Domeniul roboților industriali este segmentul de piață al industriei care devine tot mai relevant, în special datorită volatilității forței de muncă post-pandemie. În aceste condiții, Automatica SA pune la dispoziția clienților experiența dobândită în realizarea celulelor robotizate, iar prin extinderea listei de aplicații a acestora își propune să fie un partener care să furnizeze soluții la cheie pentru orice afacere care dorește să-și crească competitivitatea. Fie că vorbim de echipamente de JT/MT, automatizări industriale sau roboți industriali, Automatica SA a demonstrat de fiecare dată că este un partener profesionist, care are capacitatea necesară să realizeze proiecte inovative, cu cele mai noi tehnologii.
Printre aplicațiile pentru care Automatica SA poate veni cu o soluție optimă pentru nevoile clienților se numără celulele robotizate:
• pentru manipularea pieselor de la mașini-unelte;
• pentru sortarea și inspecția produselor/pieselor utilizând sisteme de vedere 2D/3D;
• pentru sudură cu arc electric.
Avantajele utilizării roboților industriali
În general, aplicațiile pentru mașini-unelte sunt cerute în special pentru serii mari, în care ciclul de realizare a pieselor trebuie să fie cât mai mic. Integrarea mașinilor-unelte într-o celulă robotizată are multiple avantaje:
• se asigură un flux continuu al pieselor;
• se asigură o predictibilitate în realizarea producției;
• disponibilitatea prelucrării unor noi repere, prin parametrizarea programului;
• alte aspecte evidente, printre care eliminarea erorilor umane.
În funcție de cerințele clientului, operațiile de prelucrare se realizează secvențial, când piesa este prelucrată la un singur CNC, iar robotul are o perioadă de repaus. Pentru creșterea productivității se folosesc mai multe CNC-uri care realizează operații în paralel. De cele mai multe ori se montează un gripper dual pentru a realiza schimbul de piese în CNC într-un timp scurt.
Fie că vorbim de sortarea unor produse în industria alimentară sau de verificarea conformității pieselor după prelucrare, utilizarea unei camere 2D/3D cu capabilități de procesare de imagini și precizie a măsurătorilor este indispensabilă. Acestea pot fi montate pe robot, iar în cazul unui impact trebuie asigurat un suport rigid, sau se montează pe un suport independent de robot, caz în care se elimină posibilitatea decalibrării camerei. În momentul de față, cele mai avansate camere depășesc rezoluții de 0.049mm/px și sunt special construite să reziste în mediul industrial, ceea ce permite realizarea unor aplicații dintre cele mai complexe.
Operații precise cu roboții pentru sudură cu arc electric
Aplicațiile de sudură sunt cel mai des întâlnite în realizarea celulelor robotizate prin prisma faptului că sudura este o operație destul de anevoioasă, ce necesită atenție sporită și dexteritate pentru rezultate satisfăcătoare. În anumite cazuri, când precizia sudurii trebuie să fie mare, se utilizează un sistem laser de urmărire a cusăturii care modifică în timp real traseul robotului. O astfel de celulă robotizată, bine gândită în faza de proiectare, este o soluție rentabilă pe termen mediu și lung.
În prezent, lucrăm la o celulă de sudură pentru a ne extinde capacitatea de producție. Aceasta folosește un robot ABB 2600ID, ce manipulează o sarcină de 8 kg la o distanță de până la 2 m. Se vor suda în principal cutii electrice pentru zona Ex, care diferă ca masa și gabarit. Robotul este montat invers, fixat de o structură rigidă care nu permite deformații mai mari de 0.4 mm, o cerință necesară pentru realizarea optimă a cordonului de sudură.
Această celulă robotizată are în componență un sistem de poziționare multi-axe, proiectat de departamentul de aplicații robotice în cadrul companiei noastre, ce permite interschimbarea zonelor de lucru și are o serie de avantaje. În primul rând, acest sistem asigură manipularea cutiilor Ex în condiții de siguranță, între zona în care operatorul efectuează alimentarea și zona în care se face sudura de către robot. În al doilea rând, conferă celulei robotice un grad mai mare de versatilitate, prin orientarea cutiilor independent de mișcările robotului. Întreaga structură, de la proiectare la execuție, se realizează în cadrul Automatica SA și astfel se pot furniza soluții robotizate complete, adaptate pentru fiecare client. Sistemele de poziționare existente pe piață permit sarcini de până la 1T, incluzând și masa de montaj, pe fiecare parte, însă în cazul nostru sarcina este de 1.8 T cu tot cu masă. Iar momentele de inerție admise de la producătorii consacrați în jurul axelor de rotație orizontale sunt mici. De asemenea, raportul de încărcare între cele două părți este insuficient pentru aplicația noastră, în jur de 100:70. Prin urmare, varianta special adaptată aplicației este cea mai bună abordare.
Prin fixarea robotului deasupra zonei de lucru și realizarea acestui sistem de poziționare, se pot suda cutii Ex cu dimensiuni de până la 1600 x 950 x 510 mm și masa de 1.1T. Celula robotizată este concepută pentru sudura cu arc electric, pentru serii mici și medii, la care factorul timp nu este critic, însă procesul de sudură trebuie să fie constant și precis. Astfel, stabilitatea diverselor structuri joacă un rol important în succesul operației de sudură. Pregătirea cutiei pe masa de alimentare se face prin așezarea plăcilor și sudarea în câteva puncte pentru fixarea temporară. Acest proces de montare a plăcilor, care au o masă considerabilă, generează șocuri în partea opusă a sistemului de poziționare, fapt ce afectează procesul de sudură. Pentru a preîntampina aceste șocuri este conceput un sistem de contrapondere a încărcării cu scopul de a rigidiza întreaga structură. Acesta este compus din 4 mecanisme cu șurub-piuliță, la capătul cărora sunt montate celule de sarcină având capacitatea de până la 2T, cu scopul de a calcula forța necesară de împingere. În felul acesta, condiția de stabilitate este asigurată în timpul sudurii.
Sudura se face cu Fronius TPS 4000, fiind un aparat utilizat atât în aplicații manuale, cât și în cele robotizate, iar comunicația acestuia cu controller-ul IRC5 se realizează foarte ușor prin protocolul EtherNet/IP.
Arhitectura de comandă și control este centralizată la nivelul unui PLC Siemens din gama S7-1200 care coordonează mișcările sistemului de poziționare cu cele ale robotului. Întregul sistem este comandat de către operator de la un panou de comandă, așezat astfel încât să-i ofere vizibilitate, în special în cazurile când se introduc parametrii pentru sudarea unor noi structuri.
Avantajul de a lucra cu roboții ABB este că oferă un mediu de dezvoltare intuitiv, RobotStudio, programarea făcându-se ușor în limbajul RAPID, cu numeroase funcții predefinite. Mișcările robotului sunt programate în mod offline prin intermediul RobotStudio înainte de a fi testate online, tocmai pentru a detecta eventualele ciocniri nedorite. De asemenea, în modul offline se realizează optimizarea traseelor robotului, pentru a preîntampina singularitățile din articulații.
Prin separarea zonei în care lucrează robotul fața de cea în care operatorul fixează cutia, se elimină posibilitatea producerii unui accident. Singurele situații în care este necesară intervenția umană în apropierea robotului sunt pentru mentenanță și pentru modificări mecanice, atunci când acesta este oprit sau în situația programării acestuia, când se lucrează în modul manual sau în mod automat, dar în acest caz viteza de lucru este minimă și se lucrează cu personal autorizat. Pentru asigurarea protecției se impun măsurile uzuale utilizate, acestea fiind luate în concordanță cu evaluarea de risc. Celula de sudură robotizată este proiectată pentru a respecta cerințele ISO 10218 partea a 2-a și ISO 13849.
Autori: Ing. Alexandru Lebadă & Ing. Călin Văraru
Web: www.automatica.ro
Email: office@automatica.ro
Tel.: 0311 019 009