Dinamikus alkatrészmozgatás

Stancolt alkatrészek gyors és megbízható ellenőrzése

2015. február 24., kedd, 18:43

Címkék: autóipar Backhoff Brüggli Industrie CP6203 Panel PC stancolás TwinCAT NC I

A Brüggli Industrie nevű svájci vállalat a fémmegmunkáló iparban dolgozó szerződéses gyártóként mostanáig az általa stancolással gyártott alkatrészeket szemrevételezéssel ellenőrizte. A minőségbiztosítás javítása és a vizsgálócella méretének csökkentése érdekében az optikai ellenőrzés céljából fejlett képfeldolgozó rendszereket szereztek be az ATS Automation-tól.

A körülbelül 650 alkalmazottat foglalkoztató Brüggli szociális vállalkozás, melynek központja a svájci Romanshorn-ban található, rokkant és más fogyatékossággal élő emberek képzésére, átképzésére, és foglakoztatására koncentrál. A Brüggli Industrie (ipari) divízió a vállalatnál foglalkoztatott munkaerő kb. felét alkalmazza és az olyan saját termékeken kívül, mint a kutyaszállító ketrecek és a kerékpár-utánfutók, fő tevékenységként felajánlja gyártó és összeszerelő szolgáltatásait a fémfeldolgozó ipar szereplői számára. Annak érdekében, hogy az egyre növekvő termelési volumen ellenére meg tudjanak felelni a magas és egyre növekvő minőségi elvárásoknak, a gyártási folyamatokban korábban alkalmazott szemrevételezéses módszert lecserélték egy teljesen automatizált vizsgálócellára. Ezt a svájci, St. Gallen-i székhelyű ATS Automation GmbH fejlesztette ki. A cég a műszaki, vezérlés- és hajtástechnikai, és képfeldolgozási területeken meglévő általános hátterének köszönhetően képes volt egyetlen forrásból egy teljes körű megoldást szállítani.

A Brüggli Industrie-nél működő ATS vizsgálócellában egy deltarobot veszi át a stancolt alkatrészek teljes körű mozgatásának feladatát.

Univerzális és optimálisan hozzáférhető vizsgálócella

Az autóipar részére készített speciális stancolt alkatrészeket a Brüggli rendszerével ellenőrzik. A vizsgálócellát azonban valójában univerzális használatra fejlesztették ki. Az ATS vezérigazgatója, Andreas Tobler elmondása szerint: „A cella alapelrendezését, azaz az alkatrészek beadagolását, a vizsgálócellát – beleértve a vizsgálóállomásokat és a deltarobotokat is –, valamint az alkatrészeket kihordó szállítószalagokat úgy terveztük meg, hogy a rendszer kis átalakítással más alkatrészek vizsgálatára is alkalmassá tehető legyen. Csak a szerszámbefogó, vagy vákuum-megfogó elemeket, valamint természetesen a folyamatot irányító szoftvert, illetve a képfeldolgozó szoftvert kell kicserélni.”

A deltarobot átveszi a vizsgált alkatrészeknek a stancolási és köszörülési hibák, karcolások felderítése, valamint a furatokban lévő szennyeződések és idegen testek felismerése céljából végzett mozgatásának teljes feladatát. A Brüggli rendszerben a stancolt alkatrészt először leveszik a beadagoló szalagról, és elhelyezik az elülső homlokfelületet ellenőrző állomásra, ahol annak esetleges hibáit egy induktív közelségérzékelő ellenőrzi az anyagban lévő horpadások alapján. Ezenkívül a szennyeződéseket vibrációval és sűrített levegős fúvókák segítségével eltávolítják. A következő lépésben a felület ellenőrzése történik meg, amely a felső és az alsó rész ellenőrzésére szolgáló vizsgálóállomásokon történik; a két mérőállomás között a munkadarabot megfordítják. Ennek a folyamatnak a végén három eredmény keletkezik, amelyek 30 vizsgálati kritériumon alapulnak. Ezeket az eredményeket – mint végeredményt – a képfeldolgozó rendszer értékeli ki, és küldi át a vezérlőrendszerbe. Ettől az értéktől függően a vizsgált munkadarabot – a jó minőségű, vagy az újra megvizsgálandó alkatrészek esetében – a deltarobot elhelyezi a két kihordószalag egyikén, vagy beteszi az egyik oldalsó selejtcsatornába, amely a hibás munkadarabok eltávolítására szolgál. Ezenkívül a berendezés egyenként 11 stancolt alkatrészt tartalmazó rakatokat képez a megfelelő munkadarabokat elszállító szalagon, hogy azok a megfelelő szállítódobozokba berakhatók legyenek.

A 19 colos érintőképernyővel felszerelt beépített Panel PC elegendő helyet kínál a TwinCAT HMI szoftver által elkészített képek kiváló minőségű megjelenítésére.  

Andreas Tobler szerint a rendszer egyik különleges jellemzője a hatszög alakú cellakonstrukció: „Ez lehetővé teszi, hogy minden oldal felnyitható legyen, és így a vizsgálócella belseje jobban hozzáférhetővé váljon. A középen lévő deltarobot elhelyezkedése lehetővé teszi, hogy a robot megfogó elemei a cella belsejében bármilyen megadott munkamagasságban bármely pozícióba eljuthassanak. Ezenkívül a kapcsolódó vizsgálóállomások beállítás üzemmódban kifordíthatók, ami tovább javítja a hozzáférhetőséget.” Urs Buschor, a Brüggli Industrie fémipari részlegének technológiai és képzési vezetője egy további szempontot tesz hozzá a korábban elmondottakhoz: „Ennek a megoldásnak köszönhetően jelentősen leegyszerűsödött és felgyorsult a rendszer tisztítása. Ezenkívül az ergonómia érdekében a beépített CP6203 típusú Panel PC kezelőfelülete nagyon rugalmasan mozgatható, és csaknem 360 fokos szögben elforgatható a képernyő tartókarján. A panel mindig elérhető távolságban van, de nincs útban pl. a karbantartási műveletek ideje alatt.”

Kinematikus könyvtár az egyszerű és hatékony folyamattervezéshez

A 19"-os érintőképernyővel felszerelt, beépített, CP6203 típusú Panel PC és az Intel® Core™ 2 Duo processzor (2,26 GHz) szolgál vezérlő számítógépként, a HMI a Windows XP operációs rendszeren alapul, a vezérlőszoftver pedig TwinCAT NC I típusú. Andreas Tobler megjegyzése szerint: „Számunkra a legfontosabb előnyt az előre konfigurált robotmozgási funkciók jelentették, amelyek jelentősen leegyszerűsítették a folyamattervezési munkát.  A TwinCAT Kinematic Transformation (3-as szint) kiváló megoldást jelent a deltarobotokhoz, különösen – mint a mi esetünkben – amikor azokat hatékony, nagy sebességű alkatrészmozgatásra használják viszonylag egyszerű mechanizmus alkalmazásával. A fejlesztési folyamat kezdetén, kb. három évvel ezelőtt a Beckhoff volt az olyan nyílt vezérlőrendszerek egyetlen szállítója, amelyekkel az összes követelmény teljesíthető volt, és a meghatározott mozgatómodult a mi saját deltarobot mechanizmusunkra szabták testre.”

A TwinCAT rugalmassága miatt szoftveroldalon is volt elegendő tere az egyéni adaptálásnak. Így a deltarobot-pozicionálást nem a szokásos módon az NC program végzi, hanem közvetlenül a szoftver a TwinCAT PLC-n keresztül. Andreas Tobler elmondása szerint: „Konceptuális szempontból azt akartuk, hogy a teljes vizsgálócella vezérlése a PLC-ről történjen. Ehhez programozásra került egy speciális funkcióblokk, amely lehetővé teszi az összes pozíció közvetlen specifikálását. Ettől eltekintve egyetlen paraméterezés elegendő volt a folyamat megtervezéséhez. Ez a koncepció jelentősen leegyszerűsítette a műveleti sorrend vezérlését. Például a pozíciókat egyszerűen lehet mozgatni és rögzíteni a kezelőfelületen keresztül a robot tanításakor anélkül, hogy meg kellene változtatni az NC programot.”

Vezérlés- és hajtástechnikai megoldások a Beckhoff-tól – a CP6203 típusú Panel PC-től az AM30xx típusú szervomotorokig – lehetővé teszik a deltarobotok dinamikus vezérlését és ezen keresztül a tesztelési célú méréssorozatok gyors és precíz végrehajtását.

Öt szervo- és két léptetőmotor biztosítja a pozícióspecifikációk dinamikus megvalósítását: három kétcsatornás AX5206 szervohajtás mozgatja a robot három tengelyét, vagy a két felületellenőrző állomás forgóasztalait három AM3033 és két AM3022 típusú szervomotoron keresztül. Ezenkívül egy-egy AS1000 típusú léptetőmotor – amely két EL7031 típusú léptetőmotor-terminállal van ellátva – vezérli a vizsgálóállomások között lévő fordítóállomást, amelynél a ki- és bemenő adatok feldolgozását  két EK1100 EtherCAT csatoló, és összesen 55 EtherCAT terminál segíti.

PC-alapú vezérlés mint integrált vezérléstechnikai architektúra

Az ATS egyik fejlesztőjének, René Meili-nek a véleménye szerint a PC-alapú vezérlés, integrált vezérléstechnikai architektúrájával komoly előnyöket kínál már önmagában a robotmozgatás integrálásával is. Ezenkívül megjegyzi, hogy a gép biztonságtechnikai elemei is szerves részét képezik a Beckhoff TwinSAFE-et használó teljes rendszernek: „A Panel PC végrehajtja az összes vezérlési és megjelenítési feladatot a felhasználóbarát kezeléstől a deltarobotig. Így tehát nincs szükség különálló robotvezérlőkre és biztonságtechnikai vezérlőkre. Ez az univerzálisan integrált vezérléstechnikai architektúra egyszerűsíti a folyamattervezést, és csökkenti a megoldás teljes költségét.”

Balról jobbra: Stefan Keller, Beckhoff Sales – Kelet-Svájc, Andreas Tobler és René Meili az ATS-től, Urs Buschor és Giuseppe Pennimpede, a Brüggli Industrie munkatársai. 

Andreas Tobler is megerősíti a PC-alapú vezérlés előnyeit: „Annak érdekében, hogy a gép optimális biztonságosságát az üzemelés minden fázisában biztosítsuk, az integrált TwinSAFE biztonságtechnikai megoldást választottuk. Ez az EL6900 TwinSAFE PLC, négy EL1904 TwinSAFE digitális bemeneti terminál, és egy EL2904 típusú TwinSAFE digitális kimeneti terminál alkalmazásával valósult meg. Ezenkívül vannak még AX5805 TwinSAFE hajtásopció-kártyák is az AX5206 típusú szervohajtáshoz. Így valósítottuk meg a vészleállással (STO) és az ajtófigyelő biztonsági berendezéssel kapcsolatos biztonságtechnikai funkciókat. Itt kihasználtuk az EtherCAT által kínált előnyöket, amelyek nagymértékben biztosítják nemcsak a kiváló teljesítményt, hanem az univerzális adatkommunikáció előnyeit is. Kezdettől fogva az volt a célunk, hogy összegyűjtsük az I/O adatokat, megoldjuk a biztonságtechnikai problémákat és a hajtást egyetlen általános buszrendszeren keresztül szinkronizáljuk.” Giuseppe Pennimpede, a Brüggli Industrie minőségügyi és szervizvezetője egy újabb szempontot említ: „A TwinCAT HMI használata is előnyöket kínál, mert a megjelenítés tökéletes integrációjának köszönhetően a kívánt változók általánosan rendelkezésre állnak az adatok exportálása vagy importálása nélkül. Ennek megfelelően a változók megváltoztatása gyorsan és hibátlanul elvégezhető.”

www.beckhoff.hu

Keresés
Bejelentkezés / Regisztráció
Média Partnerek