česky english Vítejte, dnes je středa 06. červenec 2022

Získejte správný recept a nechte ostatní za sebou

DPS 3/2021 | Výroba - články
Autor: Yamaha Factory Automation

Podniky, které vyrábějí a prodávají své produkty, hledají způsoby, jak zvýšit svou výkonnost bez nutnosti kompromisů v kvalitě. Tato snaha je cestou, jak dodat zákazníkům v co nejkratší době co možná nejlepší produkt a zůstat tak i nadále konkurenceschopným.

Automatizace jako příležitost

Zavádění nových technologií do automatizace procesů manipulace a kompletace výrobků zvyšuje výkon a kvalitu a zároveň snižuje náklady. Firmy, které jako první získaly recept na tento postup, mohou rychle nechat ostatní za sebou.

Zavádění robotů do průmyslových provozů by mělo být součástí tohoto řešení. Přesná čísla závisí na konkrétní aplikaci, ale hrubým odhadem lze říci, že použití robota k vykonání jedné operace ve výrobní lince může zvýšit výkon až o 40 %. Jednoduchá fakta dokazují, že roboty mohou výrazně zvýšit rychlost, přesnost, spolehlivost a opakovatelnost. Mohou také snížit požadavky na prostor potřebný k vykonávání určitého úkolu, čímž přispívají k efektivnějšímu využití pracovní plochy.

Nejnovější modely robotů jsou nyní dostupnější než kdykoliv dříve. Jsou rychlé, kompaktní a mohou navazovat na tradiční automatizaci nebo na úkony vykonávané lidmi, takže jejich nasazení i použití je snadné. Co všechno ale mohou skutečně dělat? Které procesy by měly být robotizovány nejdříve? Jak by měl být výrobní prostor reorganizován, aby mohly být roboty použity? A jaká je možnost je nahradit ještě většími a výkonnějšími?

Obr. č. 1 robot (jpg)

Dnešní roboty jsou dostupné ve velikostech vhodných pro práci s předměty o hmotnosti od několika gramů až do několika kilogramů. Jejich nejčastěji používanými typy jsou roboty SCARA, karteziánské a roboty jednoosé či víceosé. Mohou být použity samostatně u jednotlivých výrobních procesů nebo nasazeny ve skupinách pro vykonávání celých pracovních sekvencí najednou.

Od jednoho procesu k mnoha dalším

Firmy používají roboty SCARA k realizaci široké řady projektů automatizace. Společnost Yamaha spolupracovala se svými zákazníky a partnery při řešení průmyslových úloh s cílem zvýšit výkon a kvalitu.

Díky velkému rozsahu možného pohybu, vysoké rychlosti a přesnosti jsou roboty SCARA ideální v určitých procesech při montáži, sestavování a osazování. Roboty Yamaha YK-XG SCARA bývají integrovány do samostatných pracovních stanic k vykonání jednoho specifického úkonu, například při pájení (obr. 1), šroubování, lepení štítků apod.

Robot SCARA je doplněn dopravníky, elektrickým připojením SMEMA a sdruženými mechanismy tak, aby ho bylo možné použít jako celek pro dané průmyslové řešení. Standardní interface SMEMA zjednodušuje připojení na navazující zařízení, čímž lze vytvořit úplné in-line řešení. Alternativně se mohou objekty, se kterými se pracuje, vkládat manuálně nebo s pomocí podavače.

Tyto robotické stanice umožňují výrobcům přistupovat k zavádění robotů do výroby velmi flexibilně, a to i s možností pozdějšího rozšíření. Procesy, které se dříve dělaly ručně, jako například pájení vodičů, vkládání vývodových součástek do desky plošných spojů, utahování šroubů určitým momentem nebo upevňování štítků, mohou být automatizovány tak, že proběhnou rychleji, s vyšší opakovatelností a v nastaveném taktu.

Dva nebo tři roboty mohou být nakonfigurovány tak, aby spolu navzájem spolupracovaly a kombinací svých možností (vybrání, uchopení i umístění do určité polohy) automatizovaly složitější procesy. Jako další příklad lze uvést sestavování určitých celků s vysokou přesností ve velkém počtu. Tam přichází v úvahu vyzvedávání sestavovaných částí z různých zásobníků, jejich kontrola strojovým viděním, ujištění se o správné orientaci pomocí referenčních značek atd. Dva roboty mohou také držet dvě sestavované části proti sobě při pájení nebo svařování. Každý sestavovaný díl může být nakonec paletizován a připraven k vyzvednutí ze stroje pro následnou expedici.

Obr.č. 2 LCM (jpg)

Tyto příklady ukazují, jak jednoduchá automatizace omezeného počtu procesů s použitím levnějších robotů SCARA může přinést rychlou návratnost. Spřažení různých typů robotů, včetně karteziánských a robotů s jednou nebo dvěma osami, poskytuje příležitost přejít na vyšší stupeň automatizace. Z jednoho nebo dvou procesů lze přejít až na kompletní sestavování celků, kdy se automatizuje výroba zahrnující mnoho součástí a procesů.

Obr.č. 3 vidění (jpg)

Kompletní řešení automatizace

Řada robotů Yamaha umožňuje systémovým integrátorům vybudovat kompletní řešení zahrnující nejlepší možnou kombinaci jednotlivých robotů. V typickém projektu potřebují vymyslet, jak s použitím pásového dopravníku dopravit součástky nebo díly od jednoho stroje ke druhému. Unikátní lineární moduly dopravníku od Yamahy, např. LCMR200 (obr. 2), změnily tento zažitý způsob dopravy uvedením programovatelného dopravníku. Ten díky softwaru RCX-Studio 2020 umožňuje nastavení směru, rychlosti a zastávek na trase. Stejné softwarové prostředí se používá k práci, simulaci a programování všech robotů v pracovní stanici.

Tento modul je schopný velmi rychlého pohybu v obou směrech, rychlé akcelerace i malého přírůstkového pohybu. Moduly LCMR představují jednotku přímého pohybu řízenou servomotorem, která nevyžaduje mechanické zarážky pro zastavení ani polohové senzory potřebné pro řízení konvenčních dopravníků. Každý modul může být programován a ovládán nezávisle, čímž převádí pasivní pohyb běžného dopravníku na aktivně řízený prostředek přepravy. S jednotlivými ovladači, které jsou v modulu zabudovány, a s ovládáním přes univerzální kontrolér může transport s moduly LCMR ušetřit až 65 % prostoru a snížit dobu potřebnou k zapojení až o 50 %.

Použitím softwaru RCX-Studio 2020 může být doprava předmětů navržena jako celistvá část robotického řešení. Moduly mohou být specifikovány pro různé délky, čímž lze optimalizovat rozměry pracovní buňky s cílem zvýšit výkon na maximum při nejmenších možných rozměrech. Moduly LCMR200 umožňují navíc provádět operace s dopravovaným předmětem, jako je například testování, i když je ještě stále na modulu dopravníku.

Výběr robota

Na první pohled se mohou zdát všechny roboty podobné. Při výběru je důležité porovnávat nejen parametry dopravované zátěže, což je možné i porovnáním údajů v katalogovém listu, ale zohlednit také další aspekty, jako jsou rychlost a doba trvání cyklu, spotřeba energie, spolehlivost atd. Detekce polohy u robotů SCARA série YK-X od Yamahy používá rotační enkodéry místo lineárních, protože ty mohou být ovlivněny kontaminací mastnotou nebo prachem, magnetickým nebo elektrickým polem. Dopravníky bez pásu zajišťují navíc dlouhodobou přesnost pohybu bez opotřebení během používání. Dostupné jsou i speciální modely v provedení odolném proti prachu a kapkám pro použití v čistých prostorech nebo prostorech pro přípravu jídla.

Strojové vidění robota

Jednoduchý robot, který „nevidí“, může úspěšně zvládnout širokou řadu úkolů. Když se mu ale dodá strojové vidění (obr. 3), rozšíří to jeho možnosti na komplexnější úlohy, přičemž stoupne i kvalita výroby. Strojové vidění je ale obvykle komplikovanou záležitostí, jejíž řešení často vyžaduje velké znalosti, aby byl systém vidění schopen s robotem komunikovat. Yamaha řeší tuto úlohu systémem vidění iVY2+. Ten zahrnuje 5Mpx kamery a propojovací kartu, která je způsobem plug-in kompatibilní s kontroléry robotů série RCX3. K dispozici jsou speciální instrukce vidění, které zjednodušují programování použitím softwaru RCX-Studio 2020 a umožňují vyhledávání komponentů i jejich sledování ve velké rychlosti.

Strojového vidění robotů umožňuje uživatelům využívat jejich speciální schopnosti, jako jsou detekce skvrn (tečky, kapky), rozpoznávání objektů, počítání kusů nepravidelných tvarů s vysokou rychlostí apod. Systém vidění iVY2+ také podporuje vyhledávání hran na obrázku, které umožňuje detekci objektu při špatném osvětlení. Funkce pro nastavení pomáhá systém kalibrovat přes zjednodušený proces o třech krocích pro registraci objektu – uživatel potřebuje vybrat pouze obrázek objektu, obrysy a nastavení pozice. Tím se eliminuje pracná úloha, takže uživatelé mohou dokončit nastavení vidění až o 80 % rychleji než u typického strojového vidění pro obecné použití.

Závěr

Průmyslové roboty jsou nyní dostupnější než kdykoliv dříve, jejich nasazení do výroby, interní logistiky a expedice je jednodušší. Široká řada robotů SCARA, karteziánských robotů a robotů s jednou či dvěma osami je malých rozměrů vhodných pro lehké zátěže. Umožňují zákazníkům snadnou přípravu potřebných systémů i provádění zkušebních testů. Tím, jak se zákazník postupně seznamuje s nasazením robotů, může být stále více procesů automatizováno. Když se k tomu přidá přizpůsobivost modulů lineárního dopravníku Yamaha LCMR200, může být snadno vytvořena pracovní stanice s malými rozměry, která se řídí jednoduše pomocí softwaru s grafickým uživatelským prostředím. Když se uvažuje o použití robotů k automatizaci jedné či více operací, měla by být brána v úvahu spolehlivost v závislosti na konstrukci, ale i další parametry, jako jsou dovolená zátěž, rychlost a spotřeba energie.

Důležité je také zajištění možnosti snadného rozšíření pro náročnější úlohy. Zavedení běžně dostupného strojového vidění může být komplikovanější, než se na první pohled zdá, programování může být obtížné a interakce mezi robotem a kamerou pomalá. Řešení, která nabízejí snadnější integraci pokročilých funkcí, mohou z dlouhodobého hlediska zajistit nižší finanční náklady.

Partneři

eipc
epci
imaps
ryston-logo-RGB-web
mikrozone
mcu
projectik