Precyzyjny jak szwajcarski zegarek

Szybsza paletyzacja dzięki robotowi typu Delta EXPT

Szwajcarski przemysł zegarmistrzowski chroni legendarną reputację swoich zegarków naręcznych za pomocą znaku jakości "Swiss Made". W zakresie technologii produkcji taki poziom jakości można osiągnąć tylko dzięki szybkim i precyzyjnym systemom automatyzacji. Firma Amax Automation AG wdrożyła do tego celu wielofunkcyjny paletyzator - z robotami i systemami manipulacyjnymi, takimi jak gotowy do instalacji robot Delta EXPT firmy Festo.

Według badań, wymagający konsumenci z całego świata są gotowi wydać do 50% więcej na zegarek na rękę, jeśli nosi on znak jakości "Swiss Made". Oznacza to jednak również, że zgodnie z ustawodawstwem szwajcarskiego parlamentu, ponad 60 % kosztów produkcji zegarka na rękę musi być ponoszone w Szwajcarii.
Jest to jeden z powodów, dla których szwajcarski przemysł zegarkowy realizuje coraz więcej etapów produkcji zegarków i części w Szwajcarii. Ponadto rosnące koszty płac sprawiają, że dostawcy z krajów o niskich wynagrodzeniach stają się coraz mniej atrakcyjni. Do tego dochodzi fakt, że kraje te często nie są w stanie osiągnąć powtarzalności wymaganej w przypadku skomplikowanych, ręcznie wykonywanych części. Występowały również straty jakościowe, ponieważ precyzyjnie wytłoczone części były traktowane jako materiał sypki. Prowadziło to do większej ilości odrzutów i wyższych kosztów czyszczenia.

Produkując na rodzimym rynku, szwajcarski przemysł zegarmistrzowski korzysta z szybszych i krótszych tras transportowych oraz prostszej kontroli produkcji. Paletyzatory dostarczone przez producenta maszyn specjalnych, firmę Amax, zapewniają dokładne sortowanie wytłoczek precyzyjnych do dalszej obróbki, takiej jak galwanizacja, lakierowanie, tampodruk i montaż. Wysoce precyzyjne części są różne dla każdego typu i marki zegarka i są niezwykle cienkie, o grubości rzędu dziesiątych części milimetra.

Maksymalna dokładność

Wielofunkcyjny paletyzator jest bardzo elastyczny i szybki. Z wydajnością 120 części na minutę, może umieścić nawet jedenaście różnych małych elementów w sześciu kratowanych tacach albo dwóch różnych tackach JEDEC. Maszynę można łatwo skonfigurować do pracy z innymi częściami poprzez funkcję teach-in przy użyciu panelu sterowania i oprogramowania. Dalsze procesy wymagają najwyższej dokładności przy umieszczaniu części na tacach. Prawidłowa strona części musi być zawsze skierowana do góry na tacy. Dwa zintegrowane systemy wizyjne i specjalnie opracowany system obracania zapewniają umieszczenie na tacach wyłącznie właściwie skierowanych części.

Trudne do odróżnienia

Następnie rozpoczyna się właściwy proces paletyzacji. Inteligentny system wizyjny SBO...-Q rozpoznaje położenie części zegarka na przenośniku taśmowym i przekazuje informacje do dwóch robotów Delta EXPT. Dzięki specjalnie zaprojektowanemu chwytakowi podciśnieniowemu, robot Delta pobiera części z przenośnika taśmowego i umieszcza je na tace siatkowe lub tace Jedec, w zależności od zastosowania. Proces ten nie jest jednak tak prosty, jakby się mogło wydawać: ponieważ małe części są tak lekkie, nawet lekki podmuch może zmienić ich położenie na taśmie. Są one również tak cienkie, że chwytak podciśnieniowy ledwie odróżnia je od taśmy. Niezawodny proces produkcyjny wymaga zatem systemu manipulacyjnego, który zapewniałby wysoką precyzję i stałe sekwencje ruchu, które nie wpływają na pozycję części na taśmie, ale ułatwiają ich uchwycenie. "Dlatego też kluczowe znaczenie ma zastosowanie odpowiedniej techniki w zakresie robotyki" - wyjaśnia Rolf Wirz, Prezes firmy Amax.

Robot z kinematyką delta

"Było dla nas jasne, że tylko robot z kinematyką delta może osiągnąć niezbędną elastyczność i szybkość przy pobieraniu małych części w obszarze roboczym", kontynuuje Wirz. „Od dawna interesowaliśmy się robotem typu delta EXPT oferowanym przez Festo, ale do tej pory nie mieliśmy dla niego odpowiedniego projektu. Czynnikiem decydującym była korzystna analiza kosztowa i fakt, że od wielu lat z sukcesem współpracujemy z Festo Szwajcaria”, - wyjaśnia ekspert ds. automatyki Wirz.

„Poprosiliśmy inżynierów Festo o udoskonalenie systemu chwytaka podciśnieniowego w oparciu o ich doświadczenie w zakresie pneumatytyki” - mówi Wirz. To wymagało dużej wiedzy, jako że niełatwo jest wygenerować odpowiednią ilość próżni w czasie właściwym dla impulsów chwytania i wyrzutu. „Dużą zaletą było to, że Festo zapewniało rozwiązania w zakresie technologii pneumatycznej i elektrycznej i że mogliśmy użyć systemu chwytaka i robota by stworzyć indywidualny pakiet do dalszego rozwoju. Po naszej stronie doprowadziło to również do zmniejszenia liczby interfejsów i związanych z tym kosztów" - mówi Wirz, opisując korzyści współpracy z Festo.

Precyzyjne testowanie w Centrum Aplikacyjnym Festo

Zanim jednak Tripod mógł zostać zastosowany w paletyzatorze, konieczne było przeprowadzenie wielu testów. „Dlatego poprosiliśmy naszych kolegów w Centrum Aplikacyjnym Festo w Niemczech o pomoc”, mówi Daniel Minger, Inżynier Sprzedaży w Festo Szwajcaria. Aby osiągnąć 120 cykli na minutę niezbędne były dwa roboty typu delta: pierwszy podnosił z taśmy produkcyjnej tak wiele części, ile tylko było dla niego możliwe, a drugi – podnosił resztę. System wizyjny Festo zintegrowany ze sterownikiem PLC kontrolował oba Tripody. Przynajmniej tak było w teorii.

Ale w praktyce sytuacja wyglądała inaczej: przy kompleksowych projektach symulacje na ekranie to za mało. W tych przypadkach potrzebne były testy w Cetrum Aplikacyjnym Festo. W warunkach rzeczywistych i przy użyciu części dostarczonych przez klienta testowane są czasy cykli i dokładność powtórzeń systemów manipulacyjnych. Ruch nagrywany jest przy użyciu szybkiej kamery firmy Festo. W ten sposób oprogramowanie i sprzęt mogą być precyzyjnie dopasowane.

W przypadku paletyzatora Amax szczególnie istotna była dokładność ułożenia na tacach. Dlatego warunki laboratoryjne w Centrum Aplikacyjnym były idealne do przeprowadzenia analizy dokładności umieszczania i będących następstwem tego procesu czasów osadzania robotów delta. Dzięki tym czynnościom możliwe było stworzenie odpowiednich algorytmów i ich optymalizacja celem osiągnięcia wymaganych czasów cyklu.

Know-how inżynierów to oszczędność czasu

Dwa manipulatory typu delta EXPT zostały dostarczone przez Festo jako kompletny, gotowy do zainstalowania system ze sterownikiem CMXR i sterownikiem silnika CMMP-AS w odpowiedniej szafie sterowniczej. System ten uzupełnił inteligentny kompaktowy system wizyjny SBOI…Q, który optycznie wykrywa części na taśmie produkcyjnej i informuje o pozycji sterownik robotów. Kolejne gotowe systemy manipulacji zostały dostarczone do zmian tac. Elektryczny napęd liniowy ELGR popycha tace do przodu, a siłowniki pneumatyczne podnoszą je i ściskają. Elektryczny napęd liniowy EGC-HD, znany ze swojej sztywności i precyzji, porusza w linii poziomej mechanicznym chwytakiem. Chwytak podnosi kilka części jednocześnie, obraca je o 90° i umieszcza na tacy siatkowej. Ruch pionowy zapewnia elektryczny napęd liniowy EGC.

Festo dostarczyło gotowe do zainstalowania rozwiązanie, w pełni zmontowane i przetestowane, z gwarancją funkcjonalności –bezpośrednio do maszyny. "Wykorzystaliśmy wiedzę inżynierską specjalistów ds. automatyki Festo i zaoszczędziliśmy mnóstwo czasu w trakcie całego procesu - zwłaszcza podczas testowania i uruchamiania" - mówi Rolf Wirz, podkreślając kompleksową obsługę ze strony Festo.

Nowy teren dla technologii delta

„W przypadku naszych indywidualnych rozwiązań w zakresie automatyzacji często nie korzystamy ze wszystkich możliwości technologicznych. Oczekujemy od naszych partnerów entuzjazmu w zakresie innowacji, otwartości na nowe wyzwania i gotowości do poszukiwania nowych zastosowań. Takiego partnera znaleźliśmy w Festo" - wyjaśnia Wirz. "Robot Delta EXPT to tylko jeden z wielu przykładów na to, że Festo dostarcza nam innowacyjne produkty, dzięki którym możemy umocnić swoją pozycję na rynku" - mówi Prezes firmy Amax.

Według Wirza, dzięki atrakcyjnemu stosunkowi ceny do wydajności, Tripod firmy Festo rozszerza technologię Delta na obszary, które wcześniej były zarezerwowane dla robotów Scara. Wykorzystuje on w pełni swoją niewielką masę ruchomą i swobodny ruch w przestrzeni roboczej, a jednocześnie przekonuje wysoką sztywnością systemu i związaną z tym dokładnością powtórzeń.

Amax Automation AG

Kirchbergstrasse 211
3400 Burgdorf
Szwajcaria

Zakres działalności: automatyzacja montażu i produkcji, budowa maszyn specjalnych i systemy manipulacyjne

Ten artykuł ukazał się w magazynie dla klientów Festo trends in automation 2.2014

  1. Zdjęcia: Martin Jeker
Przegląd