Roboty SCARA – odpowiedź na wyzwania produkcyjne?
Roboty przemysłowe są dostępne w wielu różnych formach i mogą być wykorzystywane do różnych zadań. Na jednym końcu spektrum znajdują się duże maszyny zaprojektowane do podnoszenia ciężarów i szybkich procesów. W celu zapewnienia bezpieczeństwa dostęp do przestrzeni, gdzie się je wykorzystuje musi być ograniczony i ściśle kontrolowany. Na drugim końcu spektrum są roboty współpracujące – czyli tzw. coboty. Są z reguły w rozmiarach stołu warsztatowego i pracują razem z pracownikami, przejmując najczęściej zadania powtarzalne, silnie angażujące oraz te, które muszą być zrealizowane w ściśle określonych odstępach czasu.
Pomiędzy tymi dwoma skrajnościami znajdują się roboty zaprojektowane do przenoszenia ładunków o masie od kilku gramów do około 50 kg. Pozwalają one na automatyzację wielu procesów, których elementem jest wielokrotne pobieranie jakiegoś przedmiotu, przenoszenie go i umieszczanie w określonym punkcie. Ze względu na specyfiką tych zadań użytkownicy kluczowe znaczenie w tej sferze ma szybkość, dokładność i powtarzalność ruchu, jak również możliwość używania tam, gdzie zachodzi konieczność utrzymania sterylności.
W tym zakresie szeroko stosowane są roboty typu SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm).
Roboty SCARA to udoskonalona na przestrzeni lat i przystępna cenowo technologia. Urządzenia tego typu mogą być instalowane pojedynczo lub w grupach z innymi robotami SCARA lub z różnymi typami robotów, takimi jak roboty kartezjańskie, jednoosiowe i wieloosiowe (grafika 1).
Co więcej, doskonale współpracują z modułami przenośników liniowych LCMR200 firmy YAMAHA, które zapewniają elastyczny transport elementów. W przeciwieństwie do konwencjonalnych przenośników taśmowo-rolkowych, moduły te są programowane i sterowane w ten sam sposób, co inne roboty, tworząc w pełni zintegrowaną i skoordynowaną zrobotyzowaną komórkę montażową.
Bliższe przyjrzenie się najnowszym generacjom robotów SCARA pokazuje, że maszyny te są stale doskonalone by sprostać wymogom nowoczesnej produkcji.
Grafika 1. Robot SCARA w mieszanej komórce zrobotyzowanej z programowalnymi przenośnikami modułowymi.
Przewaga robotów SCARA
Na pierwszy rzut oka może wydawać się, że dzisiejsze roboty SCARA niewiele różnią się od wcześniejszych generacji. Podobnie jak w przypadku ich poprzedników, cechą charakterystyczną jest przegubowe, dwuosiowe ramię, które działa w jednej płaszczyźnie.
Podczas gdy fantastyka naukowa i wczesne coboty, takie jak Baxter, przewidywały, że w przyszłości roboty będą miały bardziej humanoidalne formy, to roboty typu SCARA okazały się niezmiennie doskonałe w naśladowaniu ruchów ludzkiego ramienia. Może się ono wysuwać i chować oraz obracać wokół osi zarówno „ramienia”, jak i „łokcia”, niezależnie i jednocześnie. Może przemieszczać się w każdy punkt w obrębie obszaru wyznaczonego przez maksymalne rozprostowanie obu segmentów, a także sięgać do wnętrza obudów.
Dzięki tej elastyczności roboty SCARA mogą wykonywać szeroki zakres operacji, takich jak przenoszenie obiektów z jednego miejsca w drugie, pobieranie i umieszczanie lub pozycjonowanie elementów w zespołach oraz wykonywanie takich procesów, jak wkręcanie śrub, dozowanie i grawerowanie.
Ponad tę duży zakres funkcjonalności, za zastosowaniem robotów typu SCARA przemawia duża dokładność i precyzja tej konstrukcji. Dzięki temu mogą realizować wymagające zadania przemysłowe z dużą powtarzalnością.
Rodzina przystępnych cenowo, wysokowydajnych robotów SCARA YAMAHA YK-XE, została stworzona z myślą o realizacji zadań wymagających przenoszenia elementów o masie od 4 kg do 10 kg. W jej zakres wchodzą modele o wysokiej powtarzalności nawet osiągającej zakres ±0,01 mm w osiach X, Y i Z oraz ±0,01° w ruchu obrotowym. Wyjątkiem jest model YK710XE o największej długości ramienia w rodzinie, sięgającej 710 mm, charakteryzuje się powtarzalnością ±0,02 mm w osiach X i Y.
Dokładność i precyzja tych robotów pozwala na wykorzystanie ich np. zadaniach pozycjonowanie drobnych elementów mechanicznych takich jak małe sprężyny lub czy podkładki, lub oraz do pobierania i umieszczania elementów elektronicznych montowanych powierzchniowo. Ich udźwig pozwala również na wykorzystanie ich do przenoszenia lub montażu cięższych elementów, takich jak części samochodowe.
Roboty te pozwalają zatem na przekształcenie prozaicznych i powtarzalnych zadań w procesy, które mogą pomóc firmom decydującym się na inwestycję wyróżnić się na tle konkurencji. Urządzenia pracują bowiem nie tylko szybciej, ale i dłużej i z mniejszą liczbą błędów niż ludzie, dzięki czemu umiejętności człowieka – niezwykła zręczność, rozwiązywanie problemów, kreatywność – mogą być wykorzystane z większym pożytkiem gdzie indziej.
Kontrola ruchu
Najnowsza generacja robotów Yamaha YK-XE SCARA została zaprojektowana z nowym, lżejszym zespołem głowicy oraz ulepszonym sterowaniem ruchem. Zapewnia to większe przyspieszenie i redukcję wibracji. Strategie sterowania opracowane przez firmę YAMAHA dla robotów SCARA automatycznie optymalizują przyspieszenie liniowe i kątowe, biorąc pod uwagę orientację ramienia i bezwładność ładunku, aby ograniczyć maksymalny moment obrotowy, zapobiec nadmiernym wibracjom i poprawić sterowność. Pomaga to nie tylko zminimalizować czas cyklu, ale także zmniejszyć naprężenia mechaniczne, a to przekłada się na większą niezawodność.
System wizyjny robota
Dzięki precyzyjnemu sterowaniu ruchem roboty SCARA zwiększają produktywność w wielu procesach przemysłowych. Zintegrowanie systemu wizyjnego dodatkowo rozszerza zakres zastosowań maszyny, umożliwiając takie funkcje, jak śledzenie przenośnika, wykrywanie położenia i kompensacja położenia w celu zwiększenia dokładności procesów. Jest to szczególnie istotne w zadaniach takich jak nakładanie kleju lub masy uszczelniającej na krawędzie zespołu lub naklejanie etykiet na elementy, które mogą być nieregularnie rozmieszczone na podłożu.
System wizyjny RCXiVY2+ firmy YAMAHA (grafika 2) składa się z karty wizyjnej, karty oświetleniowej oraz karty śledzącej, które są zainstalowane w wieloosiowym kontrolerze robota serii RCX3. W ten sposób w programie robota połączono zarządzanie sterowaniem robotem, przetwarzanie obrazu, sterowanie oświetleniem oraz przetwarzanie danych potrzebnych do śledzenia przenośnika, co znacznie skraca czas konfiguracji sprzętu.
Grafika 2. Robot SCARA wyposażony w kamerę systemu wizyjnego iVY2+.
System RCXiVY2+ posiada nową funkcję wykrywania skupisk, która umożliwia rozpoznawanie elementów od dwóch do dziesięciu razy szybciej niż stosowana wcześniej technika wykrywania krawędzi. Umożliwia to robotom wykrywanie, pobieranie i szybkie liczenie wielu przedmiotów o nieokreślonym kształcie i rozmiarze, takich jak artykuły spożywcze i odzież.
Oprogramowanie do programowania
Aby ułatwić konfigurację pojedynczego robota lub gniazda montażowego, dostawca oferuje bogate w funkcje narzędzia programowe, które ułatwiają i przyspieszają programowanie oraz konfigurację robota. Środowisko RCX-Studio 2020 firmy YAMAHA dostarcza narzędzia ułatwiające zarządzanie robotami od konfiguracji do konserwacji i kreatory do automatycznego generowania przykładowych aplikacji. Te gotowe do użycia szablony pomagają łatwo zaprogramować typowe czynności, takie jak pobieranie i układanie, paletyzowanie i śledzenie przenośników w tym procesy z wykorzystaniem wizji bez konieczności pisania poleceń.
Dostępne są również takie narzędzia, jak emulator, kalkulator czasu cyklu i śledzenie w czasie rzeczywistym, a kolejną nową funkcją jest symulator 3D, który umożliwia sprawdzanie, usuwanie błędów i optymalizację programów w trybie offline. Narzędzia dostępne w symulatorze obejmują wyświetlanie trajektorii, które umożliwia operatorom ocenę ruchów robota, oraz testy pomagające uniknąć kolizji z innymi robotami lub urządzeniami peryferyjnymi. Oprogramowanie umożliwia symulację ruchów czterech robotów i inspekcję z wielu punktów widzenia. Korzystając z symulatora, można szybko ustalić pozycje robotów, kolejność działań i optymalne ustawienia prędkości, zanim rozpoczną się prawdziwe prace. Pozwala to zredukować liczbę rzeczywistych prób i błędów, zwłaszcza w przypadku konfigurowania wieloelementowej komórki montażowej, a także umożliwia szybsze rozpoczęcie produkcji.
Gotowe rozwiązania
Automatyzacja procesów takich jak dozowanie czy powlekanie może zostać dodatkowo ułatwiona poprzez zastosowanie gotowych rozwiązań. YAMAHA SCARA zostały zastosowane w nagrodzonej Godłem TERAZ POLSKA serii Robotów REECO. W jej skład wchodzą Roboty Lutujące, Skręcające oraz szczególnie interesujące z punktu widzenia przedmiotowego opracowania Roboty Dozujące i Lakierujące.
Nagrodzone w 2020 roku Godłem TERAZ POLSKA, Roboty REECO zostały stworzone do działania w zakładach produkcyjnych i produkcyjno-usługowych. Z tego względu zastosowano w nich rozwiązania umożliwiające pracę zarówno poza linią jak i w linii, w tym zależnie od modelu, dwie opcje transportu: krawędziowy oraz w postaci stołu obrotowego. Pierwsza możliwość pozwala na dowolne zestawiane kilku robotów bądź łączenie ich innymi typami urządzeń i co za tym idzie realizację wielu zadań i bardziej skomplikowanych procesów procesów. Druga natomiast – w formie stołu obrotowego – stanowiąca nowość w ofercie REECO – ułatwia i przyspiesza ręczne wprowadzanie obrabianego elementu (np. płytki PCB) do pola roboczego.
Co szczególnie istotne, wszystkie urządzenia tej serii oprócz zastosowania w nich elementów YAMAHA zostały oparte o System Zrobotyzowany REECO. Dzięki tej pełnej kompatybilności, w urządzeniach tych może zmieniana głowica. Dla przykładu Robot Lakierujący może być, jeśli zajdzie taka potrzeba, zmieniony funkcjonalnie w robota lutowniczego, skręcającego, dozującego czy też innego – w aplikacji zrealizowanej na indywidualne zamówienie. Daje to użytkownikom możliwość reakcji na zmieniające się presje rynkowe czy potrzeby produkcyjne i szybką reorganizację elementów linii bez konieczności zakupu nowego urządzenia.
Robot Dozujący REECO
Robot Dozujący REECO jest gotowym do wdrożenia urządzeniem pozwalającym na automatyczne i precyzyjne nałożenie wzdłuż ustalonej ścieżki substancji (mediów) o różnych gęstościach takich jak kleje, uszczelki, farby, smary i inne o zbliżonej konsystencji. Przedmiot na jaki ma zostać nałożona substancja jest wprowadzany w pole robocze, gdzie wyposażona w odpowiednio dobraną dyszę głowica rozprowadza substancję zgodnie z zaprogramowanym schematem i w precyzyjnie odmierzonych ilościach.
Uniezależnia to proces od zdolności manualnych operatora i pozwala na osiąganie dokładności i powtarzalności, do jakich ludzka ręka nie jest zdolna. Wszystko to minimalizuje koszty i problemy procesowe związane z nałożeniem zbyt małej lub zbyt dużej ilości substancji – w szczególności z wyciekaniem i powstającymi zabrudzeniami. W rezultacie robotyzacja przyspiesza proces, minimalizuje zużycie samych nakładanych substancji i upewnia użytkownika, że produkty wytwarzane są z najwyższą możliwą precyzją.
Robot Lakierujący REECO
Robot Lakierujący jest nowym urządzeniem w ofercie REECO odpowiadającym na zapotrzebowanie rynkowe w sferze automatyzacji procesu conformal coating. Urządzenie pozwala jednak na zautomatyzowanie etapów produkcyjnych obejmujących rozprowadzanie natryskowe różnych płynów.
Automat został wyposażony w zawór natryskowy zapewniający równomierne nanoszenie powłok płynnych o lepkości od niskiej do średniej oraz innowacyjny, zintegrowany układ czyszczenia dyszy eliminujący problem ręcznego czyszczenia zaworu.
FILM: https://youtu.be/ymeKXbq16Bo
Cechą wyróżniającą urządzenie jest możliwość dowolnej konfiguracji systemów dozowania i zaworów dozujących na głowicy robota. Pozwala to na dopasowanie go do konkretnej aplikacji i materiałów (mediów) jakie mają być rozprowadzane. Na głowicy urządzenia można zamontować nawet trzy różne zawory. Daje to możliwość jednoczesnego dozowania nawet trzech mediów, podnosząc wydajność i skracając czas pojedynczego cyklu.
Urządzenie może być opcjonalnie wyposażone w oprogramowanie typu traceability zbierające dane statystyczne w toku realizowanych projektów.
Co dalej?
Urządzenia i roboty YAMAHA oraz REECO można zobaczyć i sprawdzić w działaniu w CENTRUM TECHNOLOGICZNO-SZKOLENIOWYM RENEX. W ramach tego ośrodka Grupa RENEX – będąca jedną z największych polskich firm z branży elektronicznej, a zarazem dystrybutorem YAMAHA Robotics na Polskę i kraje bałkańskie realizuje swoją misję świadczenia kompleksowych usług dla branży elektronicznej.
Grupa RENEX dostarcza nie tylko same urządzenia ale również szeroki zakres usług doradczych, serwisowych i szkoleniowych. Specjaliści CENTRUM TECHNOLOGICZNO-SZKOLENIOWEGO RENEX pomagają w identyfikacji problemów produkcyjnych i doborze odpowiednich rozwiązań technologicznych.
W Centrum prowadzone są również szkolenia z zakresu wprowadzanych rozwiązań zrobotyzowanych. W ośrodku działa AUTORYZOWANE CENTRUM SZKOLENIOWE YAMAHA dostarczające wiedzę specjalistyczną dotyczącą obsługi i programowania urządzeń i robotów przemysłowych, co pozwala użytkownikom w pełni korzystać z ich możliwości.
CENTRUM TECHNOLOGICZNO-SZKOLENIOWE RENEX wspomaga dostosowywanie procesów w działających na rynku przedsiębiorstwach. Dotyczy to w szczególności tych podmiotów, które rozwijają bądź wdrażają własną produkcję pakietów i urządzeń elektronicznych, bądź tych, które dążą do automatyzacji swoich szeroko w tym miejscu rozumianych procesów poprzez implementację robotów przemysłowych. Ośrodek prowadzi również działalność doradczą w zakresie ochrony ESD oraz tworzenia i prawidłowego utrzymywania EPA (strefy ochrony przed wyładowaniami elektrostatycznymi).
Grupa RENEX, dostarczając kompleksowe rozwiązania, oferuje również szeroki wachlarz wparcia serwisowego – gwarancyjnego i pogwarancyjnego W ramach tych usług prowadzone są m.in. usługi konsultacji w zakresie prawidłowego użytkowania oraz prewencyjnej konserwacji urządzeń umożliwiający zredukowanie ryzyka awarii i związanych z nimi przestojów do minimum.
Należy dodać, że Dział Serwisu Grupy RENEX został odznaczony przez firmę YAMAHA tytułem najlepszego Serwisu Urządzeń Produkcyjnych YAMAHA w Europie w 2020roku. Przyznana nagroda potwierdza najwyższy światowy poziom świadczonych usług.
Podsumowując
Robot SCARA jest głównym typem robota wykorzystywanym w zastosowaniach przemysłowych, zapewniającym dużą szybkość i niezawodność oraz wyjątkową dokładność. Najnowsze generacje wciąż udoskonalają te znane parametry. Ponieważ argumenty ekonomiczne przemawiające za automatyzacją stale zyskują na sile, firmy, które chcą wprowadzić robotykę do swoich procesów, mają większy wybór niż kiedykolwiek wcześniej. Roboty SCARA są wciąż udoskonalane i z każdą kolejną generacją wprowadzane są nowe ulepszenia, aby zaoferować bardziej opłacalne rozwiązania – z szybszym czasem cyklu, większą precyzją, a także niezawodnością i łatwością użytkowania oraz programowania.
Procesy dozowania i rozprowadzania można również zautomatyzować wprowadzając gotowe do wdrożenia urządzenia w postaci Robotów Dozujących i Robotów Lakierujących REECO. Procesy implementacji, szkoleń i serwisu może dodatkowo ułatwić wparcie specjalistów CENTRUM TECHNOLOGICZNO-SZKOLENIOWEGO RENEX.
