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An braccio robotico industriale ha molte parti. Ciascuno svolge una funzione specifica che integra le altre parti. Quelli mobili hanno pneumatici che si spostano da un luogo all'altro. Altri hanno alianti che permettono loro di spostarsi lungo gli aerei sopra la loro testa. Ma la parte più importante di un robot industriale è il braccio robotico.
Tutto il lavoro importante e delicato è gestito dal braccio robotico: dalla saldatura, al sollevamento e posizionamento, allo smistamento e molto altro ancora. Una volta che il braccio robotico viene danneggiato, per il robot è tutto; c'è molto poco da fare finché le riparazioni non vengono completate.
Vedremo come braccia robotiche vengono utilizzati nella produzione, la loro storia, i tipi esistenti, il motivo per cui sono preferiti, i rischi associati al loro utilizzo e il produttori di bracci robotici che li producono attivamente in serie in tutto il mondo.
Storia dei bracci robotici nel settore manifatturiero
Ufficialmente, il primo braccio robotico funzionale è attribuito a George Devol, che, in collaborazione con Joseph Engelberger, progettò il primo braccio programmabile nel 1954. I due fondarono successivamente Unimation, la prima azienda di robot industriali nel mondo due anni dopo in America.
Questo fu l’inizio di un rapido sviluppo poiché le persone iniziarono ad interessarsi alla robotica. La General Motors fu la prima a fare una mossa quando nel 1962 utilizzò per la prima volta il braccio robotico Unimate nella sua catena di montaggio di automobili. Nel 1969 era operativo un braccio robotico completamente controllato dal computer.
Altre aziende e nazioni si unirono alla mischia e nel 1973 il mondo aveva già varie versioni di spot pubblicitari Braccio a 6 assi robot in Giappone e Germania.
La produzione nel mondo moderno è gestita quasi interamente da robot industriali e si prevede che tale numero aumenterà ulteriormente in futuro.
Parametri che definiscono i bracci robotici nella produzione
I bracci robotici utilizzati nella produzione sono definiti da circa otto parametri che includono quanto segue.
Numero di assi: gli assi sono le parti responsabili del movimento flessibile del braccio robotico. La maggior parte dei bracci robotici ha assi che vanno da 2 in su. Più assi ci sono, più funzionalità.
Area di lavoro: è la regione dello spazio che il robot occupa e che può comprendere a pieno allungamento.
Spazio di lavoro: lo spazio di lavoro è lo spazio in cui un braccio robotico interagisce pienamente senza urtare nessun altro oggetto.
Carico utile: il carico utile si riferisce al peso massimo del carico che un grande braccio robotico può sollevarsi senza crollare.
Ripetibilità: è la capacità di un braccio robotico di svolgere le stesse attività più e più volte senza comprometterne la velocità o la precisione.
Controllo del movimento: si tratta di movimenti impostati per operare all'interno di un'area definita nello spazio di lavoro. Il controllo del movimento può essere regolato a seconda dell'attività.
Conformità: è la misura della distanza totale o dell'angolo che un giunto robotico percorre quando viene sottoposto a una forza.
Drive: si riferisce alla potenza fornita dal motore per creare movimenti in un braccio robotico. Di solito è impostato in modo sofisticato, utilizzando ingranaggi per creare un sistema armonioso in cui un movimento innesca il successivo.
Tipi di bracci robotici
In generale, ci sono circa quattro tipi di bracci robotici ampiamente utilizzati nelle industrie che impiegano robot nella produzione. Tra questi rientrano i seguenti.
Braccio robotico a portale
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Gli assi di questo braccio robotico coincidono con un coordinatore cartesiano e vengono utilizzati come robot pick and place, robot per l'applicazione di sigillanti, movimentazione di macchine e Robot di saldatura MIG. Il braccio robotico del portale viene solitamente fornito con tre giunti prismatici.
Braccio robotico cilindrico
In questo tipo di braccio robotico, gli assi formano un sistema di coordinate cilindriche. Il braccio robotico cilindrico viene utilizzato principalmente per assemblaggio robotico compiti quali la movimentazione di macchine utensili, la saldatura e l'azionamento di macchine per pressofusione.
Braccio robotico articolato
Un braccio robotico articolato ha un minimo di 3 giunti rotanti. Viene utilizzato principalmente negli impianti di assemblaggio di macchine intagliatrici. Viene utilizzato anche come robot per saldatura ad arco, per verniciatura a spruzzo e pressofusione.
Bracci robotici sferici
Da non confondere con i bracci robotici cilindrici, i bracci robotici sferici sono del tipo che ha assi che formano il sistema di coordinate polari. Viene utilizzato come robot di saldatura a punti, robot per la movimentazione dei materiali, robot per la movimentazione di macchine, pressofusione, macchine per l'intaglio e saldatura a gas.
Principali usi dei bracci robotici nel settore manifatturiero
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I bracci robotici svolgono varie funzioni nel settore manifatturiero, tra cui le seguenti.
Visione robotica
La visione robotica si riferisce alla consapevolezza che ha un robot industriale quando lavora. Deve essere in grado di individuare ciò che deve individuare ed evitare di sbattere contro altri oggetti nelle vicinanze. La visione robotica è una tecnologia che rende possibile tutto questo avvalendosi di sensori molto sofisticati in grado di giudicare distanze e velocità degli oggetti in movimento per ricalibrare opportunamente i movimenti del braccio robotico.
In assenza di visione robotica, un braccio robotico non è altro che un pezzo rigido di macchina che si muove lungo un percorso predeterminato.
Processi di saldatura automatizzati
La saldatura a punti e ad arco sono i processi più importanti nella produzione automobilistica e aerospaziale. È così che le auto e le altre macchine in movimento vengono mantenute in posizione. Sistemi di saldatura robotizzata da solo rappresenta oltre il 50% di tutti i ruoli per i quali sono progettati i bracci robotici nel settore manifatturiero. Il lavoro comporta molto calore, il che potrebbe non essere sicuro per i lavoratori umani, da qui il motivo per cui i bracci robotici sono preferiti per questo ruolo.
montaggio
Le industrie di assemblaggio come quella aerospaziale, automobilistica ed elettronica implicano molte operazioni di assemblaggio. Nella maggior parte dei casi, le parti in questione sono troppo pesanti e, quando si fa affidamento sulla manodopera umana, gli errori sono destinati a verificarsi.
Robot della catena di montaggio sono progettati per gestire il peso mentre uniscono le cose con margini di errore molto ridotti. I sistemi di assemblaggio robotico richiedono velocità e precisione, soprattutto quando gli elementi coinvolti hanno a che fare con il benessere delle persone, come auto e apparecchiature mediche.
Robot di verniciatura automatico
Le mani umane non possono produrre le texture lisce e uniformi che un braccio robotico può ottenere quando è coinvolta la pittura. Uno strato di vernice su un'auto, ad esempio, non si limita ad aggiungere un aspetto estetico; inoltre protegge l'auto dal sole e da altri elementi che potrebbero provocare l'arrugginimento delle parti meccaniche. Pertanto, il lavoro di verniciatura deve essere completato, ed è qui che a robot di pittura entra in gioco.
Assistenza macchine e trasferimento pezzi
Se si tiene conto del tempo, ci vogliono le persone per scaricare le materie prime per la lavorazione prima di caricare tutto nella catena di montaggio, quando il prodotto finale emerge dall'altra estremità, molto tempo è stato sprecato. UN robot di assistenza macchine gestirà l'intero processo molto più velocemente e con maggiore precisione. Affinché il processo di produzione sia fluido, tutto deve essere al posto giusto al momento giusto.
Carrelli Elevatori
Scegli e posiziona l'automazione fa parte della produzione. I materiali coinvolti possono essere pesanti e rappresentare un pericolo fisico per le persone. La natura ripetitiva del lavoro e la velocità richiesta per il completamento dell'attività rendono i robot industriali perfetti per questo lavoro. Non è raro trovare bracci robotici che spostano facilmente carichi di peso superiore a una tonnellata all’interno della fabbrica. Questo è qualcosa che richiederebbe che molte persone riuscissero a realizzarlo.
Perché i bracci robotici sono preferiti nel settore manifatturiero
L’uso dei bracci robotici nel corso degli anni è aumentato e questo non è un caso. Per quanto ciò stia mettendo molte persone senza lavoro, i benefici che i produttori stanno ottenendo dall’automazione dei loro impianti superano qualsiasi ripercussione che potrebbe arrivare in termini di cause legali e quant’altro.
Di seguito sono riportati i motivi principali per cui i bracci robotici sono preferiti nel settore manifatturiero.
Sicurezza
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Si registrano meno incidenti nell’area manifatturiera grazie alla riduzione del personale umano e alla presenza di robot industriali dotati di visione robotica. Casi di aziende denunciate e costrette a pagare ingenti somme di denaro a un dipendente infortunato si sono verificati dal giorno in cui la rivoluzione industriale è diventata la forza trainante del mondo moderno.
Si prevede che la sicurezza negli impianti di assemblaggio migliorerà ulteriormente man mano che in futuro entreranno in gioco bracci robotici più avanzati.
Velocità
Soddisfare la domanda di prodotti è difficile. I tassi di consumo in tutto il mondo stanno superando l’offerta e questo ha costretto molti produttori a considerare nuovi modi per accelerare le cose senza compromettere la qualità. UN braccio robotico ad alta velocità è la soluzione migliore per questo problema. La loro capacità di gestire il compito per cui sono stati progettati molto più rapidamente è ciò che li rende un'aggiunta così preziosa alla forza lavoro.
Questa è una delle tante qualità con cui gli esseri umani non possono competere.
Consistenza
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Il controllo qualità è una parte essenziale della produzione. Le materie prime possono variare di giorno in giorno, ma un buon produttore dovrebbe essere in grado di uniformare le fluttuazioni e produrre cose che abbiano costantemente un punteggio elevato nella scala della qualità. I bracci robotici non hanno problemi a fare cose ripetitive, e questo è il motivo principale per cui sono in grado di funzionare in modo coerente senza alcuna variazione evidente nella qualità dei prodotti finali.
Precisione
Laddove i robot sono coinvolti nella produzione, c’è poco o nessun margine di errore. I bracci robotici sono preprogrammati per completare lo stesso compito più e più volte utilizzando le stesse procedure e rispettando gli stessi passaggi. Questo livello di accuratezza e concentrazione è la ragione alla base della produzione di prodotti identici in termini di peso, confezione e qualità. Qualcosa che i consumatori apprezzano davvero.
Produttività incrementata
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Combinando sicurezza, velocità, coerenza e precisione si ottiene una maggiore produttività. I bracci robotici, a differenza dei lavoratori umani che hanno bisogno di pause e di sonno, possono lavorare senza rallentare per giorni senza supervisione. Sono in grado di svolgere lavori destinati a un numero di persone per un numero di giorni in poche ore. Ciò ha dato a molti produttori la capacità di tenere il passo con le richieste.
Ruoli delicati
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Quando si tratta di elettronica o industria medica e farmaceutica, i produttori non possono permettersi di realizzare prodotti difettosi a scapito della loro reputazione e sono in gioco le vite delle persone destinate a utilizzare tali prodotti. Parti delicate come i sensori nelle parti elettriche o gli strumenti medici miniaturizzati non possono essere realizzati da mani umane. Solo bracci robotici altamente specializzati possono portare a termine il lavoro.
Flessibilità
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Il vantaggio più grande che le fabbriche traggono dai robot è la loro flessibilità. Per quanto specializzati, non c’è nulla che impedisca ai produttori di riprogrammare e riutilizzare un robot per un altro ruolo. Ciò significa che non vi è alcuna ridondanza, un robot può essere utilizzato per tutti i ruoli all’interno di una fabbrica prima che raggiunga la fine della sua vita, e ciò potrebbe richiedere anni e anni.
Sono collaborativi
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Nelle aree che necessitano ancora di manodopera umana, sono stati trovati modi per consentire alle persone di lavorare insieme ai robot. I robot industriali che rientrano in questa categoria vengono chiamati robot collaborativi, e si è scoperto che migliorano significativamente il tasso di lavoro tra i lavoratori. I robot collaborativi sono la soluzione alla crescente paura diffusa tra la popolazione che i robot siano qui per togliergli il lavoro. Gli esseri umani hanno ancora un ruolo da svolgere in un mondo automatizzato.
I produttori non hanno scelta
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Allo stesso modo in cui un secolo e mezzo fa il mondo non aveva altra scelta che passare dai cavalli alle automobili, oggi i produttori non hanno altra scelta che abbracciare sistemi di automazione robotica. In realtà è un suicidio economico non automatizzare la produzione perché non sarai in grado di tenere il passo con la concorrenza.
I 5 principali produttori di bracci robotici
La corsa per il dominio del settore della robotica industriale si sta solo riscaldando. Ciò non solo ha aumentato la loro produzione, ma le cose che questi bracci robotici possono fare vengono ampliate ogni giorno. Alcuni dei produttori di bracci robotici al centro di questa crescita ci sono i seguenti.
EVS
EVS è un produttore di robot industriali in Cina specializzato nella creazione di un'ampia varietà di robot industriali utilizzati in tutto il mondo in diversi settori. I loro bracci robotici industriali possono gestire carichi utili da 3 kg fino a 800 kg e includono Robot a 6 assi come SCARA, delta, robot antideflagranti e una miriade di altri tipi.
I loro tipici bracci robotici sono usati come a braccio robotico di pallettizzazioneper operazioni di saldatura, punzonatura, taglio, pallettizzazione, prelievo e posizionamento, assistenza macchine e movimentazione.
Società FANUC
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FANUC è tra i giganti della robotica nel mondo. L'azienda crea soluzioni di automazione dal 1956 in Giappone ed è stata tra i primi produttori di robot a progettare con successo il meccanismo SERVO. Parte della loro catena di montaggio include Robot SCARA, delta, gentry e robot collaborativi. I robot FANUC sono molto apprezzati nel settore manifatturiero e sono conosciuti soprattutto per il loro esterno giallo.
FIGURA
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Al momento in cui scrivo, ABB ha completato oltre 400,000 installazioni robotiche in tutto il mondo nelle industrie manifatturiere. L'azienda ha uno dei cataloghi di robot più estesi, oltre ad avere un reparto speciale che gestisce la personalizzazione. Come marchio, ABB esiste da oltre un secolo e, grazie a ciò, è stata in grado di restringere la propria produzione per includere alcuni dei bracci robotici di fabbrica più avanzati che incontrerete mai.
Robot EPSON
Fonte: epson.com
EPSON è solitamente associata all'elettronica ed è famosa in tutto il mondo soprattutto per le sue stampanti. Tuttavia, il marchio si diletta anche in robot industriali altamente avanzati e lo fa da un bel po’ di tempo. Il ramo robotico di EPSON è stato creato in seguito alla necessità di Seiko di robot per le sue fabbriche di orologeria e, invece di esternalizzarlo, Seiko ha deciso di investire internamente ed è nata la robotica EPSON.
I robot SCARA a basso costo di EPSON sono tra i migliori del settore. Producono anche robot articolati e cartesiani.
KUKA
Fonte: kuka.com
KUKA con sede ad Augusta è uno dei maggiori produttori in Europa con un fatturato totale di oltre 3.2 miliardi di euro. L'azienda impiega oltre 14,000 persone nelle sue numerose filiali sparse in diverse parti del pianeta. I robot KUKA sono tra i più utilizzati robotica nella produzione automobilistica, la più grande industria della Germania.
Pericoli dei robot industriali: come proteggere le persone
Per quanto gli incidenti si siano drasticamente ridotti grazie all’uso di robot avanzati nel settore manifatturiero, il pericolo è ancora lì. I robot non sono esseri umani e c’è ancora molta strada da fare prima che possano essere considerati completamente autonomi.
Per migliorare ulteriormente le buone condizioni di lavoro, di seguito sono riportati i modi in cui è possibile ridurre al minimo i rischi della robotica industriale.
Usa robot ad autoapprendimento
Robot ad autoapprendimento sono il tipo che continua a migliorarsi invece di attenersi al codice preprogrammato che li esegue. Sono in grado di osservare l'ambiente e adattarsi organicamente a nuovi lavori e situazioni. Questo monitoraggio dell'ambiente circostante li rende più sicuri quando si trovano in prossimità di altri robot e persone, poiché mettono la sicurezza al primo posto.
Lo sviluppo di questo tipo di robot è attualmente costoso, ma col tempo potranno diventare la soluzione operativa standard nel settore manifatturiero.
Ispezioni regolari
L'ispezione regolare dei bracci robotici e di altre parti è essenziale poiché questo è l'unico modo per prevenire tempestivamente eventuali danni che potrebbero causare danni e incidenti. I robot industriali non possiedono ancora l’autodiagnosi. Dipendono quindi dalle persone per il mantenimento; altrimenti continuerebbero a funzionare finché non si romperanno. Un braccio robotico difettoso comporta il rischio non solo di compromettere il lavoro, ma di esporre chiunque lavori nelle sue vicinanze a rischio di lesioni fisiche.
Aggiornamento del software
Il controllo delle riparazioni e la sostituzione delle parti danneggiate dovrebbero essere completati con aggiornamenti del software. Quando le persone parlano di progresso robotico, si riferiscono più agli aggiornamenti del software. Quando migliori il programma che esegue il robot, migliori anche tutto il resto. Un programma ben eseguito comporta meno rischi di corruzione o guasto, che potrebbero far diventare un robot un ribelle e ferire altre persone.
Educazione alla sicurezza
Far lavorare insieme persone e robot non è difficile, ma l’educazione alla sicurezza è importante. I lavoratori umani devono essere formati adeguatamente per garantire che la loro sicurezza non venga compromessa durante il loro lavoro. A differenza dei robot, gli esseri umani si stancano e questo può influire sulla loro concentrazione. Questo è il motivo per cui molte fabbriche hanno linee guida molto rigide affisse sui muri per ricordare costantemente alle persone di stare sempre all’erta.
Progettazione di postazioni di lavoro per robot
Il modo più efficace per garantire la sicurezza è progettare postazioni di lavoro speciali per i robot, separate da dove si trovano i lavoratori umani. Ciò non solo interromperà qualsiasi contatto tra le due parti, ma darà al robot lo spazio di cui ha bisogno per svolgere il suo lavoro senza dover continuare a evitare collisioni.
Prevenire l'accesso non autorizzato
I robot industriali sono macchine sofisticate che utilizzano molte parti mobili e una tecnologia costosa. Per questo motivo devono essere maneggiati solo da tecnici qualificati. Permettere a chiunque di iniziare ad armeggiare con i robot può riconfigurare il modo in cui operano, e questo non è sicuro per l’ambiente di lavoro. Chiunque non sia coinvolto direttamente nell'installazione e nella manutenzione dei robot non dovrebbe mai avvicinarsi ad essi.
Problemi emergenti nell’uso dei bracci robotici nel settore manifatturiero
L’automazione della produzione presenta sfide che hanno rallentato la piena integrazione dei robot sul posto di lavoro. Alcune delle sfide includono quanto segue.
Il costo
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È stato detto più volte che l'automazione aiuta a ridurre i costi di produzione, ma questa è una valutazione a lungo termine. Il costo iniziale dell'automazione della produzione può portare un'azienda alla bancarotta prima ancora che inizino le operazioni. I robot industriali non sono economici, il costo di un singolo robot di saldatura in vendita è di circa $ 40,000, prima di aggiungere il costo di manutenzione. Questo è decisamente troppo alto per la maggior parte delle aziende.
Lacune di abilità
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La mancanza di esperti di robotica nel settore sta incidendo negativamente sulla produzione automatizzata. Nonostante l’uso dei robot nelle fabbriche sia ormai datato, la carenza di tecnici e programmatori non è mai stata sufficientemente affrontata e, poiché sempre più stabilimenti si rivolgono ai robot, alla fine si ritrovano con pochissime persone sufficientemente qualificate per gestire e mantenere le macchine. Ciò può portare alcune fabbriche a cessare temporaneamente la produzione.
Ci vuole tempo per configurarli
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Mettere i robot in posizione per lavorare è una cosa; farli funzionare a livelli ottimali è un'altra montagna. A differenza di altre macchine, i robot industriali devono essere calibrati e adattati al compito per cui sono stati progettati. Ciò potrebbe richiedere mesi di modifiche e modifiche, per non parlare del formazione sulla robotica industriale necessari affinché i lavoratori possano interagire con esso. Ciò potrebbe rivelarsi una perdita enorme a lungo termine.
Sabotaggio
I casi di lavoratori scontenti che scollegano i robot a metà strada sono molto comuni. Con i robot che assumono la maggior parte del lavoro, le persone hanno la sensazione di essere sul punto di perdere la loro unica fonte di sostentamento. Ciò aveva portato molte aziende a perdere molti soldi a causa delle riparazioni provocate da un sabotaggio deliberato.
Conclusione
Si prevede che l'uso di bracci robotici nella produzione continuerà a crescere in tutto il mondo. Il lato positivo all'orizzonte è che, con l'ingresso dei produttori di robot nel settore, il costo di questi robot scenderà abbastanza da permettere anche alle fabbriche più piccole di permetterseli. In futuro, sarà più facile imbattersi in un braccio robotico a basso costo online o persino in un mercato pubblico.
Se hai sempre pensato di avviare un'azienda di bracci robotici, allora sarai ben servito parlando con gli esperti di robot industriali. Sentiti libero di contattacie risponderemo a tutte le domande che potresti avere sui robot industriali di cui disponiamo.
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