Cerințele de siguranță și calitate pentru componente sunt în continuă creștere, în special în industria auto. Pentru a îndeplini aceste cerințe, este esențial să se implementeze procese de inspecție a calității clare, obiective, trasabile și eficiente pentru aceste componente. Ca soluție, Automation W+R a dezvoltat o platformă de integrare care, după cum spun ei, duce procesele de producție și calitatea produselor la un nivel superior, utilizând inspecția 3D de mare viteză. Elementul central în acest sens este sistemul de transport liniar XTS de la Beckhoff, care conectează cele trei module de bază pentru alimentare, inspecție și sortare.
Cu sediul în München, Automation W+R GmbH este un integrator de sisteme de vârf pentru sisteme de testare în linie la cheie, cu accent pe industria auto și producția de baterii. Compania este activă și în transport feroviar, industria siderurgică, producția de pile de combustie și sectorul aerospațial. O caracteristică specială a sistemelor de inspecție a cordoanelor de sudură și de testare a suprafețelor este combinația dintre robotică, inspecție și tehnologia de măsurare. Directorul general, Paul Gruber, explică cerințele stricte din industria auto: „Siguranța prin inspecția automată a calității este de o importanță capitală în această industrie. La urma urmei, siguranța tuturor celor implicați – de la compania producătoare până la utilizatorul vehiculului – se bazează pe calitatea componentelor individuale și, prin urmare, pe inspecția calității acestora.” Directorul operational, Markus Schmid adaugă: „Pe lângă cerințele de înaltă calitate și trasabilitatea fără echivoc, cantitățile mari și spațiile de producție restrânse reprezintă provocări deosebite.”
Avantaje prin asigurarea calității integrată și bazată pe PC
Controlul la sfârșitul liniei de producție necesită livrarea loturilor la timp. Acest lucru înseamnă că 100% din componentele produse trebuie să fie supuse unei inspecții la ieșire înainte de a putea fi prelucrate sau instalate în continuare. Componentele nu sunt inspectate doar vizual, ci și într-o mare varietate de moduri, inclusiv prin clasificarea mecanică precisă. Michael Zinßer, șef de inginerie la Automation W+R, explică: „Mașina relevantă este deja proiectată ca o unitate foarte compactă încă din faza de concept, pentru a evita manipularea inutilă a pieselor, integrând în același timp toate funcțiile de testare necesare. Scopul este de a se asigura că toate stațiile sunt utilizate în mod optim și că randamentul sistemului este maximizat.”
Sistemele de testare de la Automation W+R sunt ideale pentru aplicații cu cerințe ridicate în ceea ce privește randamentul și durata proceselor și, potrivit lui Dennis Hildebrandt, șeful departamentului de dezvoltare a sistemelor la Automation W+R, necesită o tehnologie de control adecvată și puternică: „Comunicarea cu capetele de testare, declanșarea în timp real și comunicarea cu software-ul de testare de pe PC-urile industriale sunt cerințe de bază pentru soluțiile noastre. Și exact acest lucru este posibil cu tehnologia de control bazată pe PC de la Beckhoff. În plus, modularitatea, scalabilitatea și deschiderea sistemului înseamnă că noi module și funcții suplimentare pot fi adăugate cu efort minim și fără hardware nou – și cu sprijin optim datorită colaborării excelente de zeci de ani cu Beckhoff.”
Controlul bazat pe PC de la Beckhoff – PC-ul industrial ultracompact C6032, TwinCAT, I/O-urile EtherCAT, XTS și tehnologia de acționare rotativă – preia controlul de nivel superior al sistemului și al funcțiilor individuale în timp real. Un software de automatizare puternic este esențial pentru a reduce la minimum timpul de configurare și pentru a menține spațiile de producție necesare la dimensiuni reduse, nu în ultimul rând datorită variației mari a componentelor și cerințelor corespunzătoare pentru manipularea componentelor generice. După cum explică Dennis Hildebrandt: „Orice poate fi controlat de software pentru a se adapta la diferite componente evită modificările hardware care consumă mult timp, permițând efectuarea rapidă a schimbărilor prin simpla apăsare a unui buton.”
Funcționarea și vizualizarea sistemului – prin intermediul unui panou de control multi-touch CP3921 – se concentrează în mod constant pe procesele de producție și utilizarea sistemului. La un nivel subordonat, întreținerea necesită funcții suplimentare și o vizualizare a modulelor individuale. Funcțiile manuale, monitorizarea și testarea etapelor individuale sunt, prin urmare, mapate în arhitectura de control și integrate eficient prin intermediul PLC-ului modular bazat pe software. Programarea orientată pe obiecte în TwinCAT permite scalabilitatea necesară pentru o soluție care nu necesită interfețe complexe și permite extinderea pe tot parcursul ciclului de viață al sistemului fără eforturi mari.
Se utilizează următoarele funcții TwinCAT:
- Extensia TwinCAT 3 XTS pentru controlul și monitorizarea sistemului XTS, cu numeroase opțiuni de configurare,
- TwinCAT 3 NC PTP ca sistem de control al mișcării pentru mișcările axelor, cu operare simplă și numeroase opțiuni de configurare,
- TwinCAT 3 OPC UA ca arhitectură de comunicare orientată spre servicii și interfață pentru vizualizare și rețeaua clientului,
- TwinCAT 3 TCP/IP și TwinCAT 3 Database Server pentru schimbul suplimentar de date.
Elementul central de manipulare este sistemul de transport liniar XTS, care, la fel ca întregul sistem, este controlat de un PC industrial ultracompact C6032 performant. Acest lucru este posibil datorită comunicației de date de înaltă performanță prin EtherCAT, care oferă și avantajul funcționalității de conectare la cald pentru schimbul de dispozitive de rețea în timpul funcționării. Potrivit lui Dennis Hildebrandt, controlul bazat pe PC de la Beckhoff avantajează Automation W+R și datorită funcționalității de siguranță integrate în sistem cu TwinSAFE, care oferă programare centralizată în TwinCAT, cerințe reduse de cablare și o gamă largă de blocuri funcționale gata de utilizare. El adaugă că sistemul I/O extins al Beckhoff cu terminale EtherCAT, care oferă opțiuni flexibile de extindere – cum ar fi terminalul de intrare digitală cu 16 canale EL1809 și terminalul de simulare a codificatorului incremental cu 2 canale EL2522 – este la fel de versatil. El consideră că principalele avantaje sunt designul compact, nivelul ridicat de flexibilitate și capacitățile de extindere ușoară. În opinia sa, același lucru se aplică și modulelor EtherCAT Box din seria EP, care pot fi montate într-o soluție descentralizată și pot fi utilizate cu funcționalitate plug-and-play, cu efort minim de instalare. În cele din urmă, Dennis Hildebrandt afirmă că tehnologia de acționare rotativă de la Beckhoff, adică servomotoarele AX8000 și servomotoarele AM8000, poate fi instalată eficient datorită tehnologiei One Cable Technology (OCT).
Exemple specifice de implementare cu XTS ca element central
Un exemplu excelent de implementare a platformei de integrare Automation W+R este o soluție completă 4-în-1 pentru piese forjate prin cădere. Sistemul de inspecție multiplă verifică în paralel patru angrenaje conice pentru a detecta urme de impact în partea superioară și inferioară, precum și conexiunile cu mufă, dimensiunile și duritatea. Se obține un timp de ciclu de mare viteză de 1,5 s cu precizie maximă și cu XTS pe o distanță minimă de testare. Conceptul modular acoperă o gamă largă de aplicații datorită scenariilor de testare specifice pentru diferite serii de componente, care pot fi modificate rapid și ușor. Ca o inspecție autentică la sfârșitul liniei, sistemul monitorizează întregul proces de producție cu un număr mare de etape de testare, garantând în același timp trasabilitatea 100% prin vizualizarea defectelor, documentarea tuturor etapelor de testare și achiziția datelor de producție.
Componentele care trebuie inspectate sunt preluate de un robot din coșuri alimentate și așezate câte patru pe un suport pentru piese montat pe dispozitivul de deplasare XTS pe linia XTS lungă de 9,5 m (cu un total de 36 de dispozitive de deplasare). Apoi sunt transportate la prima stație pentru inspecție vizuală. Aici se efectuează testul de rezistență la impact pe partea inferioară a componentei. Suportul pentru piese este rotit vertical în acest proces pentru a permite captarea unei imagini la 360° a părții inferioare a componentei. Pentru a verifica partea superioară, piesele sunt rotite orizontal cu 180° în stația de rotire.
Urmează două teste mecanice: angrenajul intern este verificat cu ajutorul unui calibru. În acest scop, componentele sunt deplasate de către dispozitivele de mișcare către stația de lucru corespunzătoare și ridicate cu ajutorul unui servomotor AM8000 pentru a preveni acțiunea forțelor de proces asupra XTS. Pentru clasificarea distanței de instalare, suporturile pieselor de prelucrat sunt transportate la stația următoare, apoi ridicate din nou și deplasate împotriva unui opritor cu un senzor de măsurare a înălțimii. Înainte ca componentele să părăsească linia XTS și să fie transferate către linia de ieșire, toate piesele bune sunt marcate cu laser. Testul final este testul de duritate pe secțiunea de ieșire, unde componenta este rotită sub o bobină și ridicată.
În domeniul tehnologiei de forjare, Automation W+R a implementat o altă platformă de integrare pentru testarea bielelor. Pe lângă amprenta compactă, această platformă se caracterizează prin opțiunea de a efectua ajustări fin scalabile în ceea ce privește geometria, numărul de dispozitive de mișcare XTS, gama de funcții și viteza proceselor. Potrivit lui Dennis Hildebrandt, acest lucru este posibil datorită XTS și profilurilor de mișcare flexibile, care permit implementarea de secvențe simple sau complexe, astfel încât întregul proces de producție să poată fi optimizat. Bielele sunt inspectate și clasificate complet pe toate suprafețele, cu un timp de ciclu minim de mai puțin de 3 secunde.
KREATRON AUTOMATION SRL