Teollisuusrobotit: turvalliset robottityöasemat

Teollisuusrobotit ovat kehittyneitä automaatiolaitteita, jotka on suunniteltu tuotantoon, kokoonpanoon ja materiaalinkäsittelyyn liittyvien tehtävien suorittamiseen. Tarkkuutensa, nopeutensa ja tehokkuutensa ansiosta niillä on keskeinen rooli teollisten prosessien modernisoinnissa ja optimoinnissa. Nykypäivän nopeasti kehittyvässä teknologiaympäristössä teollisuusroboteista on tullut välttämätön osa monia toimialoja, aina autoteollisuudesta elektroniikkateollisuuteen ja lääketeollisuuteen.

Teollisuusrobottien tyypit ja sovellusmahdollisuudet

Teollisuusrobotit voidaan jakaa muutamaan perusluokkaan niiden rakenteen ja käyttötarkoituksen mukaan:

• Karteesiset robotit: Niissä on kolme lineaarista liikettä, jotka tapahtuvat X-, Y- ja Z-akselien suuntaisesti. Niitä käytetään yleisesti pick and place -prosesseissa, kokoonpanossa sekä CNC-sovelluksissa.
• SCARA-robotit: Näissä roboteissa on neljä vapausastetta, ja ne ovat erityisen tehokkaita osien kokoonpanossa, pakkaamisessa sekä materiaalien siirrossa.
• Sylinterirobotit: Niille on ominaista sylinterimäinen liikealue, ja niitä käytetään hitsauksessa, valussa sekä kokoonpanotoiminnoissa.
• Pallorobotit: Niissä on pallomainen liikealue, ja niitä käytetään kokoonpano- ja käsittelyprosesseissa, joissa vaaditaan tarkkaa asemointia.
• Delta-robotit: Niissä on kevyt rakenne, ja niitä käytetään nopeissa pick and place -sovelluksissa, pakkaamisessa sekä lajittelussa.

Teollisuusrobotteja käytetään monilla eri aloilla, kuten autoteollisuudessa, elektroniikkateollisuudessa, elintarviketeollisuudessa, lääketeollisuudessa ja monilla muilla toimialoilla. Niiden monipuolisuus ja kyky suorittaa vaativia tehtäviä tekevät niistä korvaamattomia nykyaikaisessa teollisuudessa.

Suosituimmat teollisuusrobottien valmistajat

Teollisuusrobotiikan alaa hallitsevat useat johtavat valmistajat, joilla on merkittävä markkinaosuus sekä Euroopassa että Puolassa. Tässä katsaus tärkeimpiin toimijoihin:

Nämä tiedot perustuvat uusimpiin markkinaraportteihin ja analyyseihin, jotka osoittavat muutaman päätoimijan hallitsevan teollisuusrobotiikan markkinoita. ABB, KUKA, FANUC ja Yaskawa ovat yrityksiä, jotka erottuvat innovatiivisuudellaan ja laajalla tuotevalikoimallaan, joka on mukautettu erilaisiin teollisuuden tarpeisiin​ (Fortune Business Insights)​​ (Expert Market Research)​​ (Market Research Future)​.

Teollisuusrobotit: robotisoidut työasemat

Robotisoidut työasemat ovat erityisesti suunniteltuja työalueita, jotka on varustettu teollisuusroboteilla tiettyjen tehtävien suorittamista varten. Näitä työasemia voidaan käyttää erilaisissa sovelluksissa, kuten hitsauksessa, kokoonpanossa, koneistuksessa tai pakkaamisessa. Robotisoitujen työasemien käyttöönottoon liittyy lukuisia etuja, kuten parempi tehokkuus, tarkkuus ja työturvallisuus. Tällaisissa ratkaisuissa keskeistä on myös koneiden CE-merkintä ja vaatimustenmukaisuuden arviointi.

Robotisoitujen työasemien käytön hyödyt

1. Tehokkuuden kasvu: Teollisuusrobotit voivat työskennellä 24 tuntia vuorokaudessa, 7 päivää viikossa, mikä lisää tuotannon suorituskykyä merkittävästi. Prosessien automatisoinnin ansiosta yritykset voivat saavuttaa korkeamman tuotelaadun lyhyemmässä ajassa.
2. Tarkkuus ja toistettavuus: Robotit suorittavat tehtävät suurella tarkkuudella ja toistettavuudella, mikä minimoi tuotantovirheet ja varmistaa tuotteiden tasaisen laadun.
3. Työntekijöiden turvallisuus: Robottien käyttöönotto vaarallisten tehtävien, kuten hitsauksen tai materiaalien käsittelyn, suorittamiseen vähentää merkittävästi työpaikkatapaturmien riskiä. Robotit voivat työskennellä vaativissa olosuhteissa, joissa ihmisen läsnäolo olisi vaarallista. Turvallisuuden varmistamisessa auttaa myös koneiden ja tuotantolinjojen turvallisuusauditointi.
4. Joustavuus: Robotisoidut työasemat voidaan mukauttaa helposti erilaisiin tehtäviin ja tuotantoprosesseihin, mikä lisää tuotannon joustavuutta ja mahdollistaa nopean reagoinnin markkinoiden muutoksiin.

Esimerkkejä robotisoitujen työasemien käytöstä

• Hitsaus: Hitsausrobotteja käytetään laajasti autoteollisuudessa, jossa tarkkuus ja nopeus ovat ratkaisevan tärkeitä. Kehittyneiden teknologioiden, kuten laserhitsauksen, ansiosta voidaan saavuttaa korkealaatuisia hitsausliitoksia.
• Kokoonpano: Kokoonpanorobotteja käytetään elektronisten, mekaanisten ja muiden komponenttien kokoamiseen. Tarkat manipulaattorit mahdollistavat nopean ja täsmällisen asennuksen myös kaikkein pienimmille osille.
• Pakkaaminen: Pakkausrobotit automatisoivat tuotteiden pakkausprosessin, mikä nopeuttaa koko tuotantolinjaa. Kehittyneiden konenäköjärjestelmien ansiosta robotit voivat tunnistaa ja lajitella erimuotoisia ja erikokoisia tuotteita.
• Koneistus: Robotit voidaan varustaa erilaisilla koneistustyökaluilla, kuten jyrsintään, sorvaukseen tai hiontaan. Näiden prosessien automatisointi parantaa tuotannon tarkkuutta ja tehokkuutta.

Teollisuusrobotit: SFS-EN ISO 10218-1 -standardin keskeiset vaatimukset

SFS-EN ISO 10218-1 -standardi määrittelee joukon vaatimuksia ja ohjeita, joiden tavoitteena on varmistaa teollisuusrobottien turvallinen käyttö. Alla esittelemme tämän standardin kymmenen tärkeintä osa-aluetta:

1. Vaarojen tunnistaminen ja riskien arviointi

Teollisuusrobotteihin liittyvien mahdollisten vaarojen tunnistaminen ja riskien arviointi ovat turvallisuuden varmistamisen perusvaiheita. Standardi edellyttää, että kaikki vaarat tunnistetaan ja riskit arvioidaan. Tämän arvioinnin perusteella otetaan käyttöön asianmukaiset suojatoimenpiteet, joiden tarkoituksena on minimoida riski operaattoreille ja muille työntekijöille.

Riskien arviointiprosessin tulee kattaa kaikkien mahdollisten vaarojen tunnistaminen ja niihin liittyvien riskien arviointi sekä asianmukaisten suojatoimenpiteiden käyttöönotto”.

2. Turvallisten robottijärjestelmien suunnittelu

Standardin mukaisessa robottijärjestelmien suunnittelussa riskien minimointi on otettava huomioon jo suunnitteluvaiheessa. Tämä koskee voimansiirtokomponentteja, sähkölaitteita sekä ohjausjärjestelmiä. Kaikki nämä osat on suunniteltava siten, että ne takaavat mahdollisimman turvallisen käytön.

3. Suojatoimenpiteet

SFS-EN ISO 10218-1 -standardi määrittelee vaatimukset suojatoimenpiteille, kuten fyysisille suojauksille, lukituksille ja hätäpysäyttimille. Näiden tarkoituksena on estää tahaton pääsy robottien vaarallisille työalueille sekä varmistaa, että robotti voidaan hätätilanteessa pysäyttää nopeasti ja turvallisesti.

4. Turvallisuuteen liittyvät ohjausjärjestelmät

Robottien ohjausjärjestelmien on täytettävä tietyt suorituskykykriteerit, jotta jokainen vika johtaa turvalliseen tilaan. Standardi edellyttää, että nämä järjestelmät suunnitellaan tavalla, joka minimoi vikojen riskin ja varmistaa asianmukaiset suojamekanismit teknisten ongelmien ilmetessä.

5. Robottien turvallinen käyttö

Standardi määrittelee vaatimukset robottien turvalliselle käytölle, mukaan lukien käynnistys-, pysäytys- ja käyttötilojen vaihtomenettelyt. On tärkeää, että operaattorit on koulutettu asianmukaisesti ja että he ovat tietoisia robottien käyttöön liittyvistä mahdollisista vaaroista.

6. Käyttöohjeet ja dokumentaatio

Jokaisen robotin mukana on toimitettava täydellinen dokumentaatio, joka sisältää käyttöohjeet, turvallisuusvaroitukset sekä huoltoa koskevat ohjeet. Tämä dokumentaatio on keskeinen osa turvallisuuden varmistamista, ja sen on oltava helposti kaikkien robottien käyttäjien saatavilla.

7. Operaattorien koulutus

Teollisuusrobottien operaattorit on koulutettava asianmukaisesti laitteiden turvalliseen käyttöön. Koulutuksen tulee kattaa sekä robottien käytön teoreettiset että käytännön osa-alueet sekä toimintamenettelyt hätätilanteissa.

8. Huolto ja tekniset tarkastukset

Säännöllinen huolto ja tekniset tarkastukset ovat välttämättömiä, jotta robotit pysyvät turvallisessa käyttökunnossa. Standardi määrittelee tarkastusten ja huoltotoimenpiteiden tiheyttä ja laajuutta koskevat vaatimukset, ja ne on suoritettava pätevän henkilöstön toimesta.

9. Vaatimustenmukaisuuden arviointi ja sertifiointi

Teollisuusrobottien on täytettävä SFS-EN ISO 10218-1 -standardin sekä muiden soveltuvien turvallisuusstandardien vaatimukset. Vaatimustenmukaisuuden arviointi ja CE-merkintä ovat keskeisiä tekijöitä sen varmistamisessa, että robotit täyttävät kaikki vaaditut turvallisuuskriteerit ennen markkinoille saattamista.

10. Käyttöönoton jälkeinen valvonta

Kun robotit on otettu käyttöön työympäristössä, niiden toimintaa on valvottava ja tarkastettava säännöllisesti. Tavoitteena on varmistaa, että robotit täyttävät edelleen turvallisuusvaatimukset sekä tunnistaa ja poistaa mahdolliset vaarat, joita käytön aikana voi ilmetä.

Teollisuusrobotit ja robottisolut ovat keskeisessä roolissa nykyaikaisessa teollisuudessa, sillä ne parantavat tuottavuutta, tarkkuutta ja turvallisuutta. Turvallisuusstandardien, kuten SFS-EN ISO 10218-1, käyttöönotto on välttämätöntä riskien minimoimiseksi ja työntekijöiden suojaamiseksi. Robotiikkateknologian kehittyessä sen merkityksen ja käytön voidaan odottaa kasvavan edelleen eri teollisuudenaloilla. Teollisuusrobotiikan tulevaisuus näyttää lupaavalta, ja uudet sovellukset sekä innovaatiot voivat mullistaa tuotannon ja muut toimialat.

Teollisuusrobotit ja CE-merkintä

Vaikka teollisuusrobotit ovat usein osa laajempia integroituja järjestelmiä, niiden on täytettävä tietyt vaatimukset CE-merkinnän saamiseksi. CE-merkintä on monissa Euroopan talousalueella (EEA) myytävissä tuotteissa vaadittava merkintä, joka osoittaa tuotteen täyttävän eurooppalaiset terveys-, turvallisuus- ja ympäristönsuojeluvaatimukset.

Keskeneräiset koneet

Teollisuusrobotteja pidetään keskeneräisinä koneina, koska ne edellyttävät yleensä integrointia muihin järjestelmiin osana laajempia tuotantolinjoja. Konedirektiivin (2006/42/EC) mukaan keskeneräisiä koneita ei voida CE-merkitä itsenäisesti. Niiden on kuitenkin täytettävä tietyt vaatimukset:

1. Liittämisvakuutus (Declaration of Incorporation):
   • Keskeneräisen koneen valmistajan on toimitettava liittämisvakuutus, jossa todetaan, että kyseinen kone on tarkoitettu liitettäväksi muihin koneisiin tai järjestelmiin eikä sitä saa käyttää itsenäisesti ennen kuin se on integroitu ja arvioitu konedirektiivin mukaisesti.
2. Kokoonpano-ohjeet:
   • Valmistajan on toimitettava yksityiskohtaiset kokoonpano-ohjeet, joissa määritellään, miten keskeneräinen kone integroidaan turvallisesti muihin laitteisiin.

Lopullinen CE-sertifiointiprosessi

Kun teollisuusrobotti integroidaan muiden järjestelmien kanssa osaksi suurempaa konetta, vastuu täydellisen CE-merkinnän hankkimisesta kuuluu lopulliselle valmistajalle. CE-sertifiointiprosessi sisältää:

1. Vaatimustenmukaisuuden arviointi:
   • Koko integroitu järjestelmä on arvioitava sovellettavien direktiivien mukaisesti, mukaan lukien konedirektiivi (2006/42/EC), EMC-direktiivi (2014/30/EU) sekä muut sovellettavat direktiivit, kuten esimerkiksi pienjännitedirektiivi (LVD).
2. Tekninen dokumentaatio:
   • Lopullisen valmistajan on laadittava täydellinen tekninen dokumentaatio, joka sisältää tiedot kaikista integroiduista komponenteista, riskien arvioinnista sekä vaatimustenmukaisuustesteistä.
3. EY-vaatimustenmukaisuusvakuutus:
   • Lopullisen valmistajan on laadittava EY-vaatimustenmukaisuusvakuutus, jossa todetaan, että koko integroitu järjestelmä täyttää kaikkien sovellettavien direktiivien vaatimukset.
4. CE-merkintä:
   • Kun vaatimustenmukaisuuden arviointi on saatu päätökseen ja EY-vaatimustenmukaisuusvakuutus laadittu, lopullinen valmistaja voi kiinnittää CE-merkin koko integroituun järjestelmään (huom. itse robotin CE-merkintä ei tässä yhteydessä koske konedirektiiviä).

Teollisuusrobotit: käytännön näkökohdat

Esimerkki

Teollisuusrobottien integraattori toimittaa tuotteensa osina laajempia tuotannon automaatiojärjestelmiä. Jokainen robotti toimitetaan liittämisvakuutuksen ja kokoonpano-ohjeiden kanssa. Integraattori, joka liittää nämä robotit tuotantolinjaan, vastaa siitä, että koko järjestelmä täyttää EU-direktiivien vaatimukset ja että koko järjestelmälle saadaan CE-merkintä.

Teollisuusautomaatio ja teollisuusrobotit

Teollisuusautomaatio ja teollisuusrobotit ovat kaksi modernin tuotannon keskeistä osa-aluetta, jotka toimivat tiiviissä yhteistyössä prosessien optimoimiseksi ja tehokkuuden parantamiseksi. Niiden rajapintoja on lukuisia, ja ne kattavat monenlaisia osa-alueita suunnittelusta ja ohjelmoinnista käyttöönottoon ja järjestelmien ylläpitoon.

1. Tuotantoprosessien automatisointi:
   • Teollisuusautomaatiossa hyödynnetään teollisuusrobotteja tuotannon eri vaiheiden automatisointiin, mikä parantaa tehokkuutta ja pienentää kustannuksia. Robotit voidaan ohjelmoida suorittamaan tarkkoja tehtäviä, kuten kokoonpanoa, hitsausta tai pakkausta.
2. PLC-ohjelmointi:
   • PLC-ohjelmoinnilla (Programmable Logic Controllers) on keskeinen rooli teollisuusrobottien integroinnissa muihin automaatiojärjestelmiin. PLC-ohjaimet hallitsevat robottien toimintaa ja varmistavat koko tuotantojärjestelmän synkronoinnin sekä häiriöttömän toiminnan.
3. Suunnittelutoimisto ja Konesuunnittelu:
   • Suunnittelutoimistot vastaavat sellaisten koneiden suunnittelusta, jotka toimivat yhdessä teollisuusrobottien kanssa. Konesuunnittelu kattaa robottien kanssa yhteensopivien komponenttien ja järjestelmien kehittämisen, mikä on tehokkaan automaation kannalta ratkaisevan tärkeää.
4. Koneiden turvallisuus ja yhdenmukaistetut standardit:
   • Koneiden turvallisuuden varmistaminen on yksi tärkeimmistä teollisuusautomaation ja robottien integroinnin osa-alueista. Yhdenmukaistetut standardit, kuten SFS-EN ISO 10218-1, määrittelevät turvallisuusvaatimukset, jotka on täytettävä, jotta järjestelmät voivat toimia turvallisesti ja tehokkaasti. Tähän liittyvät myös koneiden CE-merkintä ja vaatimustenmukaisuuden arviointi.
5. Insinöörien ulkoistaminen:
   • Insinöörien ulkoistaminen antaa yrityksille mahdollisuuden hyödyntää asiantuntijoita automaatio- ja robotiikkajärjestelmien suunnittelussa, ohjelmoinnissa ja käyttöönotossa. Näin yritykset voivat hyödyntää uusinta teknologiaa ja asiantuntemusta ilman, että niiden tarvitsee ylläpitää suurta vakituista insinööritiimiä.
6. Teollisuuskoneiden rakentaminen:
   • Teollisuuskoneiden rakentamisessa otetaan huomioon robottien ja automaatiojärjestelmien integrointi. Koneiden rakenteen on sovelluttava yhteistyöhön robottien kanssa, mikä edellyttää huolellista suunnittelua ja koordinointia eri insinööritiimien välillä.

Teollisuusautomaatio ja teollisuusrobotit muodostavat monimutkaisia, integroituja järjestelmiä, jotka edellyttävät yhteistyötä monella tasolla suunnittelusta ja ohjelmoinnista käyttöönottoon ja ylläpitoon. Yhdenmukaistetut standardit sekä koneiden turvallisuus ovat avainasemassa sen varmistamisessa, että nämä järjestelmät toimivat tehokkaasti ja turvallisesti. Käytännössä tätä voidaan tukea esimerkiksi koneiden ja tuotantolinjojen turvallisuusauditoinnilla.