכני.

בשנת 1974, החברה היפנית Fanuc הקימה ייצור משלה. בשנת 1977 יוצר הרובוט הראשון של יאסקווה.עם התפתחות טכנולוגיית המחשוב, רובוטים מוכנסים יותר ויותר לתעשיית הרכב: בתחילת שנות ה-80 השקיעה ג'נרל מוטורס ארבעים מיליארד דולר ביצירת מערכת אוטומציה משלה במפעל.

בשנת 1984, Avtovaz המקומית תרכוש רישיון מ-KUKA Robotics ותתחיל לייצר רובוטים עבור קווי הייצור שלה. כמעט 70% מכלל הרובוטים בעולם, עד 1995, יהיו ביפן, השוק המקומי שלה. בדרך זו, רובוטים תעשייתיים יתבססו סוף סוף בתעשיית הרכב.

איך ייצור רכב עובר ללא ריתוך? אין סיכוי. אז מסתבר שכל תעשיות הרכב בעולם מצוידות במאות מתחמי ריתוך רובוטיים. כל רובוט תעשייתי חמישי עוסק בריתוך. הדרישה הבאה היא מעמיס רובוטי, אבל קשת ארגון וריתוך נקודתי קודמים.

שום ריתוך ידני לא יכול להתאים לאיכות התפר ולמידת בקרת התהליך עם רובוט מיוחד. מה לגבי ריתוך לייזר, כאשר ממרחק של עד 2 מטרים באמצעות לייזר ממוקד, התהליך הטכנולוגי מתבצע בדיוק של 0.2 מ"מ - הוא פשוט בלתי ניתן להחלפה בבניית מטוסים וברפואה. תוסיפו לזה את האינטגרציה עם מערכות דיגיטליות CAD / CAM.

לרובוט הריתוך שלוש יחידות הפעלה עיקריות: גוף עובד, מחשב השולט בגוף הפועל וזיכרון. גוף העבודה מצויד בידית דמוית יד. לגוף יש חופש תנועה לאורך שלושה צירים (X,Y,Z), והתפסן עצמו יכול להסתובב סביב צירים אלו. הרובוט עצמו יכול לנוע לאורך המדריכים.

אף מתקן ייצור מודרני לא יכול להסתדר בלי פריקה וטעינה, ללא קשר לגודל ומשקל המוצרים. הרובוט יתקין באופן עצמאי את חומר העבודה במכונה, ואז יפרוק וימקם אותו. רובוט יכול לקיים אינטראקציה עם מספר מכונות בו זמנית. כמובן שלא ניתן שלא להזכיר בהקשר זה את העמסת המזוודות בשדה התעופה.

רובוטים כבר מאפשרים להפחית את עלויות כוח האדם למינימום. לא מדובר רק בפונקציות פשוטות כמו ניקוב או תפעול תנור. רובוטים מסוגלים להרים יותר משקלים בתנאים הרבה יותר קשים, תוך שהם לא מתעייפים ומבזבזים פחות זמן משמעותית ממה שאדם חי היה עושה.

בבתי יציקה ובנפחים, למשל, התנאים קשים מאוד לאנשים באופן מסורתי. סוג זה של ייצור נמצא במקום השלישי לאחר פריקה וטעינה מבחינת רובוטיזציה. זה לא מקרי שכמעט כל בתי היציקה האירופיים מצוידים כיום במערכות אוטומטיות עם רובוטים תעשייתיים. עלות הטמעת רובוט עולה לארגון מאות אלפי דולרים, אך לרשותו עומד קומפלקס גמיש מאוד, אשר יותר מפיצוי.

לייזר רובוטי ו חיתוך פלזמה לשפר קווים מסורתיים עם לפידי פלזמה. חיתוך תלת מימדי וחיתוך פינות וקורות I, הכנה לעיבוד נוסף, ריתוך, קידוח. בתעשיית הרכב, הטכנולוגיה הזו היא פשוט שאין לה תחליף, שכן יש לחתוך את קצוות המוצרים בצורה מדויקת ומהירה לאחר הטבעה ועיצוב.

רובוט אחד כזה יכול לשלב גם ריתוך וגם חיתוך.התפוקה מוגברת ע"י הכנסת חיתוך באמצעות סילון מים, המבטל חשיפה מיותרת לחום על החומר. כך, תוך שתי דקות וחצי, נחתכים כל החורים הקטנים במתכת של מכוניות הקופה של רנו Espace במפעל הרובוטי של רנו בצרפת.

בייצור של רהיטים, מכוניות ומוצרים אחרים, כיפוף צינורות רובוטי הכולל ראש עבודה שימושי כאשר הצינור ממוקם על ידי רובוט וכפוף מהר מאוד. צינור כזה יכול כעת להיות מצויד באלמנטים שונים שלא יפריעו לתהליך כיפוף המדרלים על ידי הרובוט.

שולים, קידוח וכרסום - מה יכול להיות קל יותר לרובוט, בין אם זה מתכת, עץ או פלסטיק. מניפולטורים מדויקים ועמידים מטפלים במשימות הללו ברעש גדול. אזור העבודה אינו מוגבל, מספיק להתקין ציר מורחב או מספר צירים מבוקרים, שיעניקו גמישות מצוינת בתוספת מהירות גבוהה. אדם לא יכול לעשות זאת.

תדרי הסיבוב של כלי הכרסום מגיעים לעשרות אלפי סיבובים בדקה, והשחזה של התפרים הופכת לחלוטין לסדרה של תנועות פשוטות שחוזרות על עצמן. אבל בעבר, שיוף וטיפול משטחים שוחקים נחשבו למשהו מלוכלך וכבד, וגם מזיק מאוד. העיסה מוזנת כעת באופן אוטומטי במהלך עיבוד גלגל לבד לאחר העברת החגורה השוחקת. מהיר ובטוח למפעיל.

הסיכויים לרובוטיקה תעשייתית הם עצומים, מכיוון שניתן להכניס רובוטים כמעט לכל תהליך ייצור ובכמויות בלתי מוגבלות.איכות העבודה האוטומטית היא לפעמים כל כך גבוהה עד שהיא פשוט בלתי ניתנת להשגה לידיים אנושיות. ישנן תעשיות גדולות שלמות שבהן טעויות ואי דיוקים אינם מקובלים: ייצור מטוסים, ציוד רפואי מדויק, נשק אולטרה-דיוק וכו'. שלא לדבר על העלייה בתחרותיות של מפעלים בודדים וההשפעה החיובית על כלכלתם.