Павел Лебедь, генеральный директор ООО «Нью Лайн Инжиниринг»
Производители роботов и интеграторы
Состав поставки промышленного робота от любого производителя ограничивается непосредственно манипулятором, шкафом управления, оснащенным панелью оператора (переносная панель с сенсорным экраном и джойстиком, на которой можно писать и сохранять программы, управлять движениями робота, контролировать настройки робота) и базовой технической документацией.
При таком базовом наборе, единственное, на что годится робот — это махать флажком, привязанным к фланцу манипулятора на выставках, ведь манипулятор, по сути — это устройство позиционирования в пространстве. Но помимо устройства позиционирования нужно иметь то, что позиционировать! В области металлообработки это может быть либо деталь, которую робот держит в захвате (например, для загрузки/выгрузки из обрабатывающего центра), либо какой-либо инструмент для обработки: сварочная горелка, электрошпиндель для фрезерования, сопло гидроабразивной струи и т. д. А помимо этого требуется множество вспомогательных устройств: позиционер, для того чтобы вращать деталь перед роботом (если ее надо обрабатывать с разных сторон), линейные оси (рельсы, по которым с большой точностью перемещается робот при обработке длинных деталей), генераторы лазерного излучения, вытяжные системы, шлифовальные юниты, системы смены инструмента и многое другое. И, конечно, каждая технологическая система (или линия) на базе роботов должна быть оснащена ограждением и устройствами безопасности, которые не позволят человеку попасть в зону работающего робота во избежание производственных травм. Собрать из этих многочисленных компонентов работающую систему, которая выполняет какую-либо технологическую обработку по техническому заданию заказчика — это работа для специальных фирм, которых называют интеграторами роботов.
Как правило, работа интегратора не ограничивается закупкой комплектующих и электромонтажом: многие части системы приходится проектировать и делать специально под заказчика, например, различные кондукторы для закрепления деталей, приспособления для закрепления обрабатывающих инструментов на фланце роботов, а иногда и гигантские порталы, перемещающие роботов вдоль детали по нескольким осям.
Программирование готовой системы и отработка технологического цикла — это так же большая часть задачи: базовая система управления роботом не всегда предназначена для быстрого и удобного программирования, и часто требует дооснащения специальным софтом, CAM программами, постпроцессорами.
Лучшие из интеграторов добавляют в систему собственную PLC систему с HMI интерфейсом, специально разработанным для конкретного заказчика, где на отдельном сенсорном мониторе оператор может настроить параметры обработки, вид детали, запустить ту или иную программу, увидеть важные параметры системы без многочасового программирования в ISO кодах на панели управления роботом.
Поэтому, если ваша производственная задача для роботизации хотя бы немного сложнее забивания гвоздей фланцем робота, вы будете работать не с производителем робота, а с интегратором. Как правило, интеграторы работают с роботами конкретного производителя, но встречаются и такие, которые могут оснастить систему роботами по вашему запросу.
Роботизированная система ГОПС для обработки композитных авиадеталей, интегрированная «НЬЮ ЛАЙН Инжиниринг» в 2015 году.
На что нужно обратить внимание при разработке технического задания?
В первую очередь — а возможно ли осуществить эту технологическую операцию при помощи робота? Ведь роботов возможно применять далеко не всегда.
Явными признаками того, что использование роботов будет эффективным, могут служить следующие факты:
• обрабатываются множество однотипных или одинаковых изделий;
• трудоемкость ручной обработки очень высокая;
• количество брака сильно зависит от человеческого фактора;
• производство вредное или опасное для человека;
• сокращение времени обработки ведет к существенному экономическому эффекту.
Например, если ваша задача — это срезать облой после штамповки кастрюль, и каждая сэкономленная секунда на этой операции ведет к увеличению производительности предприятия на 10 % — эту задачу нужно и можно роботизировать как можно быстрее.
Если же вам нужно собрать трубопровод из множества уникальных полуштамповок, которые надо плотно подогнать друг к другу — вряд ли ваша система будет эффективной, даже если и удастся ее сделать и запрограммировать.
Технологические операции в металлообработке, которые чаще всего роботизируют:
• сварочные операции;
• фрезерование, обрезка;
• вторичная автоматизация (загрузка/выгрузка деталей из станков);
• раскрой (включая лазерный и гидроабразивный).
Обратите внимание на точность: даже самые современные дорогие роботы достигают точности позиционирования ±0,06 мм. Если же говорить про систему, в которой суммируются неточность позиционирования самого манипулятора, детали, инструмента, закрепленного на фланце, то реально достижимая точность во всей зоне обработки ±0,1..0,2 мм. Часто невозможность достичь точности, требуемой по рабочей документации на изделие, является неприятным сюрпризом при тестировании уже собранной системы. Кроме этого, робот обладает инерцией — к примеру, вместо угла робот будет описывать инструментом дугу, ощутимо замедляться перед точкой остановки и т. д.
Точки досягаемости. Если ваша деталь достаточно габаритна и обрабатывается с разных сторон, то роботу может не хватить длины манипулятора для того, чтобы достигнуть всех точек для обработки, даже если сама деталь расположена внутри зоны действия робота. К примеру, это может произойти, если требуется сварить заднюю по отношению к роботу часть детали, а горелка должна располагаться только под прямым углом к сварному шву. Формально робот дотягивается до этой точки — но если при этом требуется огибать деталь, да еще и задать определенный угол — это может стать невозможным. Оснащение системы вращающимся позиционером или линейной осью, по которой перемещается робот, позволит решить проблему, однако в любом случае попросите интегратора промоделировать обработку детали в симуляционном ПО с реальными физическими данными робота. Это позволить убедиться, что все необходимые точки достижимы.
Периферийное оборудование. Уточните в ТЗ, каким именно периферийным оборудованием должна быть оснащена роботизированная система для обеспечения ее стабильной и безопасной работы. Убедитесь, что вы четко прописали требования к качеству этого периферийного оборудования, возможности его оперативной смены и типу используемого инструмента.
Специализированная оснастка. Для закрепления детали необходимо будет разработать и изготовить специализированную оснастку, кондукторы, захваты, предназначенные для работы с конкретными изделиями. Обязательно вставьте в ТЗ чертежи изделий и укажите их особенности.
Подготовка сквозного технологического цикла для роботизации
Первым проектом по роботизации для нашей компании в 2009 году стал контракт с производителем холодильного оборудования на автоматизацию сварки основания, на который этот холодильник устанавливался. Задача была весьма стандартной: робот, кондуктор для сборки прямоугольных труб в основание, система подачи проволоки, сварочная горелка. Однако при тестировании системы выяснилось, что при сборке заготовок в кондукторе зазоры между ними могут достигать 3 мм, что крайне осложняет технологию сварки. Дойдя до участка резки труб, мы выяснили, что их режут без всяких требований к точности, практически на глазок. Тщательно разметив трубы и проконтролировав точность реза, мы с первого раза сварили идеальное основание, продемонстрировав сокращение трудоемкости примерно в 5 раз.
Поэтому при составлении ТЗ на роботизацию проведите тщательный аудит технологии, предшествующей автоматизируемой операции. Откуда там берутся заготовки? Достаточна ли повторяемость параметров этих заготовок? При проведении этого аудита есть шанс обнаружить подгоночные операции, которые являются привычными и само-собой разумеющимися для рабочих, но которые не поддаются автоматизации для робота. Обратите внимание и на повторяемость параметров закупаемых комплектующих: так на многих предприятиях службы закупки могут проигнорировать разницу в толщине стенки труб или листа, материале, из которого они сделаны, и. т.д., и разрушить тем самым с трудом отлаженную и отработанную программу робота.
Резюме
Все больше компаний оснащают свое производство роботами. Интеграторы роботизированных решений в России растут как в размерах, так и профессионально. Постепенно в России создается цивилизованный рынок интеграции роботизированных решений, участники которого действительно помогают своим клиентам внедрять роботов и повышать эффективность производства, и знание основных правил и ограничений этого рынка позволит вам максимально использовать их растущие компетенции для блага собственного производства.
