Модернизация роботизации и повышение производительности роботов на производстве

 

  Не секрет, что производственное оборудование, в том числе промышленные роботы и автоматизированные системы управления, со временем изнашиваются, теряют свой ресурс. Устаревшие захваты, изношенные манипуляторы снижают производительность линий, а также могут негативно влиять на качество выпускаемой и отгружаемой продукции. Модернизация систем роботизации позволяет решить эти проблемы без полной замены оборудования. Кроме этого, при такой модернизации программное обеспечение разрабатывается по уже отлаженным алгоритмам, что существенно снижает затраты. Обновление ключевых узлов, механизмов, использование современных систем управления дают ощутимый результат: сокращается время производственного цикла, повышается точность операций, снижается количество простоев и процент брака.

 

  Модернизация роботизированных систем, как любого производственного оборудования, представляет многоэтапный процесс, требующий детального анализа текущего состояния оборудования, производственных процессов, формализацию итоговых показателей функционирования. Наша команда выделяет несколько базовых этапов, существенно влияющих на улучшение оборудования:

• диагностика узлов и агрегатов,
• определение критических мест в производственном цикле,
• разработка и согласование с заказчиком наилучшего технического решения,
• поэтапная реализация с минимальными остановками производственного процесса.

  Каждый этап требует участия квалифицированных специалистов нашей команды, применение современных экономичных и надежных инженерных решений. Правильная последовательность работ, проверенная многолетним опытом, позволяет снизить до минимума простои линий, обеспечивая повышения производительности как систем роботизации, так всего производства.

  Как было указано выше, обновление роботизированных комплексов начинается с общего аудита производства. Мы анализируем:

• временные характеристики рабочих циклов,
• точность позиционирования манипуляторов,
• качество выполнения захвата,
• состояние конвейерных систем,
• изношенность исполнительных механизмов, редукторов, электродвигателей.

 

  На этапе внедрения специалисты ООО «КУБТРОНИКС» применяют современные контроллеры и панели оператора, обновляют программное обеспечение как вспомогательных систем, так и самих роботов. Замена устаревших приводов и захватов на энергоэффективные модели с обратной связью сокращает время цикла и обеспечивают контролируемый результат. Замена редукторов, установка новых более точных энкодеров также позволяет улучшить характеристики устройств роботизации.

  Результат модернизации – это стабильная работа оборудования с контролируемыми параметрами качества, снижение энергопотребления, уменьшение вероятности отказа оборудования.

  Модернизация роботизированных ячеек не ограничивается только обновлением самих манипуляторов, а также включает интеграцию дополнительного вспомогательного оборудования:

• устройств машинного зрения,
• датчиков позиционирования,
• устройств автоматизированной смены инструмента,
• автоподатчики вспомогательных материалов.

 

  Мы считаем, что только комплексный подход позволяет достичь наилучшего результата. Монтаж современных датчиков усилия позволяет внедрить адаптивные режимы обработки с контролем качества в реальном времени. Это востребовано не только в задачах палетирования продукции и упаковки, требующей бережного отношения, но и в процессе полировки поверхностей.

  Модернизация промышленных роботов в составе роботизированных ячеек требует согласования интерфейсов взаимодействия между используемыми компонентами. Применение промышленных протоколов передачи данных EtherCAT, Modbus/TCP между ПЛК АСУ вспомогательного оборудования и роботом обеспечивает надежную коммуникацию с временем отклика менее 5 мс.

  Не стоит забывать о целесообразности внедрения централизованной системы контроля и управления при модернизации оборудования. СКАДА позволяет накапливать статистические данные о работе ячейки, анализировать их, превентивно выявлять признаки износа отдельных элементов. Это гарантирует планирование и своевременное проведение профилактических работ: технического обслуживания, текущего ремонта - без аварийных остановок производства. Модернизация систем управления оборудованием с интеграцией через СДКУ позволяет создать единое информационное пространство предприятия.

 

  Промышленная роботизация в настоящий момент сформирована широким спектром манипуляторов, а именно:

• шарнирные шестиосевые роботы,
• роботы для высокоскоростных операций,
• дельта-роботы для сортировки,
• картезианские системы для крупногабаритных деталей,
• коллаборативные роботы.

  Модернизация роботизированных комплексов должна учитывать конструктивные особенности каждого типа робота, актуальные производственные задачи и необходимость расширения функционала.

  Модернизация промышленных роботов часто включает замену механических компонентов:

• редукторов,
• подшипников,
• приводных ремней,
• балансировочных механизмов.

  Это связано с тем, что износ механической части приводит к снижению повторяемости позиционирования манипулятора. Для многих производственных операций такое снижение точности может быть критично. Замена устаревших узлов на современные аналоги восстанавливает точность и увеличивает межремонтный интервал. Однако, не менее важным элементом модернизации является замена захватов и инструментальной оснастки. Переход на адаптивные захваты с силомоментным контролем, быстросменные системы крепления, специализированные сварочные горелки или окрасочные распылители расширяет технологические возможности роботизированной ячейки. Модернизация инструментальной части при сохранении базового манипулятора, его программного обеспечения в большинстве случаев экономически выгоднее полной замены робота, особенно для манипуляторов с надежной механической частью.

  Замена энкодеров на высокоразрешающие абсолютные датчики положения (разрешение от 17 до 23 бит) исключает необходимость процедуры "возврата в ноль" после отключения питания и повышает точность каждого позиционирования. Улучшение процессов роботизации через обновление приводной системы сокращает время цикла от 15 до 25%. Наш опыт показывает, что такая модернизация особенно эффективна на линиях упаковки и палетирования готовой продукции.

 

  Базовая стоимость улучшения роботизированной ячейки варьируется от 1,5 до 8 миллионов рублей в зависимости от типа промышленного робота, сложности комплекса, степени износа компонентов. Даже в этом случае затраты на 40…60% ниже, чем внедрение нового комплекса. При этом время простоя ограничивается часами вместо нескольких дней при полной замене.

  Обновление сервоприводов обходится в 2-3 раза дешевле установки нового манипулятора аналогичного класса. Однако, если используемая кинематическая схема уже не соответствует производственным задачам, целесообразно внедрить новый манипулятор другого типа.

  Стоимость проекта модернизации складывается из нескольких статей затрат:

• аудит производства,
• подготовка и согласование технического задания,
• разработка проекта модернизации,
• реализация проекта.

  Непосредственно внедрение проекта включает:

• замену изношенных механических узлов,
• обновление автоматизированной системы управления,
• интеграцию новых датчиков, устройств, исполнительных механизмов,
• программирование ПЛК, роботов,
• пусконаладочные работы,
• ввод в эксплуатацию.

  Устаревшие контроллеры, человеко-машинный интерфейс, программное обеспечение создают скрытые производственные проблемы:

• ошибки в настройках,
• сложности диагностики неисправностей,
• ограниченные возможности интеграции,
• длительное время простоя в случае отказа.

  Использование современных ПЛК и панелей оператора гарантирует повышение надежности АСУ, увеличение быстродействия управляющих программ, сокращает частоту остановок за счет своевременной встроенной самодиагностики и мониторинга отдельных устройств.

  В итоге комплексное улучшение технологических процессов за счет модернизации роботизированных систем позволяет увеличить производительность производственных линии гарантирует окупаемость проекта в пределах 24 месяцев эксплуатации.