Monet insinöörit ovat kiinnostuneita näistä seuraavan sukupolven koneista, jotka voivat hallita voimia ja työskennellä turvallisesti ihmisten kanssa kokoonpanolinjoilla ilman perinteisiä turvalaitteita.
Siitä lähtien, kun yhteistyörobotit ilmestyivät ensimmäisen kerran kymmenen vuotta sitten, ne ovat muuttaneet monia tehdaskerroksia ja helpottaneet automaatiota pienille valmistajille. Tämän teknologian ansiosta monet yritykset voivat myös siirtää tuotantoa Yhdysvaltoihin ja toteuttaa vähäisiä määriä ja monipuolisia tuotantostrategioita.
Esben Østergaard, Universal Robotsin teknologiajohtaja, joka aloitti yhteistyön vuonna 2008, sanoi: "Yhteistyörobotit ovat erityisen houkuttelevia nykyään useista syistä. Ne työskentelevät ihmisten rinnalla eivätkä korvaa heitä, mikä on erityisen arvokasta, koska valmistustyöpaikkoja menetetään." herkkä kysymys.
"Haluamme antaa tehdasautomaation hallinnan takaisin operaattorin käsiin", selittää Østergaard, joka sai hiljattain Robotics Industry Associationin vuoden 2018 Engelberg-palkinnon panoksestaan teollisuusautomaatiossa. "Emme halua korvata ihmisiä, vaan antaa heille työkalun, jonka avulla he voivat tehdä työnsä tehokkaammin. Haluamme antaa heille mahdollisuuden lopettaa robottien työskentely ja sen sijaan ryhtyä robottiohjelmoijiksi ja tehdä enemmän lisäarvoa tuottavia tehtäviä.
"Tämä saattaa olla yhteistyörobottien paras pitkän aikavälin tulos", Ostergaard sanoi. "Tämä ihmisen luovuuden uudelleenjako yhdistettynä robottien toistettavuuteen tyydyttää sekä markkinoiden että asiakkaiden tarpeet. Vaatimus tuotteiden korkeasta personoinnista. laadullisia muutoksia sekä valmistetuissa tuotteissa että niitä valmistavissa ihmisissä."
"Cobotit avaavat oven valmistajille, jotka ovat perinteisesti olleet huolissaan kokoonpanolinjojen automatisoinnista", lisäsi Chris Blanchette, FANUC America Corp.:n myyntijohtaja, joka tarjoaa viisi cobot-mallia. "Tämä on vihdoin saanut monet yritykset ymmärtämään automaation arvon."
"Käyttäjät voivat asentaa yhteiskoneen vain muutaman tunnin harjoittelulla, se on tarpeeksi kevyt, jotta sitä voidaan siirtää laitoksella useita kertoja päivässä, ja se voi toimia ilman suojia tai vartijoita", sanoi Daniel Moore, U:n teknisen tuen insinööri. . Ao Robotics Americalta. "Toiminnallisesti kaikki perinteisten robottien heikkoudet tai vaikeudet voidaan korjata muuttamalla tarkennusta."
"Aiemmin monet ihmiset pelkäsivät robotteja", sanoi Matt Fitzgerald, tuotejohtaja Rethink Robotics Inc:stä, joka julkaisi Baxter-yhteistyörobotin vuonna 2012. Yhteistyökoneet ovat joustavia, helppokäyttöisiä ja turvallisia käyttää. toimia. "
Yhteistyörobottien odotetaan edelleen parantavan laatua, lisäävän tehokkuutta ja vähentävän kustannuksia. Kuitenkin, kuten kaikkien automaatiotyökalujen kohdalla, niiden kokonaistehokkuus riippuu oikean sovelluksen valinnasta ja suunnittelusta.
Hyepistä huolimatta yhteistoiminnallisilla roboteilla on etuja ja haittoja, jotka valmistusinsinöörien on harkittava huolellisesti. Tekniikka on mielenkiintoinen, mutta ei ihanteellinen tietyntyyppisiin sovelluksiin. Esimerkiksi kaksi haittaa ovat rajallinen nostokapasiteetti ja alhaisemmat käyttönopeudet.
Kansainvälisen robotiikan liiton mukaan yhteistyörobottien kysyntä kasvaa 60 % vuosittain. Yhteistyörobottien odotetaan muodostavan 34 prosenttia kaikesta robottimyynnistä vuoteen 2025 mennessä, kun nykyinen osuus on alle 5 prosenttia.
ASSEMBLYn vuoden 2018 työllisyystutkimus vahvistaa tämän suuntauksen. Yli kolmannes (38 %) kokoajista suunnittelee ottavansa käyttöön yhteistyörobotteja seuraavan 12 kuukauden aikana. Tämä on 7 prosenttiyksikköä enemmän kuin vuonna 2017 ja 12 prosenttiyksikköä enemmän kuin vuonna 2016.
Koska seuraavan sukupolven yhteistyörobotit ovat niin joustavia eivätkä vaadi käytännössä mitään turvaesteitä, monet valmistajat käyttävät niitä. Nämä koneet houkuttelevat erityisesti pieniä yrityksiä. Esimerkiksi alle 50 työntekijän valmistajista 21 % aikoo ottaa tämän teknologian käyttöön seuraavan 12 kuukauden aikana. Tämä on 8 prosenttiyksikköä enemmän kuin vuonna 2017.
Ryan Whitton, ABI Researchin tutkimusanalyytikko, sanoi: "Pienet ja keskisuuret valmistajat lisäävät yhteistyörobottien kysyntää. Tämä johtuu tarpeesta valmistaa ratkaisuja, jotka eivät vaadi suuria investointeja pääomalaitteisiin." suuret robottikädet. Näitä tehtäviä ovat esimerkiksi koneen huolto, laadunvalvonta ja valaistuksen kokoonpano. "
Whitton sanoo, että pienet valmistajat tarvitsevat joustavia automaatioratkaisuja, jotka mukautuvat helposti ja nopeasti muuttuviin tarpeisiin. "He tarvitsevat järjestelmiä, jotka voidaan ohjelmoida helposti ja nopeasti ja jotka tukevat monenlaisia automaatiotehtäviä", hän huomauttaa. "Yhteistyörobotit sopivat laskuun."
Whitton ennustaa, että seuraavien seitsemän vuoden aikana yhteistyörobottien toimitukset kasvavat 50 %, kun taas perinteisten teollisuusrobottien toimitukset kasvavat 12 %. Ja näiden koneiden maailmanlaajuinen liikevaihto kasvaa nykyisestä 292 miljoonasta dollarista yli miljardiin dollariin vuoteen 2025 mennessä.
Kasvavaa kysyntää ohjaavat tuotteiden lyhyemmät elinkaaret ja pienten erien ja sekatuotanto-ohjelmien lisääntyvä käyttö suurten volyymien ja pienimuotoisen tuotannon sijaan.
"Valmistajat tarvitsevat joustavampia automaatioratkaisuja sopeutuakseen markkinoille nopeasti ja tehokkaasti", sanoi Nicholas De Keyser, ABB:n robottien kokoonpano- ja testauspäällikkö. "Valmistuksesta on tulossa erikoistuneempi ja arvaamattomampi, mikä vaikeuttaa automaatiota.
"Yhteistyöautomaation avulla ihmiset ja robotit voivat työskennellä yhdessä, mikä tekee tuotannosta joustavampaa säilyttäen samalla turvallisuuden ja tuottavuuden", De Keyser selittää. "Tämä lisää valmistuksen joustavuutta antamalla ihmisten ja robottien työskennellä yhdessä tehtävissä, jotka aiemmin vaativat suojaesteitä ja häkkejä."
"Aiemmin suurten mittatilaustuotteiden kokoaminen merkitsi usein ikävää, herkkää ja toistuvaa työtä", De Keyser sanoo. "YuMi:n kaltaisten yhteistyörobottien avulla ihmiset voivat keskittyä mielekkäämpiin kognitiivisiin tehtäviin, kun taas robotit tarjoavat väsymätöntä tarkkuutta ja kestävyyttä.
"YuMi voidaan asentaa mille tahansa tehtaan työasemalle ja jakaa uudelleen tarpeen mukaan ilman perinteisten turvaesteiden rajoituksia", De Keyser sanoi. "Tämä lisää tuotannon joustavuutta ja ketteryyttä, mikä mahdollistaa useammin tapahtuvan vaihdon."
Yhteistyörobotit ovat nousemassa aloille ja sovelluksille, jotka ovat perinteisesti luottaneet manuaalisiin kokoonpanolinjoihin.
"Monet yritykset yrittävät parantaa joitain tuotantolinjojaan automatisoinnin avulla", Blanchette sanoi. "He haluavat puuttua joihinkin alueisiin, joilla saattaa olla ergonomisia tai laatuongelmia. He voivat lisätä kobotteja muuttamatta kokoonpanolinjan kokoonpanoa."
Yleiset osien työstösovellukset ovat ihanteellisia yhteistyöroboteille. Pienet tehtävät, kuten osien lajittelu tai puristimen lastaus, ovat loistava alku.
"Kaikki kokoonpanotehtävät, jotka vaativat kolmea kättä kobotin toimiessa ihmisavustajana", Blanchett selittää. "Esimerkiksi kone voi tukea raskaampia osia, kun taas ihmiset käyttävät ruuvimeisseliä komponenttien liittämiseen.
"Sovelluksissa, joissa on lyhyt elinkaari, yhteistyörobotit antavat valmistajille mahdollisuuden siirtyä uusiin tuotteisiin erittäin nopeasti", Blanchette sanoi. "Näemme myös lisääntyneen yhteistyörobottien kysynnän yrityksissä, joissa työntekijöiden vaihtuvuus on korkeampi, ja alueilla, joilla on vakava työvoimapula."
"Näemme kasvavan kysynnän sopimusvalmistajilta, erityisesti Kiinassa ja Meksikossa sijaitsevilta yrityksiltä", sanoi Samir Patel, Kawasaki Robot America -yhtiön tuote- ja sovelluskehitysjohtaja, joka jakelee koneet tehtaille muualle.
"Esimerkiksi yritys, joka haluaa vaihtaa yhden tyypin tai koon piirilevystä toiseen, yksinkertaisesti irrottaa DuAro-robotimme ja lähettää sen seuraavalle kokoonpanolinjalle", Patel selitti. "He voivat käyttää samaa robottia kokoonpanolinjalla ja käyttää sitä sitten helposti uudelleen myöhemmin päivällä tarkastuslinjalla, jossa robotti lataa ja purkaa piirilevyjä tarkastuskoneeseen.
"Olemme myös nähneet kobottejamme käyttävän vaihteita tietokonetulostimiin ja pieniä tuuletinyksiköitä, joita käytetään elektronisten laitteiden jäähdyttämiseen", Patel lisää. "Robotit työskentelevät rinnakkain ihmisten kanssa ja auttavat ihmisiä suorittamaan toistuvia tehtäviä, joita voi olla vaikea suorittaa.
"Kaksivartisen nivelkoneemme toistettavuus on lähellä kuusiakselisen robotin toistettavuutta", Patel sanoi. "Päätimme ratkaista tämän ongelman robottia suunnitellessamme. Tämä tekee koneesta erityisen sopivan kiristystehtäviin, kuten tabletin kokoamiseen.
"Yhdessä tapauksessa koneen toista vartta käytettiin kiinnittimenä, kun taas toinen varsi asetti ja kiristi pieniä 3 mm:n ruuveja, jotka oli asetettava tarkasti", Patel sanoo. "Robottiamme käytetään myös piirilevyn kiinnittämiseen kotelon sisällä. Toinen käsi siirtää piirilevyn runkoon, kun taas toisella kädellä jokainen ruuvi kiinnitetään ja kiristetään automaattisella ruuvimeisselillä."
Yhteistyörobotteja käytetään myös liikkuvina robottijärjestelminä, jotka voivat navigoida kokoonpanolinjoilla ja suorittaa täyttötoimia missä ja milloin tahansa. Tämä strategia otettiin äskettäin käyttöön Stäublin sähköliitintehtaalla Allschwilissa, Sveitsissä, jossa kokoonpanolinja on varustettu täysin automatisoiduilla ja manuaalisilla työasemilla.
HelMo-mobiilialusta on varustettu Stäubli TX2 -yhteistyörobotilla, jonka maksimikantavuus on 15 kg ja liikealue 1200 mm. Kosketuspinnat pysähtyvät välittömästi, jos ne joutuvat suoraan kosketukseen henkilön kanssa. Autonomiset robotit navigoivat itsenäisesti määrätyille työpisteille hidastaen tai pysähtyen, kun ihmiset tulevat liian lähelle.
HelMo paikantaa itsensä 0,1 mm tarkkuudella ja kalibroi sijaintinsa kolmella työasemaan kiinteästi asennettulla mittauspisteellä. Se liitetään kiinteisiin teho- ja paineilman ulostuloihin monitieliittimen kautta ja alkaa sitten liikkua.
"Tänään koneeseen voidaan asentaa liitinkotelot ja kosketusnastat; huomenna sitä voidaan käyttää kokoonpanoprosessin muissa vaiheissa", sanoo Stäubli AG:n liiketoiminnan kehityspäällikkö Olivier Cremoux. "HelMoa ei pidetä enää robottina, vaan assistenttina, joka on riittävän joustava auttamaan tarvittaessa.
"Tavoitteena on... käyttää robotteja joustavana vaihtoehtona lisäämään sekakokoonpanolinjojen saatavuutta tai vastaamaan huippukysyntään", Cremu selittää.
Yksi syy siihen, miksi yhteistyörobotit houkuttelevat monia valmistajia, on se, että ne maksavat usein vähemmän kuin perinteiset robotit. Niillä on myös yleensä nopeampi takaisinmaksuaika ja sijoitetun pääoman tuotto, koska ne ovat joustavampia ja ne voidaan helposti integroida olemassa oleviin kokoonpanolinjoihin.
"Odotamme yleensä sijoitetun pääoman tuottoa alle yhdeksän kuukauden", sanoo Universal Robotsin Moore. "Kun otetaan huomioon kaikki perinteiseen robotiikkaan liittyvät piilokustannukset sekä uudelleensijoitettujen yhteistyörobottien potentiaalisesti korkeampi käyttöaika, olemme havainneet, että sijoitetun pääoman tuotto on usein erittäin nopea. Vaikuttavimmassa esimerkissämme (yleensä ruiskuvalu) asiakkaat kertovat. kolmen kuukauden ROI.
"Useimmissa toistettavissa olevissa prosesseissa automaatio on johdonmukaisempaa ja luotettavampaa kuin ihmiset", Moore sanoi. "Vaikka useimmat cobot-käyttäjät mittaavat sijoitetun pääoman tuottoprosenttia työvoimakustannusten ja tuottavuuden kasvun avulla, monet valmistajat näkevät myös laatuparannuksia kobottien asentamisen jälkeen. Tämä vapauttaa työvoimaa arvioida ja parantaa tehtaan muita alueita, luoda lisää automaatiota ja vähentää jätettä."
Yhteistyöteknologiat voivat myös optimoida tuotantolinjoja, mikä mahdollistaa älykkäämmän ja toimivamman myymäläpohjan. Yhteistyörobotit voidaan helposti toteuttaa olemassa oleville kokoonpanolinjoille ilman merkittäviä uudelleenkonfigurointia.
"Jalanjälki on pienempi, koska et tarvitse kaikkia turvasuojia ja esteitä, jotka tyypillisesti liittyvät kiinteään automaatioon", sanoo Fitzgerald Rethink Roboticsista. "Toisin kuin suuret perinteiset robottityösolut, yhteistyörobotit eivät vaadi laajaa ennakkosuunnittelua.
"Se auttaa sinua siirtymään eteenpäin nopeammin", Fitzgerald sanoi. "Jos jotain ei ole otettu huomioon suunnitteluvaiheessa, sen voi kompensoida robotin joustavuudella."
Yhteistyörobottien avulla insinöörit voivat nopeasti ja helposti ottaa automaation käyttöön kokoonpanosovelluksissa, jotka vaativat paljon ihmisen ja koneen välistä vuorovaikutusta. Turvallisuuskysymyksiä ei kuitenkaan voida jättää huomiotta.
"Ainoa todellinen haittapuoli yhteistyöroboteissa on se, että monet ihmiset ajattelevat, että ne ovat "turvallisia" heti laatikosta otettuna", sanoi Corey Ryan, KUKA Roboticsin lääketieteellisen robotiikan johtaja Pohjois-Amerikassa.
"Todellisuus on, että robotit ovat vain yksi osa järjestelmää, ja koko järjestelmä tarvitsee perusteellisen riskinarvioinnin ennen käyttöönottoa", Ryan varoitti. "Esimerkiksi yhteistyörobotti, jonka päässä on pora, on luonnostaan vaaraton ilman lisäturvajärjestelmiä, jotka voivat pysäyttää porauksen ennen kuin ihmiset pääsevät liian lähelle."
"Monet yritykset ostavat yhteistyörobotteja ajatellen voivansa poistaa tyypilliset turvallisuustoimenpiteet", lisäsi Epson Roboticsin tuotepäällikkö Rick Brookshire. "Jos riskinarviointi on kuitenkin oikea, robotin on sovelluksen luonteesta johtuen usein käytettävä perinteisiä suojatoimenpiteitä, kuten valoverhoja. Turvallinen robotti ei tarkoita turvallista sovellusta."
"Älä oleta, että voit poistaa kaikki vartijat ja muut turvatoimenpiteet kobotilla", lisää Ed Roney, kansallinen tilivastaava, valtuutettu järjestelmäintegraattori FANUC America Corp:sta. "Yleinen väärinkäsitys on, että riskinarviointia ei vaadita Cobot ei kuitenkaan ole.
"Kun ihmiset työskentelevät automaation parissa, heidän on oltava tietoisia vaaroista, joita he voivat kohdata", Roney sanoo. "Ovatko osat esimerkiksi teräviä tai niissä on teräviä reunoja, jotka voivat aiheuttaa turvallisuusriskin?"
Yksi tärkeimmistä argumenteista yhteistyörobotteja vastaan on se, että koneet uhraavat nopeuden turvallisuuden vuoksi. Voiman ja vauhdin rajoittamiseksi kobottien on toimittava pienemmillä nopeuksilla kuin muun tyyppisten robottien.
Yhteistyörobottien suhteen insinöörien on otettava huomioon joitakin suorituskykyrajoituksia. Jossain vaiheessa perinteisistä koneista, kuten deltaroboteista, kuusiakselisista roboteista tai SCARA-roboteista, tulee parhaita automaatiovaihtoehtoja.