Artykuł jest częścią Przewodnika przemysłowego – cyklu poświęconego rozwiązaniom stosowanym w przedsiębiorstwach produkcyjnych. Wcześniejsze odcinki dotyczyły cobotów i wózków AGV.
Wśród wynalazków prezentowanych podczas 7 Międzynarodowego Sympozjum Robotów Przemysłowych w Tokio, zorganizowanego w październiku 1977 roku, był robot montażowy SIGMA. Urządzenie opracowane przez inżynierów włoskiej firmy Olivetti, miało dwa ramiona poruszające się w prostokątnym układzie współrzędnych i kontrolowane przez pojedynczą jednostkę sterującą złożoną z minikomputera i sprzętu elektronicznego – wyjaśniają M. Salomon i A. d’Auria z Olivetti. Maszyna Włochów wywarła wrażenie na japońskich inżynierach, którzy w tamtym czasie szukali sposobów na przejście z wielkoseryjnej produkcji kilku produktów do ograniczonego wytwarzania większej ilości towarów. Jednym z ekspertów był prof. Hiroshi Makino z Uniwersytetu Yamanashi.
Naukowiec opracował koncepcję robota SCARA (skrót od Selective Compliance Assembly Robot Arms, co można przetłumaczyć jako ramię robota do montażu selektywnej zgodności). Urządzenie miało 2-członowe ramię, którego części obracają się wobec siebie w jednej płaszczyźnie (X,Y), co pozwoliło ustawić głowicę w dowolnym miejscu będącym w zasięgu ramienia. Głowica natomiast może obracać się wokół własnej osi, a także umożliwia ruch końcówki w pionie. Konstrukcja sprawiła, że roboty SCARA mogły działać w ograniczonych przestrzeniach. Makino zainicjował konsorcjum robotów SCARA, w którym uczestniczyła jego uczelnia i 13 japońskich przedsiębiorstw. Działalność organizacji została zaplanowana na 3 lata (1978-1981) poświęcone rozwojowi koncepcji badacza i rozpowszechnianiu urządzeń w pracach montażowych. W 1981 maszyny na rynek wprowadziły 2 firmy: Sankyo Seiki i Hirata.
Sankyo Skilam, czyli IBM 7535 – roboty SCARA w USA
Model przedsiębiorstwa Sankyo Seiki o nazwie „Sankyo Skilam” w 1982 roku został wprowadzony na rynek Stanów Zjednoczonych przez IBM, na zasadach OEM (ang. Original Equipment Manufacturer). Same urządzenia wciąż wytwarzał japoński producent, za to IBM sprzedawał produkt razem z własnym komputerem przemysłowym jako IBM 7535. Jak opowiadał Kazuyoshi Yasukawa, który projektował Sankyo Skilam, przez 6 lat japońska firma eksportowała ponad 100 robotów miesięcznie – w sumie przeszło 7 tysięcy maszyn. Działanie systemu 7535 dało się zaprogramować korzystając z AML (A Manufacturing Language) – języka programowania robotów opracowanego przez amerykańską firmę w latach 70. i 80. ubiegłego wieku.
Przykładowe wdrożenia
Wraz z rozwojem rynku, producenci robotów SCARA skupili się na zwiększaniu ładowności urządzeń, zasięgu ramienia, dokładności i prędkości działania. Dzięki zmianom poszerzył się zakres zastosowań robotów SCARA, który najczęściej obejmuje transport materiałów, montaż i demontaż, spawanie i lutowanie, dozowanie oraz obróbkę.
Jednym z przykładów wdrożeń, jest uruchomienie maszyny TH350 firmy Shibaura Machine w zakładzie produkującym wyłączniki instalacyjne. Przedsiębiorstwo Automation & Robotics Ireland zastąpiło urządzenie pneumatyczne, które transportowało towary, robotem SCARA, ponieważ zmiany w procesie produkcji sprawiły, że dotychczasowy sprzęt nie nadążał za linią, z której co minutę schodziły 24 wyłączniki. Z kolei w fabryce Polymer Conversions T3 All-in-One firmy Epson zajmuje się montażem, który wymagał umieszczania gwintowanych wkładek mosiężnych w otworach. Wcześniej prace były wykonywane ręcznie, ale trudno było zachować odpowiednią dokładność, bo elementy były małe, a dolna i górna średnica na tyle podobne, że części nierzadko były wstawiane odwrotnie. Z kolei w augsburskim magazynie WeltBild roboty SCARA zajmowały się przyklejaniem etykiet – dzięki wcześniejszym danym, niezależnie od ustawienia produktu na taśmie, kontroler jest w stanie wyznaczyć najlepszy tor ruchu mechanicznych ramion. Roboty SCARA na żywo można zobaczyć m.in. w pokazowej fabryce hub4industry w Krakowie.
Roboty SCARA mające największy udział w rynku podnoszą do 5 kg
7,68 miliarda dolarów to wartość rynku robotów SCARA w 2019 roku według portalu Statista. W 2021 szacowano ją na 9,26 mld dolarów, z kolei do 2026 roku ma wzrosnąć do 14,78 mld dolarów. Jeśli wziąć pod uwagę udźwig, firma analityczna Allied Market Research prognozuje, że w latach 2019-2026 największy udział w rynku będą miały maszyny umiejące podnieść do 5 kg, najczęściej wykorzystywane do przenoszenia materiałów tam, gdzie wymagana jest dużą prędkość, dokładność i powtarzalność. Są one również używane np. do gratowania, czyli wygładzania ostrych krawędzi, lub cięcia płytek drukowanych. Z kolei najszybszy rozwój czeka maszyny podnoszące od 5 do 15 kilogramów.
Analitycy zwracają uwagę, że rynek maszyn SCARA rośnie z uwagi na konieczność obniżania kosztów produkcji masowej, standaryzację procesów czy zapewnienie niezawodności działań. Jednak dynamika zmian nie jest zbyt duża, co wynika z kosztów wdrożeń czy coraz szerszego wykorzystania robotów współpracujących (cobotów). Nowe możliwości rozwoju są związane ze zwiększonym popytem na automatyzację w krajach azjatyckich.
Jeśli wziąć pod uwagę kryterium branży, urządzenia typu SCARA są najczęściej używane w firmach związanych z przemysłem elektrycznym i elektronicznym, motoryzacyjnym, a także metalowym i maszynowym. Według szacunków do 2026 na podium pozostaną 2 pierwsze segmenty, ale 3 miejsce zajmą producenci żywności i napojów.
Jak sfinansować zakup robotów SCARA?
Przedsiębiorstwa produkcyjne w Polsce, które chcą usprawnić produkcję przez zastosowanie robotów SCARA, przez najbliższe 5 lat mogą odliczyć od dochodu 50% kosztów poniesionych na zakup robotów, czujników, sterowników, jak również barier fizycznych czy czujników i kamer. Dodatkowo ulga podatkowa na robotyzację pozwala odliczyć koszty nabycia wartości niematerialnych i prawnych potrzebnych do poprawnego uruchomienia maszyn, a także zakup usług szkoleniowych. Szczegóły mechanizmu podatkowego znajdą Państwo w Nawigatorze Finansowym.