Optimalizácia času cyklu robota

Roboty sú nesmierne efektívne: opakovane a rýchlo vykonávajú úlohy s nesmiernou presnosťou. Nemusí to ale hneď znamenať, že každý moment ich pracovného nasadenia je využitý efektívne.

Ak totiž robot nie je na svoj účel správne navrhnutý, zo zlomkov malých sekúnd sa postupne stanú dhšie časové úseky a tie stoja peniaze.

Radšej dvakrát merať ako raz rezať

Celkovú ziskovosť chceme pre zákazníka jednoznačne zvýšiť a každá sekunda navyše znamená menšiu produktivitu. Nad optimalizáciou času cyklu je preto rozhodne dobré podumať už počas návrhu celého projektu robotizácie a nie až potom. Ono je to samozrejme oveľa zložitejšie, nad čím všetkým treba popremýšľať dopredu: výber vhodného robota, optimalizácia jeho pohybov, layout bunky či simulačné techníky – to všetko ovplyvní a prispeje k optimalizácii času cyklu.

Veľký neznamená automaticky lepší

Voľba správneho robota je alfou a omegou riešenia. Aktuálne trendový alebo väčší neznamená vždy ten najlepší. Vidina úspor sa ľahko zmení na náklady navyše. Ak napríklad robot nemá dostatočné užitočné zaťaženie, je príliš veľký do navrhovaného priestoru alebo mu jeho „obrovitosť“, ktorá pre danú aplikáciu vôbec nemusela byť potrebná, robí zbytočné problémy so zotrvačnosťou pri zrýchľovaní a spomaľovaní, celý proces tým bude trpieť.

Zvoliť adekvátny typ robota je teda základom úspechu. Všeobecne odporúčame paralelný priemyselný robot pri ukladaní alebo balení v rovnakej rovine. Tam sú vhodnými alternatívami aj 4-osové roboty, SCARA či delta. Ak sa už bavíme o viacerých rovinach, najvhodnejší je kĺbový robot. Vždy však treba myslieť predovšetkým na dva hlavné parametry robota – jeho nosnosť a dosah.

Čo najmenej zbytočných pohybov

Pri výbere vhodného robota sa vždy pozeráme na jeho umiestnenie voči ďalším zariadeniam v blízkosti. Aj s tým súvisí optimalizácia času cyklu.

Pohyby robota chceme čo najviac minimalizovať, pretože nám opäť negatívne ovplyvňujú čas cyklu. Zvažujeme následnosť operácií a to, aby boli všetky periférne zariadenia vo vhodnej vzdialenosti od robota. Aké je najlepšie umiestnenie robota? Na podstavu? Na stenu? Alebo bude visieť zo stropu? Veľkou pomocnou rukou je aj simulačný softvér, ktorý nám pomôže lepšie sa „pohrať“ s tokom výrobkov do a z pracoviska alebo s rozhraním medzi predchádzajúcimi a nadväzujúcimi procesmi.

Z káčatka labuť

Práve simulačný softvér spôsobil v ostatných rokoch asi najväčšiu revolúciu vzhľadom na optimalizáciu času cyklu. Z púheho demonštračného nástroja sa presunul do praxe ako skutočná výrobná pomôcka. Počíta s ozajstnými mechanickými vlastnosťami priemyselného robota, s jeho rýchlosťou, zotrvačnosťou, nosnosťou a dosahom. To, čo navrhneme v simulácii, celkom určite uvidíme aj v skutočnosti.

Na kratší čas cyklu môže mať vplyv aj posunutie robota, hoci len o centimeter. Roboty nie sú presne symetrické, no ich najvhodnejšie umiestnenie vzhľadom na ďalšie periférie si otestujeme práve v simulačnom nástroji. Už pred samotnou inštaláciou tak dosiahneme najlepšiu možnú dobu cyklu a tiež vtedy odhalíme nežiadúce interferencie a vyladíme prípadné kolízie. Na základe pokynov a parametrov robota vidíme, ako a kde sa robot bude pohybovať. Ich ďalšou úpravou vieme získať aj ďalšie skrátenie času cyklu. Samozrejme tak, aby sme zachovali integritu celého procesu.

Rýchlosť a akcelerácia, jemná rovnováha

Rýchlosť priemyselného robota nie je to jediné, na čo treba dopredu myslieť. Dobu cyklu výrazne ovplyňujú spomaľovanie a zrýchľovanie. Robot predsa musí pred uchopením predmetu mierne spomaliť a musí to urobiť plynule bez zbytočných „šumov“ v pohybe. Programátor musí vedieť zladiť rýchlosť so zrýchlením aj spomalením.

Najlepšie je nastaviť presnosť trasy a čas potrebný na prejdenie trajektórie skôr voľne. Naozaj tesné nastavenia využívame len pri aplikáciách vyberania a umiestňovania, pretože tam je presnosť veľmi dôležitá. Nie je dobré ani to, keď sa robot ponáhľa zbytočne rýchlo a potom čaká na svojej pozícii síce pripravený, ale predošlý krok, na ktorý má nadviazať, ešte stále nie je dokončený – napríklad príchod prázdnej palety alebo naloženie novej. V tom prípade dáva skôr zmysel spomaliť, aby sa robot zbytočne neopotrebovával. Tiež môžeme zvážiť znásobenie užitočných pozícií, ktoré môže robot využiť napr. na dočasné uloženie produktu, počas výmeny palety a pod.

Pri optimalizácii času cyklu kladieme dôraz aj na počet pohybov na vykonanie potrebného zadania. Ak robot musí pri troch rôznych pohyboch spomaliť a znovu zrýchliť, snažíme sa pozrieť na to, či vieme danú úlohu urobiť v rámci jedného pohybu.

Konštrukcia koncového nástroja

Je to celkom logické – čím ťažší koncový nástroj robota, tým pomalšie operácia prebehne. Opäť ďalší faktor ovplyvňujúci čas cyklu. Najlepšie je zachovať čo najnižšiu hmotnosť grippra, ako aj udržiavať rotačné koncové nástroje čo najkompaktnejšie pre zníženie rotačnej zotrvačnosti.  

Jednoduchšia komunikácia

Robotika súčasnosti sa snaží predovšetkým zjednodušovať a zefektívňovať komunikáciu s nadradením riadiacim systémom a perifériami.

Kde v minulosti bolo potrebné zložité elektrické zapojenie každého signálu na koncovom nástroji robota, prepojenie v rozvádzači a mapovanie každého signálu osobitne, v súčasnosti je to už inak. Dnes stačí na vytvorenie komunikačného rozhrania robota s koncovým nástrojom jednoducho zvoliť správnu zbernicu, komponenty fungujúce na tejto zbernici a jednoduchým prepojením cez štandardizované konektory elektricky prepojiť nástroj s riadením robota. Následne prostredníctvom automatického mapovania vytvoriť komunikačné prepojenie a nástroj začať testovať.

Čas cyklu sme teda skrátili aj historickým vývojom v robotike tým, že sme odstránili komunikačné oneskorenie a obmedzili počet prvkov v komunikácii.

Kombinácia operácií

Vždy sa oplatí preveriť možnosť spojenia nadradených a podradených operácií. Spracovaný diel predsa nemusí ležať na palete a presúvať sa do druhej prevádzky na ďalší krok spracovania, ak sa dá táto úloha urobiť hneď. 

Zrátajme si milisekundy

Pri robotizácii je rozhodne dobré myslieť strategicky a všetko pekne dopredu naplánovať. Avšak, našťastie, mnohé veci sa dajú začleniť aj vtedy, keď je už bunka v prevádzke. No spoliehať sa na to netreba! Z milisekúnd navyše sa v priebehu mesiacov či rokov stávajú dlhšie časové úseky. Preto netreba podceniť ani investíciu do optimalizácie času cyklu aj pri už fungujúcich systémoch. Veru, aj milisekundy vedia priniesť veľkú úsporu času, vyšší výkon a s tým aj vyšší zisk.

Kategórie and Tagy
O autorovi

Marián Kováčik

Súvisiace články
Komentovať článok