Ma már több, mint másfél millió robot vesz részt az ipari gyártási folyamatokban, ami korábban elképzelhetetlennek tűnt volna. De mik is azok az ipari robotok? Mikor jelentek meg és hogyan voltak képesek idáig fejlődni?
Az ipari robotok megjelenése, az ipar 4.0
Az első ipari robot megjelenése Griffith P. Taylor nevéhez fűződik, aki 1937-ben megépítette azt a daruszerű gépet, ami egyetlen motor meghajtásával képes volt fogni és mozgatni is.
1956-ban megalapították az első, robotokat gyártó vállalatot, Unimation néven. A gépek célja az volt, hogy egyik helyről a másikra szállítsák a kívánt elemeket, mindezt pedig hidraulikus egységek és koordináta rendszerek segítségével érték el.
Az Unimation számára nem igen akadtak versenytársak egészen az 1970-es évekig, amikor is számos Japán gyár jelent meg a robotika piacán.
1969-ben a Stanfordi Egyetem munkájának köszönhetően megjelent a “Stanford arm”, vagyis a Stanford gépkar. Ennek az elektromos, hat csuklóból álló robotkarnak köszönhetően lehetővé vált, hogy finomabb mozgásokra is képessé váljon az ipari gyártás automatizált folyamata.
A Stanford robotkar volt az első lépcső az ipari robotok továbbfejlesztésében, ami végül a General Motors révén PUMA néven vált ismertté, mint az első, 6-tengelyes, univerzálisan programozható ipari robot.
Az európai robotika piacán az ABB Robotics az egyik nyitó szereplő volt 1973-ban. Az első kereskedelmi forgalomba hozott, teljes egészében elektronikai mikroprocesszorral irányított robot, az IRB 6 is az ABB Robotics nevéhez fűződik.
1984-re az ABB már piacra dobta a világ leggyorsabb összeszerelési idejére képes ipari robotját, az IRB 1000-et. Ez a típus 50%-al gyorsabb mozgásra volt képes más karos robotokhoz képest, ami nagyban lerövidítette a gyártás ezen folyamatát.
1992-ben az ABB kifejlesztette az S4 vezérlőt. 2009-ben bemutatásra került a világ legkisebb, több célra is használható ipari robotja, az ABB IRB 120, mely modell a mai napig elérhető. Mindössze 25 kilogrammos össztömeggel rendelkezett, teherbírása pedig 3 kilogramm volt.
Mi is az az ipari robot?
A szakirodalomban többféle definíció létezik, azonban ezek tartalma egységesen kimondja, hogy ipari robotnak tekinthető minden olyan gép, ami:
- saját vezérlő rendszerrel rendelkezik
- programozható és újraprogramozható;szenzorokkal, vezérlővel és meghajtókkal bír
- kettő vagy annál több tengely programozásával lép működésbe;motoros vagy rögzített helyű funkciókkal rendelkezik
- ipari automatizációs célokra hozták létre
Az ipari robotok mellett léteznek szolgáltató robotok is, ezek azonban nem ipari célra, hanem jellemzően mindennapos feladatok ellátására készülnek.
Az ipari robotok típusai
Az ipar 4.0 célja, hogy lehetővé tegye a gépek és az emberek közötti kommunikációt és ezzel segítse az emberi munkát. Bemutatjuk a hat különböző ipari robot típust, mely ennek érdekében jött létre.
Az automatizált ipari gyártásban ezek a robotok más-más módon vesznek részt, ezzel segítve a gyártási folyamatok különböző fázisait is.
A csuklós robotok
A legelterjedtebb ezek közül az úgynevezett csuklós robot, ami az emberi karhoz hasonlít, csuklós kialakításának köszönhetően pedig nagy mozgástérrel rendelkezik.
Az ABB portfóliójában szereplő IRB 6640 tökéletesen mutatja be a csuklós robotok előnyeit. A csukló modulok segítségével a folyamatok testreszabhatóvá válnak, amivel jól alkalmazkodnak az egyes gyártásorok különbségeihez.
A gömb koordinátás robotok
A gömb koordinátás robotok jelentek meg először ipari alkalmazásban az automatizált gyártás kialakulása során.
Ezek a típusú ipari robotok kizárólag forgócsuklókkal rendelkeznek, amik lehetővé teszik például a műanyag fröccsöntését vagy a hegesztést.
A hengerkoordinátás robotok
A hengerkoordinátás ipari robotokat, szemben a gömb koordinátás változattal leginkább csúsztatással történő függőleges és vízszintes mozgatásra alkalmazzák.
A derékszög koordinátarendszerű robot
Ezek a programozható robotok három prizmával csatlakoznak a szerszámhoz, három forgócsukló pedig a mozgásukat segíti.
A derékszögű robotokat portál robotnak vagy x-y-z robotnak is szokták nevezni. Ezeket a típusokat képességeik révén jellemzően egyszerűbb feladatok elvégzéséhez alkalmazzák, azonban könnyen működtethető és kedvező árú megoldás sok gyártó számára.
A SCARA ipari robotok
A SCARA szó a Selective Compliance assembly Robot Arm angol kifejezésből származik, ami arra utal, hogy ezek a robotkarok X, Y és Z irányban is képesek mozogni.
A SCARA ipari robotok gyorsabbak a többi típusnál, helyigényük kisebb és könnyebben kiépíthetőek. Ilyen az ABB IRB 910 INV vagy a IRB 910 SC programozható ipari robot is.
A Delta robotok
A Delta robot olyan automatizált ipari robot, ami párhuzamos kapcsolatokból tevődik össze és egy alaphoz kapcsolódik.
A Delták jól alkalmazhatóak irányítási folyamatokhoz és gyors mozgást igénylő műveletekhez is. Gyakran használják őket szalagok mellett, ahol az azon lévő alkatrészek felvételét és továbbítását teszik lehetővé.
Az architektúrák
Az ipari robotok a típusaik mellett az architektúrák fajtája szerint is csoportosíthatóak. Ebből a szempontból megkülönböztethetünk soros és párhuzamos architektúrát alkalmazó robotokat is.
A soros architektúra a legelterjedtebb az ipari robotok között, ide tartozik a SCARA típus is. Lényege, hogy az ipari robot összeköttetések sorozatából áll, ezeket pedig motorral működtetik.
Előnye, hogy az automatizált robotokhoz képest sokkal nagyobb munkaterületen képes dolgozni, hátránya viszont, hogy a hibákat kötésről kötésre halmozza.
A másik úgynevezett párhuzamos architektúra, ahol a kötések rövidek, ezzel több merevséget adva a robot számára. Előnye, hogy a hibák ebben az esetben nem erősítik egymást, hanem az egyes kötések átlagából állnak.
A robotika napjainkban
Az utóbbi pár évben ugrásszerűen nőtt meg a programozható robotokat használó gyárak száma, mindez pedig folyamatosan emelkedik.
Az ipar 4.0 forradalomnak köszönhetően az ipari robotok a gyártási folyamatok széles skáláján elérhetővé váltak. Az utóbbi egy évtizedben pedig az olyan továbbfejlesztett változatok is teret nyertek maguknak, mint a kobotok, vagyis a kollaboratív robotok.
Az ipari automatizálás átalakítja a munkahelyeket és a monoton, ismétlődő munkát végző dolgozók helyét felváltják a több embert pótolni tudó ipari robotok.
A világ vezető robotikát használó területei Nyugat-Európa, Észak-Európa, Észak-Amerika és Délkelet-Ázsia, azonban Magyarországon is több ezer ipari robot található a gyárakban. Amíg 2010-ben még alig 200 robot volt az országban, mára már évi 1000 darab is kiépítésre kerül.
Az adatok azonban folyamatosan változnak. Amíg 2018-ban hegesztőrobotokra, forrasztási, adagolási vagy feldolgozási folyamatokra kialakított robotokra mindössze az üzembe helyezett robotok 25%-át használták, addig mára már ezekben a fázisokban is sokkal nagyobb szerephez jutnak az ipari robotok.
Ennek oka abban keresendő, hogy amíg korábban egy nehezen megfizethető, folyamatos fejlesztés alatt álló technológiáról volt szó, addig mára már egyre megfizethetőbbé válnak a megbízhatóan működő programozható robotok.
Az automatizáció elterjedésével már nem csak a gyártási folyamatokba épülnek be az ipari robotok, hanem azokba a gyártás előtti folyamatokba is, amit még mindig emberi erőforrással munkálnak meg.
Összegzés
A robotok óriási fejlődést jelentenek az ipar számára, aminek nem lehet hátat fordítani. Az automatizáció nem veszi el a munkahelyeket, csupán átalakítja azokat.
Mindezzel új pozíciókat nyit meg az alkalmazottak számára, ahol gépkezelői folyamatokban vesznek részt a korábbi, nehéz fizikai munkákkal szemben.
Az ipari robotok precíz, végtelen teherbírású megoldásainak köszönhetően egyre több piaci ágazat vált át az automatizált gyártási folyamatokra. Az utóbbi években az autóipari és elektronikai gyárak mellett megnőtt az élelmiszeripari, gyógyszer – és kozmetikai ipari gyárak automatizálása is.
Azokban az ágazatokban és munkafolyamatokban, ahol az ipari robotok nem használhatóak kizárólagosan, a kobotok veszik át a szerepet. Mindez jól mutatja, hogy ezen az úton haladva pár éven belül alapvetően átalakulnak a gyártósori szokásaink.
