Bron: Unsplash
An industriële robotarm heeft veel onderdelen. Elk heeft een specifieke functie die de andere delen aanvult. De mobiele hebben banden die van de ene plaats naar de andere gaan. Anderen hebben zweefvliegtuigen waarmee ze langs vliegtuigen boven hun hoofd kunnen bewegen. Maar het belangrijkste onderdeel van een industriële robot is de robotarm.
Al het belangrijke en delicate werk wordt door de robotarm afgehandeld: van lassen, tillen en plaatsen, sorteren en nog veel meer. Zodra de robotarm beschadigd raakt, is dat voor de robot; er is heel weinig dat kan worden gedaan totdat de reparaties zijn uitgevoerd.
Wij gaan kijken hoe robotarmen worden gebruikt in de productie, hun geschiedenis, de soorten die bestaan, waarom ze de voorkeur hebben, de gevaren die gepaard gaan met het gebruik ervan, en de fabrikanten van robotarmen die ze actief massaal produceren over de hele wereld.
Geschiedenis van robotarmen in de productie
Officieel wordt de eerste functionele robotarm toegeschreven aan George Devol, die in samenwerking met Joseph Engelberger in 1954 de eerste programmeerbare arm ontwierp. De twee richtten later Unimation op, de eerste industrieel robotbedrijf in de wereld twee jaar later in Amerika.
Dat was het begin van een snelle ontwikkeling toen mensen belangstelling begonnen te krijgen voor robotica. General Motors was de eerste die deze stap zette toen ze in 1962 voor het eerst gebruik maakten van de Unimate-robotarm in de assemblagelijn voor auto's. In 1969 was een robotarm operationeel die volledig door de computer werd bestuurd.
Steeds meer bedrijven en landen sloten zich bij de strijd aan, en in 1973 kende de wereld al verschillende commerciële versies 6-assige arm robots in Japan en Duitsland.
De productie in de moderne wereld wordt vrijwel geheel door industriële robots bestuurd, en de verwachting is dat dit aantal in de toekomst nog verder zal stijgen.
Parameters die robotarmen in de productie definiëren
Robotarmen die bij de productie worden gebruikt, worden gedefinieerd door ongeveer acht parameters, waaronder de volgende.
Aantal assen: Assen zijn de onderdelen die verantwoordelijk zijn voor de flexibele beweging van de robotarm. De meeste robotarmen hebben assen van 2 en hoger. Hoe meer assen, hoe meer functionaliteiten.
Werkbereik: Dit is het gebied in de ruimte dat de robot inneemt en kan omvatten als hij volledig is uitgerekt.
Werkruimte: De werkruimte is de ruimte waarmee een robotarm volledig communiceert zonder tegen een ander object aan te botsen.
Laadvermogen: Het laadvermogen verwijst naar het maximale gewicht van de lading die een grote robotarm kan optillen zonder af te breken.
Herhaalbaarheid: Dit is het vermogen van een robotarm om dezelfde taken steeds opnieuw uit te voeren zonder dat dit ten koste gaat van de snelheid of nauwkeurigheid.
Motion Control: Dit zijn bewegingen die zijn ingesteld om te werken binnen een bepaald gebied in de werkruimte. Motion control kan worden aangepast afhankelijk van de taak.
Compliance: Dit is de maatstaf voor de totale afstand of de hoek die een robotgewricht aflegt wanneer er een kracht op wordt uitgeoefend.
Aandrijving: Dit verwijst naar de kracht die de motor levert om bewegingen in een robotarm te creëren. Het is meestal op een geavanceerde manier opgezet, met behulp van tandwielen om een harmonieus systeem te creëren waarbij de ene beweging de volgende triggert.
Soorten robotarmen
Grofweg zijn er ongeveer vier typen robotarmen die veel worden gebruikt in industrieën die robots gebruiken in de productie. Ze omvatten de volgende.
Gantry robotarm
Bron: Pinterest
De assen van deze robotarm komen overeen met een cartesische coördinator en worden gebruikt als pick-and-place-robot, kittoepassingsrobot, machinebehandeling en MIG-lasrobot. De portaalrobotarm wordt meestal geleverd met drie prismatische gewrichten.
Cilindrische robotarm
Bij dit type robotarm vormen de assen een cilindrisch coördinatensysteem. Meestal wordt hiervoor de cilindrische robotarm gebruikt robotachtige assemblage taken zoals het bedienen van gereedschapsmachines, lassen en het bedienen van spuitgietmachines.
Gelede robotarm
Een gelede robotarm heeft minimaal 3 draaigewrichten. Het wordt voornamelijk gebruikt in assemblagefabrieken in fettingmachines. Het wordt ook gebruikt als een booglasrobot, voor spuitlakken en spuitgieten.
Sferische robotarmen
Niet te verwarren met cilindrische robotarmen, bolvormige robotarmen zijn van het type met assen die het polaire coördinatensysteem vormen. Het wordt gebruikt als puntlasrobots, robots voor materiaalbehandeling, machines die robots hanteren, spuitgieten, in fettingmachines en gaslassen.
Belangrijkste toepassingen van robotarmen in de productie
Bron: Pinterest
Robotarmen vervullen verschillende functies bij de productie, waaronder de volgende.
Robotic visie
Robotic vision verwijst naar het bewustzijn dat een industriële robot heeft tijdens het werken. Het moet in staat zijn om uit te zoeken wat het moet uitkiezen en te voorkomen dat het tegen andere objecten in de buurt botst. Robotic vision is een technologie die dit allemaal mogelijk maakt door gebruik te maken van zeer geavanceerde sensoren die afstanden en snelheden van bewegende objecten kunnen beoordelen om de bewegingen van de robotarm op de juiste manier opnieuw te kalibreren.
Bij gebrek aan robotvisie is een robotarm niets meer dan een stijf stuk machine dat in een vooraf bepaald pad beweegt.
Geautomatiseerde lasprocessen
Punt- en booglassen zijn de belangrijkste processen in de auto- en ruimtevaartproductie. Het is hoe auto's en andere bewegende machines op hun plaats worden gehouden. Robotachtige lassystemen alleen al is goed voor meer dan 50% van alle rollen waarvoor robotarmen zijn ontworpen in de productiesector. Het werk brengt veel hitte met zich mee, wat misschien niet veilig is voor menselijke werknemers, vandaar de reden waarom robotarmen voor deze rol de voorkeur hebben.
Montage
Bij assemblage-industrieën zoals de lucht- en ruimtevaart, de automobielsector en de elektronica komt veel kijken bij het in elkaar zetten van dingen. Meestal zijn de betreffende onderdelen te zwaar, en als er op menselijke arbeid wordt vertrouwd, zullen er zeker fouten optreden.
Assemblagelijn robots zijn ontworpen om het gewicht te dragen terwijl dingen met zeer weinig foutenmarges worden samengevoegd. Robotische assemblagesystemen vereisen snelheid en nauwkeurigheid, vooral wanneer de betrokken items alles te maken hebben met het welzijn van de mensen, zoals auto's en medische apparatuur.
Automatische schilderrobot
Menselijke handen kunnen niet de gladde en uniforme texturen produceren die een robotarm kan bereiken als het om schilderen gaat. Een verflaagje op een auto doet bijvoorbeeld meer dan alleen een esthetische aantrekkingskracht; het beschermt de auto ook tegen de zon en andere elementen die ertoe kunnen leiden dat mechanische onderdelen gaan roesten. Daarom moet het schilderwerk voltooid zijn, en dat is waar a schilderijrobot in het spel komt.
Machineonderhoud en overdracht van onderdelen
Als je rekening houdt met de tijd die mensen nodig hebben om grondstoffen uit te laden voor verwerking voordat ze dat allemaal in de assemblagelijn laden, is er tegen de tijd dat het eindproduct aan de andere kant tevoorschijn komt, veel tijd verspild. A robot voor het verzorgen van machines zal het hele proces veel sneller en met meer nauwkeurigheid afhandelen. Om het productieproces naadloos te laten verlopen, moet alles op het juiste moment op de juiste plaats zijn.
Laden en lossen
Automatisering van pick-and-place maakt deel uit van de productie. De gebruikte materialen kunnen zwaar zijn en een fysiek gevaar voor mensen opleveren. Het repetitieve karakter van de taak en de snelheid die nodig is om de taak te voltooien, maken industriële robots perfect voor deze taak. Het is niet ongebruikelijk dat robotarmen gemakkelijk lasten van meer dan een ton door de fabriek kunnen verplaatsen. Dit is iets waar veel mensen voor nodig zijn.
Waarom robotarmen de voorkeur hebben in de productie
Het gebruik van robotarmen is door de jaren heen toegenomen, en dit is geen toeval. Hoezeer dit ook veel mensen hun baan ontneemt, de voordelen die fabrikanten behalen door het automatiseren van hun fabrieken wegen zwaarder dan de gevolgen die hun kant op kunnen komen in de vorm van rechtszaken en dergelijke.
Hieronder volgen de belangrijkste redenen waarom robotarmen de voorkeur hebben in de productie.
Veiligheid
Bron: Pinterest
Er zijn minder ongevallen in de productiesector dankzij een vermindering van het aantal menselijke werknemers en de aanwezigheid van industriële robots met robotvisie. Gevallen waarin bedrijven worden aangeklaagd en gedwongen worden een gewonde werknemer enorme hoeveelheden contant geld te betalen, doen zich voor vanaf de dag dat de industriële revolutie de drijvende kracht van de moderne wereld werd.
De verwachting is dat de veiligheid in assemblagefabrieken verder zal verbeteren naarmate in de toekomst meer geavanceerde robotarmen een rol gaan spelen.
Snelheid
Het is moeilijk om aan de vraag naar producten te voldoen. De consumptiecijfers over de hele wereld zijn groter dan het aanbod, en dit heeft veel fabrikanten gedwongen nieuwe manieren te overwegen om de zaken te versnellen zonder de kwaliteit in gevaar te brengen. A snelle robotarm is de beste oplossing voor dit probleem. Hun vermogen om de taak waarvoor ze zijn ontworpen veel sneller uit te voeren, maakt hen tot zo’n waardevolle toevoeging aan het personeelsbestand.
Dit is een van de vele eigenschappen waarmee mensen niet kunnen concurreren.
Consistentie
Bron: Pinterest
Kwaliteitscontrole is een essentieel onderdeel van de productie. Grondstoffen kunnen van dag tot dag variëren, maar een goede producent moet in staat zijn de schommelingen op te vangen en dingen te produceren die consistent hoog scoren op de kwaliteitsschaal. Robotarmen hebben er geen probleem mee om repetitieve dingen uit te voeren, en dat is de belangrijkste reden waarom ze consistent kunnen presteren zonder enige merkbare variatie in de kwaliteit van de eindproducten.
Nauwkeurigheid
Waar robots betrokken zijn bij de productie, is er weinig tot geen ruimte voor fouten. De robotarmen zijn voorgeprogrammeerd om dezelfde taak keer op keer uit te voeren, waarbij dezelfde procedures en dezelfde stappen worden gevolgd. Dit niveau van nauwkeurigheid en focus is de reden achter de productie van producten die identiek zijn qua gewicht, verpakking en kwaliteit. Iets wat consumenten erg waarderen.
Verhoogde Productiviteit
Bron: Pinterest
Wanneer u veiligheid, snelheid, consistentie en nauwkeurigheid combineert, krijgt u een hogere productiviteit. Robotarmen kunnen, in tegenstelling tot menselijke werkers die pauzes en slaap nodig hebben, dagenlang zonder toezicht doorwerken zonder het tempo te onderbreken. Zij kunnen binnen enkele uren voor een aantal dagen werk verrichten dat bestemd is voor meerdere personen. Dit heeft veel fabrikanten de mogelijkheid gegeven om aan de eisen te voldoen.
Gevoelige rollen
Bron: Pinterest
Als het gaat om elektronica of de medische en farmaceutische industrieFabrikanten kunnen het zich niet veroorloven om gebrekkige producten te maken vanwege hun reputatie, en de levens van mensen die deze producten moeten gebruiken staan op het spel. Kwetsbare onderdelen zoals sensoren in elektrische onderdelen of geminiaturiseerde medische instrumenten kunnen niet door mensenhanden worden vervaardigd. Alleen zeer gespecialiseerde robotarmen kunnen deze klus klaren.
Flexibiliteit
Bron: Pinterest
Het grootste voordeel dat fabrieken kunnen halen uit robots is hun flexibiliteit. Hoe gespecialiseerd ze ook zijn, niets weerhoudt fabrikanten ervan een robot te herprogrammeren en voor een andere rol te gebruiken. Wat dit betekent is dat er geen sprake is van redundantie; een robot kan voor alle rollen in een fabriek worden gebruikt voordat hij het einde van zijn levensduur bereikt, en dat kan jaren en jaren duren.
Ze zijn samenwerkend
Bron: robots.com
In gebieden waar nog steeds menselijke arbeid nodig is, zijn manieren gevonden om mensen naast robots te laten werken. De industriële robots die onder deze categorie vallen worden genoemd collaboratieve robots, en het is gebleken dat ze het werktempo van werknemers aanzienlijk verbeteren. Collaboratieve robots zijn de oplossing voor de groeiende angst onder de bevolking dat robots hier zijn om hun banen weg te nemen. Mensen hebben nog steeds een rol te spelen in een geautomatiseerde wereld.
Fabrikanten hebben geen keuze
Bron: Pixabay
Net zoals de wereld anderhalve eeuw geleden niets anders had dan over te stappen van paarden op auto’s, hebben fabrikanten vandaag de dag geen andere keus dan robotachtige automatiseringssystemen. Het is feitelijk economische zelfmoord als u de productie niet automatiseert, omdat u dan de concurrentie niet kunt bijhouden.
Top 5 fabrikanten van robotarmen
De race om het domineren van de industriële roboticasector is alleen maar aan het opwarmen. Dit heeft niet alleen hun productie doen stijgen, maar de dingen die deze robotarmen kunnen doen worden elke dag uitgebreid. Sommige van de fabrikanten van robotarmen die de kern van deze groei vormen, zijn onder meer de volgende.
EVS
EVS is een industriële robotfabrikant in China die gespecialiseerd is in het creëren van een breed scala aan industriële robots die wereldwijd in verschillende sectoren worden gebruikt. Hun industriële robotarmen kunnen ladingen van 3 kg tot wel 800 kg aan en ze omvatten 6-assige robots zoals SCARA, delta, explosieveilige robots en tal van andere typen.
Hun typische robotarmen worden gebruikt als een robotarm palletiserenvoor lassen, ponsen, snijden, palletiseren, verzamelen en plaatsen, machinebediening en handling.
FANUC Corporation
Bron: fanuc.co.jp
FANUC behoort tot de giganten van de robotica ter wereld. Het bedrijf creëert sinds 1956 automatiseringsoplossingen in Japan en was een van de eerste robotfabrikanten die met succes het SERVO-mechanisme ontwierp. Een deel van hun assemblagelijn omvat SCARA-robot, delta-, adel- en collaboratieve robots. FANUC-robots staan hoog aangeschreven in de productiesector en staan vooral bekend om hun gele buitenkant.
FIG
Bron: global.abb
Op het moment dat ik dit opschreef, had ABB wereldwijd meer dan 400,000 robotinstallaties voltooid in de maakindustrie. Het bedrijf heeft een van de meest uitgebreide catalogi van robots en daarnaast een speciale afdeling die maatwerk afhandelt. Als merk bestaat ABB al meer dan een eeuw en dankzij dat hebben ze hun productie kunnen beperken tot enkele van de meest geavanceerde fabrieksrobotarmen die je ooit zult tegenkomen.
EPSON-robots
Bron: epson.com
EPSON wordt meestal geassocieerd met elektronica en is over de hele wereld beroemd vanwege zijn printers. Het merk houdt zich echter ook bezig met zeer geavanceerde industriële robots en doet dat al een tijdje. De robottak van EPSON ontstond omdat Seiko robots nodig had voor zijn horlogefabrieken. In plaats van dat uit te besteden, besloot Seiko om in eigen beheer te investeren en zo werd EPSON-robotica geboren.
Goedkope SCARA-robots van EPSON behoren tot de beste in de industrie. Ze maken ook gelede en cartesiaanse robots.
KUKA
Bron: kuka.com
Met het hoofdkantoor in Augsburg is KUKA een van de grootste fabrikanten in Europa, met een omzet van in totaal meer dan 3.2 miljard euro. Het bedrijf heeft ruim 14,000 mensen in dienst, verdeeld over vele vestigingen verspreid over verschillende delen van de planeet. KUKA-robots zijn enkele van de meest gebruikte robots robotica in de automobielindustrie, de grootste industrie in Duitsland.
Gevaren van industriële robots: hoe mensen veilig kunnen blijven
Hoewel het aantal ongelukken drastisch is afgenomen dankzij het gebruik van geavanceerde robots in de productie, bestaat het gevaar nog steeds. Robots zijn geen mensen, en er is nog een lange weg te gaan voordat ze als volledig autonoom worden beschouwd.
Om goede arbeidsomstandigheden verder te verbeteren, zijn er de volgende manieren waarop de gevaren van industriële robots kunnen worden geminimaliseerd.
Gebruik zelflerende robots
Zelflerende robots zijn het type dat zichzelf blijft verbeteren in plaats van vast te houden aan de voorgeprogrammeerde code waarmee ze worden uitgevoerd. Ze zijn in staat de omgeving te observeren en zich organisch aan te passen aan nieuw werk en nieuwe situaties. Door deze monitoring van hun omgeving zijn ze veiliger in de buurt van andere robots en mensen, omdat ze veiligheid voorop stellen.
De ontwikkeling van dit soort robots is momenteel duur, maar op termijn zullen ze de standaardbedieningsopties in de productiesector kunnen worden.
Regelmatige inspecties
Regelmatige inspectie van robotarmen en andere onderdelen is essentieel, omdat dit de enige manier is waarop eventuele schade die schade en ongelukken kan veroorzaken, vroegtijdig kan worden opgemerkt. Industriële robots beschikken nog niet over zelfdiagnosemogelijkheden. Daarom zijn ze voor het onderhoud afhankelijk van mensen; anders zouden ze blijven werken totdat ze kapot gaan. Een defecte robotarm brengt niet alleen het risico met zich mee dat het werk in gevaar komt, maar brengt ook iedereen die in de buurt werkt in gevaar lichamelijk gewond te raken.
Software updaten
Het controleren op reparaties en het vervangen van beschadigde onderdelen moet worden gecombineerd met software-upgrades. Als mensen het hebben over robotische vooruitgang, hebben ze het meer over software-upgrades. Als je het programma dat de robot bestuurt verbetert, verbeter je al het andere. Een soepel lopend programma brengt minder risico met zich mee op corruptie of storingen, waardoor een robot schurkenstaten kan worden en andere mensen pijn kan doen.
Veiligheidseducatie
Mensen en robots laten samenwerken is niet moeilijk, maar veiligheidseducatie is wel belangrijk. Menselijke werknemers moeten goed worden opgeleid om ervoor te zorgen dat hun eigen veiligheid tijdens hun werk niet in gevaar komt. In tegenstelling tot robots worden mensen wel eens moe, en dit kan hun concentratie beïnvloeden. Dat is de reden dat veel fabrieken zeer strikte richtlijnen op de muren hangen, als voortdurende herinnering aan mensen om te allen tijde alert te zijn.
Werkstations voor robots ontwerpen
De meest effectieve manier om de veiligheid te garanderen is door speciale werkstations voor de robots te ontwerpen, gescheiden van waar menselijke werknemers zich bevinden. Hierdoor wordt niet alleen elk contact tussen de twee kanten verbroken, maar krijgt de robot ook de ruimte die hij nodig heeft om zijn werk te doen zonder botsingen te hoeven vermijden.
Voorkom ongeautoriseerde toegang
Industriële robots zijn geavanceerde machines met veel bewegende delen en dure technologie. Om deze reden mogen ze alleen worden behandeld door gekwalificeerde technici. Als vrijwel iedereen aan robots gaat sleutelen, kan de manier waarop ze werken veranderen, en dit is niet veilig voor de werkomgeving. Iedereen die niet betrokken is bij de directe installatie en het onderhoud van de robots mag nooit in de buurt komen.
Opkomende problemen bij het gebruik van robotarmen in de productie
Het automatiseren van de productie kent zijn eigen uitdagingen die de volledige integratie van robots op de werkplek hebben vertraagd. Enkele van de uitdagingen zijn de volgende.
De kosten
Bron: epson.com
Er is al meerdere keren gezegd dat automatisering helpt de productiekosten te verlagen, maar dat is een langetermijnbeoordeling. De initiële kosten van het automatiseren van de productie kunnen een bedrijf failliet laten gaan, nog voordat de werkzaamheden beginnen. Industriële robots zijn niet goedkoop, de kosten van één lasrobot die te koop is, bedragen ongeveer $ 40,000, en dat is nog voordat je de onderhoudskosten erbij optelt. Dit is veel te hoog voor de meeste bedrijven.
Vaardigheidslacunes
Bron: Pixabay
Het gebrek aan robotexperts op dit gebied heeft een negatieve invloed op de geautomatiseerde productie. Ondanks dat het gebruik van robots in fabrieken oud is, is het tekort aan technici en programmeurs nooit voldoende aangepakt, en naarmate steeds meer fabrieken zich tot robots wenden, komen ze uiteindelijk vast te zitten met heel weinig mensen die voldoende gekwalificeerd zijn om de machines te bedienen en te onderhouden. Dit kan ertoe leiden dat sommige fabrieken de productie tijdelijk stopzetten.
Het kost tijd om ze in te stellen
Bron: Pixabay
De robots in de juiste positie krijgen om te werken is één ding; om ze op een optimaal niveau te krijgen, is een andere berg. In tegenstelling tot andere machines moeten industriële robots worden gekalibreerd en aangepast aan de taak waarvoor ze zijn ontworpen. Dit kan maanden van aanpassingen en veranderingen vergen, om nog maar te zwijgen van de opleiding industriële robotica nodig is voor de werknemers om ermee te kunnen communiceren. Dit zou op de lange termijn een enorm verlies kunnen betekenen.
Saboteren
Gevallen van ontevreden werknemers die de robots halverwege loskoppelen, komen zeer vaak voor. Nu robots het grootste deel van het werk overnemen, hebben mensen het gevoel dat ze op het punt staan hun enige bron van bestaan te verliezen. Dit had ertoe geleid dat veel bedrijven veel geld verloren aan reparaties als gevolg van opzettelijke sabotage.
Conclusie
Het gebruik van robotarmen in de productie zal naar verwachting wereldwijd blijven groeien. Het lichtpuntje aan de horizon is dat naarmate robotfabrikanten zich bij de industrie aansluiten, de kosten van deze robots genoeg zullen dalen om ze zelfs voor de kleinste fabrieken betaalbaar te maken. In de toekomst zal het makkelijker worden om een goedkope robotarm online of zelfs op een openbare markt te vinden.
Als u altijd al heeft overwogen om een robotarmbedrijf te starten, dan bent u goed geholpen door met de experts op het gebied van industriële robots te praten. Neem contact met ons op, en we zullen alle vragen beantwoorden die u heeft over de industriële robots die we hebben.
Lees ook:
Schildercabine | Robotachtig spuiten | Auto-onderdelen schilderen
Verfrobot Prijs|Verfrobotarm|Spuiten Verfrobot
