Erfahren Sie, wie die einheitliche Steuerung für die Robotik einem Konsumgüterunternehmen dabei half, ein autonomes System zu entwickeln, das komplexe Aufgaben ausführen kann.
Um wettbewerbsfähiger zu werden, beginnen Industrieunternehmen oft damit, Automatisierung und entsprechende Lösungen in ihre bestehende Produktion zu integrieren. Roboter haben sich in dieser Hinsicht als äußerst effizient erwiesen. Aufgrund der geschlossenen Plattformen, die von Roboterherstellern verwendet werden, müssen jedoch verschiedene Systeme innerhalb von Produktionsumgebungen zusammenarbeiten, was zu Schnittstellenproblemen führt, da die Anzahl der verwendeten Steuerungssysteme zunimmt. Dies erschwert den Betrieb und kann zu Datenverlust führen.
Offene Mechanik macht Schnittstellen und zusätzliche Steuerungen überflüssig. Mit diesen Lösungen, die eine einheitliche Steuerung verwenden, erhält der Bediener ein hochintegriertes und autonomes System, das komplexe Aufgaben ausführen kann.
In vielen Produktionsbereichen müssen Personalengpässe behoben, die Effizienz gesteigert und die Flexibilität maximiert werden. Der folgende Fall beschreibt diese Herausforderungen in der Verpackung von Konsumgütern, einem Prozess, der häufig zu Engpässen führt, die den Produktionsdurchsatz verlangsamen.
Abbildung 1. In dieser Fallstudie wird die Maschine zum Sortieren verschiedener Güter auf mehrere Förderbänder verwendet. Zwei abwaschbare autonox DELTA Kinematiken positionieren sie auf einem zusätzlichen Förderband, das die Verpackungsmaschine beschickt.
Bei der Konstruktion der Mechanik wird die externe Verwendung von Innensechskantschrauben, Federn, engen Radien und Spalten so weit wie möglich vermieden. Die Getriebe der oberen Arme, Gelenk- und Teleskoplager sind (doppelt) abgedichtet.
Sortierung von Konsumgütern
In diesem Anwendungsfall wird die Maschine zum Sortieren verschiedener Güter auf mehrere Förderbänder mit einer Zykluszeit von etwa 1 Sekunde pro Zyklus verwendet. Zu den Anforderungen gehören Effizienz, Geschwindigkeit und Präzision. Verbraucher verlangen hochwertige Produkte zu akzeptablen Preisen, was die Hersteller unter Druck setzt, ihre Produktion zu rationalisieren und Ursachen für Qualitätsprobleme oder Ausfallzeiten zu beseitigen.
Eine weitere Anforderung ist die Handhabung von Konsumgütern auf beweglichen Förderbändern unter Verwendung von Multiparallelkinematiken mit unterschiedlichen technischen Spezifikationen, die auf unterschiedlichen Anforderungen basieren.
Zunächst ist es notwendig, direkten Kontakt mit den Produkten zu haben, indem sie für die erste Verpackungsmaschine sortiert werden. Je nach Reinigungsanforderungen stehen Kinematiken mit Wisch- (HND) und Abspritzoptionen (HHD) zur Verfügung.
In diesem Fall werden sie von zwei Wash-down autonox DELTA Kinematiken – HHD DELTA RL4-1200-3 kg – auf einem zusätzlichen Förderband positioniert, das die Verpackungsmaschine beschickt (siehe Abbildung 1). Die Mechanik besteht aus Materialien, die für die Lebensmittelindustrie zugelassen sind. Beschichtungen jeglicher Art werden generell vermieden. Sie können mit den in der Lebensmittelindustrie üblichen Methoden gereinigt werden. Es werden lebensmittelverträgliche, auch FDA-konforme Schmierstoffe verwendet.
Bei der Konstruktion der Mechanik wird die äußere Verwendung von Innensechskantschrauben, Federn, engen Radien und Spalten so weit wie möglich vermieden. Die Oberarmgetriebe, Gelenk- und Teleskoplager sind (doppelt) abgedichtet.
Nach dem Verpacken der Produkte werden diese in Kartons verpackt, wobei eine Standard autonox DELTA Kinematik – DELTA RL4-T1-1200-3 kg (siehe Abbildung 2) – verwendet wird. Die zusätzliche T-Welle bietet die Möglichkeit der mechanischen Werkzeugbetätigung mit zusätzlichem Drehmoment am Werkzeughalter, der zum Öffnen und Schließen eines Greifers verwendet wird.
Abbildung 2. Nach dem Verpacken der Produkte werden diese in Kartons verpackt, wobei eine Standard autonox DELTA Kinematik, DELTA RL4-T1-1200-3 kg, verwendet wird. Die zusätzliche T-Welle bietet die Möglichkeit der mechanischen Werkzeugbetätigung mit zusätzlichem Drehmoment am Werkzeughalter, der zum Öffnen und Schließen eines Greifers verwendet wird.
Design-Software und Servomotoren
Das System verwendet eine einheitliche Robotersteuerung, sodass keine unabhängigen Robotersteuerungen und keine dedizierte Programmierplattform erforderlich sind. Stattdessen werden eine Logix-Steuerung und die Automatisierungssystem-Designsoftware Rockwell Automation Studio 5000® für die vollständige Systemsteuerung verwendet. Durch die Verwendung von Allen-Bradley® Kinetix®-Servomotoren und -Servoantrieben wurde die Leistung und Energieeffizienz der Robotermechanik maximiert.
Diese optimierte Steuerungsarchitektur vereinfachte die Systemsteuerung, ermöglichte neue Effizienzsteigerungen im Konstruktionsprozess und beschleunigte die Amortisationszeit des Projekts.
Die Roboter wurden mithilfe von in die Studio 5000-Umgebung eingebetteten Roboterbibliotheken programmiert, und die Lösung wurde mit der Emulate3D™-Software von Rockwell Automation validiert, um das System in einer digitalen Umgebung virtuell in Betrieb zu nehmen, bevor es in die physische Bauphase des Projekts überging.
Mehrere Roboterkinematiken und zwei verschiedene Verpackungsstufen (Primär- und Sekundärverpackung) werden mit einer Antriebsfamilie (für Förderbänder, Roboter und Prozessgeräte) und einer SPS als eine Maschine gesteuert. Dadurch sind die Roboter in jeder Hinsicht organisch in das Maschinendesign integriert.
Zu den Vorteilen gehört, dass in der gesamten Maschine die gleichen Antriebsfamilien verwendet werden – Förderbänder, Roboter usw. Der Erstausrüster kann sich auf die Lösung konzentrieren, ohne sich mit dem Erlernen und der Unterstützung verschiedener Steuerungssysteme für den Roboter und die Maschine befassen zu müssen.
Dies führt zu einem einzigen Produktionsdatensystem im Steuerungssystem in einem Netzwerk, das dem Kunden folgende Vorteile bietet:
- Bessere Synchronisierung von Robotern und umgebenden Geräten, wie z. B. der unabhängigen Wagen-Technologie, da sie alle Bewegungsachsen unter einer Steuerung haben.
- Eine Betriebsumgebung und ein Programmiersystem für die vollständige Systemsteuerung, einschließlich integrierter Sicherheit.
- Die Wartungszeit und der Lagerbestand werden durch die Verwendung der gleichen Teile (Motoren und Antriebe) für alle beweglichen Teile, einschließlich der Roboter, reduziert.
Produktfokus
autonox Lean Line Mechanik
Zusätzlich zur autonox DELTA Classic-Reihe von autonox Robotics sind bald auch autonome Lean Line-Mechanikmodelle für bis zu 6 kg Nutzlast erhältlich. Für die direkte Integration in die Maschinenstruktur ist dieses Design auch ohne Kopfplatte erhältlich. Die direkte Verbindung der Getriebehalterung mit dem Maschinenrahmen reduziert die Gesamthöhe. HND-Design ist möglich.
Die Lean Line-Mechanik erfordert im Vergleich zu den mechanischen DELTA-Standardkonstruktionen von autonox zusätzliche Wartung und bietet nicht die gleiche hohe Bandbreite an verfügbaren Leistungsoptionen, aber sie bietet einen guten Preis mit einer zuverlässigen Konstruktion für kostensensible Anwendungen.
Eine neue Funktion für unsere Lean Line ist die Verwendung der Teleskopwelle für die Werkzeugbetätigung „T-Welle“. Die Teleskopwelle kann auch zur Betätigung des Endeffektors (z. B. Öffnen/Schließen eines Produktgreifers) verwendet werden. Es gibt Innengewinde für die Montage des Endeffektors am Werkzeughalter. Dies ist nützlich, da keine Medien (Schläuche, Kabel usw.) zum Endeffektor geführt werden müssen. Der Aktuator, der normalerweise schwer ist, befindet sich über dem Roboter (auf der Kopfplatte).
