Олег Фролов, менеджер по продукции Приводная техника и Роботы, компания «ОМРОН Электроникс»

В статье рассказывается о том, как с помощью автоматизации и робототехники можно увеличить производительность и сохранить гибкость процессов, улучшить качество выпускаемой продукции и обеспечить прослеживаемость на вашем производстве.

- Реклама -

Рынок стремительно переходит от массового производства к выпуску лимитированных партий товаров для конкретного заказчика. Производителям необходимо адаптировать свой производственный процесс к новой гибкой концепции, повышающей производительность и качество, учитывающей стандарты гигиены и безопасность.

В результате задача менеджмента предприятия сводится к повышению эффективности производства, уменьшению затрат, выпуску небольших партий продуктов, оптимальному использованию автоматизации, сокращению времени доставки и т.д.

Уже более 85 лет компания OMRON создает оборудование, которое помогает людям автоматизировать производственные процессы. Одним из самых оптимальных
способов увеличения эффективности производства является использование современных промышленных роботов. Компания OMRON производит следующие
типы роботов.

ДЕЛЬТА‐РОБОТЫ


Дельта‐роботы – разновидность промышленных роботов, предназначенных для оперирования легкими объектами на высокой скорости. Дельта‐робот по своей форме похож на перевернутую греческую букву «дельта», отсюда и его название. Иногда данные роботы называются еще роботами‐пауками. По своей конструкции дельта‐роботы являются параллельными роботами, имеющими более одно кинематической цепи, идущей от основания к исполнительному устройству.

Типовые дельта‐роботы имеют три поступательные и одну вращательную степени свободы. В основе движения роботов‐пауков лежат параллелограммы, которые ограничивают перемещение рабочего органа. Основание дельта‐робота монтируется над рабочей зоной, в основание встраиваются силовые приводы, к которым крепятся три рычага из композитных материалов с шарнирами посередине. В качестве приводного механизма используются линейные или вращательные двигатели. Четвертый рычаг, обеспечивающий вращательную степень свободы дельта‐робота, крепится к центру платформы‐основания. Основная сфера применения дельта‐роботов – сортировка и упаковка мелкой продукции в пищевой, медицинской, фармацевтической и электронной промышленности, где они могут осуществлять до 200 циклов в минуту. Современные дельта‐роботы имеют грузоподъемность до 15 кг и в основном отличаются производительностью (временем цикла), а также шириной и глубиной рабочей зоны.

В линейке дельта‐роботов Omron представлены три модели: Quattro 650, Quattro 800, Hornet 565. Основные технические характеристики данного модельного ряда представлены в табл. 1.

Робот Quattro – самый быстрый робот в мире, способный работать на максимальной скорости, с максимальным ускорением и исключительно высокой производительностью во всем диапазоне рабочей зоны. Кроме того, его можно оснастить системой технического зрения и синхронизировать с несколькими конвейерами для выполнения мгновенных операций Pick&Place.

Ключом к улучшенным рабочим характеристикам робота Quattro является уникальная, запатентованная вращающаяся платформа с четырьмя осями, которая предлагает значительные преимущества по сравнению с традиционными трехосными дельта‐роботами. Четвертая ось позволяет роботу вытягиваться на 30 % дальше, чем традиционные конструкции, обеспечивая большую рабочую зону, что позволяет роботу взаимодействовать с более широкими конвейерами.

Quattro является единственным дельта‐роботом, который сертифицирован USDA и изготовлен из материалов, безопасных для прямого взаимодействия с пищевыми продуктами, что делает его более гигиенически продвинутым, чем существующие на рынке роботы.

По сравнению с другими типами роботов, скорость дельта‐роботов очень высокая, а повторяемость – низкая (примерно ±0,1 мм), что обусловливает их применение
для задач фасовки и перекладки, где важна производительность, а не «микронная» точность.

Чем еще уникальны роботы OMRON серии Delta? Тем, кто знаком с робототехникой, известно о наличии дополнительного большого блока, в котором находится вся
интеллектуальная часть робота: приводы и контроллер. Отличительной особенностью роботов Omron является их компактность благодаря тому, что контроллер встроен уже в самого робота, в буквальном смысле спрятан на «спине» и совершенно не мешает производственным процессам.

Сверхкомпактная система управления и встроенные усилители позволяют более рационально использовать площадь рабочего пространства, а также упростить процесс установки.

Архитектура OMRON имеет много преимуществ по сравнению с традиционными решениями других игроков рынка робототехники. Всего один контроллер
SmartController EX позволяет управлять группой до четырех роботов, а промышленный ПК для системы технического зрения IPC Vision System может обеспечивать одновременную работу 8 камер для широкого спектра задач – от определения координат изделия до автоматической инспекции.

SCARA‐РОБОТЫ


Высокопроизводительные роботы SCARA предназначены для механической сборки, сортировки, перемещения материала, тестирования и инспекции, упаковки,
обслуживания станков, завинчивания и выполнения других операций, требующих быстрых и точных перемещений.

Модельный ряд роботов OMRON SCARA: Cobra 450, Cobra 500, Cobra 650, eCobra 600, eCobra 800, eCobra 800 Inverted. Данные роботы отличаются размерами рабочей зоны, производительностью и применяются в задачах, где требуется высокая повторяемость. Это 4‐осевые роботы, которые по сравнению с другими типами роботов, являются самыми точными (повторяемость – ±0,015 мм). Высокая повторяемость роботов Cobra обеспечивает стабильную работу на высокой скорости и эффективность.

Технические характеристики данного модельного ряда представлены в табл. 2.


В моделях eCobra все усилители и средства управления полностью встроены в конструкцию робота для максимальной экономии ценного пространства и снижения
затрат на проектирование и установку. Контроллеры OMRON являются мировыми лидерами по производительности, пользовательскому интерфейсу и возможностям.

Роботы SCARA, как правило, дешевле, компактнее и легче в установке, чем дельта‐роботы. Они также способны прикладывать большее усилие к оси Z, например для задач вставки, крепления или сборки.

ШАРНИРНЫЕ 6‐ОСЕВЫЕ РОБОТЫ


Шестикоординатный робот Viper – высокопроизводительная модель с шарнирными сочленениями; отлично подходит для выполнения сборки, перемещения материалов, упаковки, обслуживания станков и многих других операций, требующих скорости и точности в рабочем диапазоне 650 мм или 850 мм. В линейке OMRON представлены две основные модели – это Viper 650 и Viper 800. Они обладают высокой повторяемостью (±0,02 мм), средней скоростью и грузоподъемностью до 5 кг, а также, по сравнению с другими типами роботов, максимальной степенью свободы: робот может работать, поворачиваясь на 360° вокруг своей оси. Эти уникальные роботы, имея возможность работать в трехмерном пространстве, могут выполнять много операций, заменяя до 10 человек на различных участках.

Так какие роботы лучше? На каком из них остановить свой выбор?

В табл. 3 представлены три основные характеристики роботов: скорость, точность и степень свободы, которые нужно учитывать, принимая решение о приобретении робота, который подойдет именно вашему производству.

ПРЕИМУЩЕСТВА ПРИ ВНЕДРЕНИИ РОБОТОВ НА ПРОИЗВОДСТВЕ

В табл. 4 в качестве примера представлены сравнительные данные, показывающие неоспоримые преимущества, которые получает производитель, установивший
робота на участке укладки продукции.


Внедрение роботов на такие производственные участки, как упаковка, укладка, фасовка, сортировка, также имеет целый ряд преимуществ:
• высокая производительность;
• контроль брака и качества продукции, отгруженной покупателю;
• обеспечение должного уровня гигиены производства;
• сокращение затрат на единицу продукции;
• исключение воровства;
• прослеживаемость производства (и сериализация);
• высокая гибкость и быстрая перенастройка линии под новые продукты;
• работа в экстремальных условиях производства (там,
где сложно работать человеку).

КОЛЛАБОРАТИВНЫЕ РОБОТЫ


В сегодняшнем быстро изменяющемся мире производственные предприятия сталкиваются с растущими требованиями. Фабрики во всем мире вынуждены производить большое количество мелкосерийных изделий, жизненные циклы продуктов сокращаются, рабочей силы не хватает. Чтобы оставаться конкурентоспособными, производители должны быть достаточно гибкими, чтобы справляться с быстрыми изменениями работы оборудования и линий. Одним из способов достижения этой гибкости является применение роботов, которые могут безопасно работать с людьми в одной среде.

Кобот OMRON – это роботизированное устройство, которое работает бок о бок с человеком и помогает выполнять трудные или неинтересные задачи, такие как перемещение тяжелых предметов или непрерывная монотонная работа. Результатом такой коллаборации становится повышение гибкости, качества и производительности.

Кобот OMRON отличается от классических промышленных роботов еще и своими чрезвычайно простыми и удобными программными инструментами. Данный вид
роботов доступен не только экспертам, они так же просты в использовании, как мобильный телефон. За счет «ручного» обучения кобот внедряется в производственный процесс в среднем за 1,5 часа с момента доставки. При этом он значительно дешевле стандартного промышленного робота и быстро окупается.

Линейка коботов OMRON включает в себя 4 основные модели: TM5 – 700, TM5 – 900, TM12, TM14. Основные технические характеристики данного модельного ряда
представлены в табл. 5.

Коллаборативные роботы могут применяться в широком спектре задач: комплектация и складирование готовой продукции, тестирование, контроль качества, упаковка и палетайзинг, обслуживание станков. Коботы могут поддерживать персонал в любых процессах сборки, которые зависят от точности и повторяемости.

Кобот OMRON оснащен системой технического зрения. Встроенная камера определяет объекты в широком поле обзора, а улучшающая изображение подсветка
позволяет делать это практически в любых условиях. Система технического зрения повышает надежность, стабильность, точность и включает такие функции,
как сравнение с образцом, считывание штрихкодов и классификация цветов, что гарантирует выполнение проверок, измерений и сортировки без дополнительных
усилий и затрат. Робот может распознавать контрольные точки и благодаря этому перемещаться и выполнять свои задачи без дополнительной настройки.

Для достижения гармонии между людьми и машинами требуется соответствие высочайшим стандартам безопасности. Коллаборативный робот OMRON обеспечивает высокий уровень безопасности на рабочем месте в соответствии со стандартом ISO 10218.

МОБИЛЬНЫЕ РОБОТЫ


В то время как стационарные роботы являются признанными и важными частями многих заводов и производственных предприятий, мобильные платформы станут
неотъемлемой частью вашей «Фабрики будущего».

Мобильные роботы OMRON – это полностью автономные интеллектуальные машины, которые повышают производительность, сокращают время простоя оборудования, устраняют ошибки, улучшают отслеживание материалов и позволяют сотрудникам сосредоточиться на задачах, требующих сложных человеческих навыков.

Более того, в отличие от традиционных роботизированных тележек, наши мобильные роботы используют для навигации естественные элементы производственной площадки и не требуют ее дорогостоящей модификации.

В линейке мобильных роботов OMRON представлены четыре основные модели: LD60, LD90, LD105CT, LD130CT. Основные технические характеристики данного модельного ряда представлены в табл. 6.

Мобильные роботы OMRON сканируют окружающее пространство с помощью встроенного лазера и создают карту, которая используется для навигации. При значительном изменении рабочей среды (на складах и работающих на полную мощность заводах, где часто меняется местоположение объектов, например поддонов и тележек) встроенный лазер использует дополнительный метод «определения местоположения» с помощью датчиков. Он идентифицирует лампы верхнего освещения и накладывает «карту освещения» на «карту пола». Это также позволяет мобильным роботам легко перемещаться по большим площадям складов.

Мобильные роботы серии LD имеют сертификаты безопасности. Используя встроенные лазеры и другие датчики, они обнаруживают препятствия на пути движения и, в зависимости от скорости движения, активируют аварийный останов, чтобы предотвратить столкновение с объектом.

Транспортер тележек LD105CT и LD130CT стыкуется с перемещаемыми тележками и транспортирует их из пункта погрузки в пункт выгрузки. Он может выполнять такие задачи, как пополнение запасов деталей для производственных линий, перемещение полочных стеллажей, транспортировка незавершенной продукции между производственными этапами и перемещение готовой продукции на склад. Навигация по естественным элементам позволяет транспортеру тележек самостоятельно находить путь через производственный объект, исключая потребность в его модификации. Транспортер тележек может безопасно использоваться в существующих дверных проемах и проходах, поскольку он может
обнаруживать и обходить людей, вилочные погрузчики и другие объекты на своем пути.

Концепция интеллектуальных мобильных роботов OMRON серии LD подразумевает совместную работу групп роботов (так называемых флотилий) общей численностью до 100 штук на одной производственной площадке. Бесконфликтное и эффективное взаимодействие роботов в рамках флотилии координируется программным модулем Fleet Management. Это серверное приложение запускается на аппаратной платформе Enterprise Manager, которая представляет собой сетевое устройство высотой 1U для стандартной 19‐дюймовой стойки. Система Fleet Management распределяет задания между несколькими мобильными роботами, выбирая для каждого задания наиболее подходящее устройство, управляет транспортным потоком, оптимизируя перемещение роботов, а также является узлом интеграции флотилии с информационными системами предприятия, такими как системы
класса MES, WMS и ERP.

Благодаря перечисленным выше свойствам интеллектуальные мобильные роботы OMRON LD способствуют значительному увеличению эффективности каждодневной внутрицеховой, межцеховой и внутрискладской логистики, повышению безопасности персонала, а также гибкости производства.

В Москве функционирует современная роботехническая лаборатория, открытая на базе партнера OMRON – компании «НТС‐ЭКО», где можно увидеть, как современные промышленные роботы решают задачи по упаковке, сортировке и транспортировке продукции. Здесь же вас познакомят с концепцией «Фабрики будущего», основанной на применении роботов в промышленном производстве, а также покажут и расскажут, как современные роботы способствуют повышению
конкурентоспособности предприятия. Вы сможете сами убедиться, что роботы OMRON – это просто, надежно и эффективно.

В заключение отмечу, что промышленные роботы могут применяться практически повсеместно. Уровень автоматизации сегодня достиг таких высот, что на некоторых производственных участках они могут полностью заменить человека. При этом один робот способен заменить усилия нескольких и даже десятков специалистов. Робот не будет знать отдыха и покоя, ему не нужны зарплата и отчисления в многочисленные социальные фонды, ему не нужно спать и есть. Ему не знакомы человеческие ошибки, приводящие к браку или поломке дорогостоящего инструмента и оборудования.