A Vario-X egy olyan moduláris felépítésű automatizálási platform, amit az igényekre szabva lehet összeállítani és minden automatizálási komponenst közvetlenül a történések helyére lehet kihelyezni. A vezérlőegységből, tápegységből, Ethernet-switchekből, biztonságtechnikából és IO-modulokból álló platform megbízhatóan biztosítja a helyes feszültségeket, jeleket és adatokat közvetlenül a terepen, a decentralizált szervohajtások zökkenőmentes integrálásával. Ez azt jelenti, hogy most először minden automatizálási funkció teljesen decentralizáltan, vezérlőszekrény nélkül valósítható meg.

Az IP67-es védettségű (víz- és porálló) robusztus burkolatok egyszerűen egymás mellé bepattinthatók egy hasonlóan robusztus, integrált gépszerkezeti profilokkal kialakított hátlapba. Ez azt jelenti, hogy az egész állomás minden további védelem nélkül könnyen rögzíthető az összes elterjedt profilrendszerbe, és szélsőséges esetben még annak is ellenáll, ha belerúgnak vagy rálépnek a házra.

A Vario-X automatizálási platform IP 67-es védettségű, robusztus modulokból épül fel, amelyek egymás mellé vannak szerelve egy hátlapra, amely viszont könnyen csatlakoztatható a legelterjedtebb profilrendszerekhez. Az érzékelők és aktorok csatlakoztatása a Vario-X rendszerű gépekhez hibamentesen és nagyon gyorsan történik a szabványos M12 és MQ15 csatlakozókon keresztül. Összességében az üzembe helyezés, azaz az összes telepítési és összeszerelési munka 40%-kal gyorsabb, mint a vezérlőszekrénnyel kialakított rendszerek esetében.

A platform szíve a többmagos processzorral felszerelt Vario-X vezérlőegység, ami nyílt vezérlőplatformként minden magasabb szintű ipari Ethernet-hálózatba, méghozzá problémamentesen integrálható. A platform keretében a vezérlőegység az EtherCAT protokollon keresztül valós időben kommunikál a hajtástechnikával és a külső csomópontokkal. A W-LAN, 5G és Bluetooth, valamint az OPC-UA és az MQTT számára előkészítve biztosítja az IIoT határok nélküli kommunikációt.

Az egyes modulok:

• Hátlap: A robusztus hátlap támogatja a Vario-X platform egyes komponenseit. Ezek könnyen egymás mellé rögzíthetők a hátlapon. A hátlap a felhasználandó modulok számától függően különböző méretekben kapható. A hátlapba integrált rögzítőelemek kompatibilisek a legelterjedtebb profilrendszerekkel, ezért nem vonatkoznak rájuk rendszerbeli korlátozások. Minden itt csatlakoztatott modul többprotokollos kapcsolattal rendelkezik.
• Vario-CTRL 1.000: Többmagos processzorral felszerelt, a teljes rendszert vezérli, minden nyelven beszél, és nyílt vezérlőplatformként integrálható. A kommunikáció WLAN-on, 5G-n és Bluetooth-on, valamint OPC-UA-n és MQTT-n keresztül történhet. A vezérlőegység 8 A-órás akkumulátorral van felszerelve a puffertároláshoz, amely biztosítja a gyors indítást készenléti állapotból.
• Tápegység a saját elektronikához és a csatlakoztatott perifériákhoz: Megbízható 24 V DC tápegység, 2 x M12 Y-kódolással, 1 x M12 L-kódolással és 1 x M12 D-kódolással.
• Hajtások tápegysége: 48 V/3,6 kW, a Vario-X-en 4 db MQ15 csatlakozón keresztül számos csatlakozás lehetséges, és ezenkívül az energia-visszanyerésre is elő van készítve. A hajtások ellátása hibrid kábeleken keresztül történik, és vészhelyzetben az STO-jelen keresztül biztonságosan kikapcsolhatók.
• IO-Link master és Ethernet switch modulok: A nyolc többmultifunkciós IO-Link porttal rendelkező kompakt IO-Link master modulok az IO-Link eszközök csatlakoztatásának intelligensebb módja. A modulok a tiszta folyamatadatokon (I/O) kívül kibővített másodlagos diagnosztikai adatokat (feszültség-, áram- és hőmérsékleti értékek) is szolgáltatnak az adott portokra és a teljes modulra vonatkozóan. Ezért az adatelemzéssel fel lehet fedezni az anomáliákat, és optimalizálni lehet a jelenlegi folyamatot. Az OPC UA segítségével ez standartizáltan és vezérlőegység nélkül történik.
• VARIO biztonsági vezérlőegység: A VARIO a biztonsági I/O modulokkal együtt biztosítja a szükséges biztonsági szintet. A jelenleg fejlesztési fázisban lévő biztonsági vezérlőegység lehetővé teszi az FSoE (Fail Safe over EtherCAT használatát a VARIO-X  rendszerben, és így az FSoE csomópontok biztonságos vezérlését is. A biztonsági I/O modullal együtt (FSoE résztvevőként) biztonságosan gyűjtheti a jeleket és biztonságosan kapcsolhatja a kimeneteket.

Műszaki hozzáadott érték a korábbi megoldásokhoz képest

A Vario-X az összes automatizálási komponenst kompakt kivitelben oda viszi, ahol szükség van rájuk, közvetlenül a technológia közelébe. Így a Murrelektronik elegáns automatizálási megoldást kínál: az Ipar 4.0 keretében a növekvő digitalizáció következtében növekvő automatizáltság gyakran a vezérlőszekrények túlzsúfoltságát okozza, és meghosszabbítja a telepítési és üzembe helyezési időt.

A Vario-X platform ipari felhasználásának műszaki előnyei, környezeti kompatibilitása és társadalmilag releváns tulajdonságai

A Vario-X további lépéseket tesz lehetővé a gyártóipar teljes digitalizációja felé a decentralizáció, a moduláris kialakítás, az interfészek nyitottsága és a jövőbeni túlélőképesség révén. A rendszer

kezdettől fogva digitális ikertestvérrel rendelkezik – a fejlesztés, a tervezés, a telepítés, az üzembe helyezés, a paraméterezés és az üzemeltetési felügyelet (prediktív karbantartás és minőség) minden ismert előnyével.

Környezetvédelmi szempontból lehetséges a veszteséges pneumatika gyors és egyszerű lecserélése a sokkal gazdaságosabb elektronikára. Az energia-visszanyerés még magasabb szintre emeli a környezetvédelmet. Egy átlagos gyártósor energiafogyasztása és CO2-kibocsátása jelentősen csökken az elektromosságra való átállás után. Az energia-visszanyerés és a hálózati regenerálás a tápegységen keresztül történik. A tiszta nulla energiafelhasználású ipar így sokkal gyorsabban megvalósul. A platform megfelel a REACH-előírásoknak és a RoHS-irányelveknek is.

A Vario-X a szakemberhiányra is megoldást jelent. Az okostelefonoknak és az okosóráknak köszönhetően az alkalmazásokon, hangalapú asszisztenseken és gesztusokon keresztüli vezérlés nélkülözhetetlenné vált a mindennapi életben. Miért ne lehetne egy gépet is ugyanilyen egyszerűen irányítani? A Vario-X platformnak köszönhetően az üzembe helyezés történhet például alkalmazásokon keresztül, vagy akár vezérelhetjük a robotot gesztusokkal vagy beszéddel? Egy hatékony eszközről beszélünk az üzembe helyezési idő csökkentésére és a gépösszeszerelők és kezelők munkájának megkönnyítésére. A mottó: programozás helyett paraméterezés. A vállalatok így akkor is megőrzik cselekvőképességüket, ha hiány van szakképzett munkaerőből. A VARIO-X a komplex telepítési koncepciónak köszönhetően jelentős előnyöket kínál, mivel az összes kábelcsatlakozás szerelhető csatlakozókon keresztül történik, kiküszöbölve a hibás csatlakozásokat a sorkapcsokon. Ez csökkenti a tervezési és csatlakozási költségeket, és minimalizálja a hibaérzékenységet.

A Vario-X platform gazdasági előnyei

A Vario-X például konkrétan megoldhatja a karosszériaépítés problémáit az autóiparban. Ott ma még számos pneumatikus alkalmazás található. Ezek egyike a karosszériaépítéshez nagy mennyiségben szükséges szorítókarmok. A karosszériaelemek rögzítésére és a rajtuk végzett hegesztési műveleteknél használják őket.

A pneumatikus megoldások hátránya egyrészt a mechanikus üzemmódhoz képest nagyon alacsony hatásfok, másrészt a csak nehezen megelőzhető szivárgás. A pneumatikus szorítókarmok diagnosztikai szempontból további végálláskapcsolókat igényelnek, ami viszont megnövekedett villanyszerelési munkát eredményez.

A szervomotorokon alapuló intelligens megoldások alkalmazásával jelentősen csökkenthető az üzembe helyezéshez, az üzemeltetéshez és a meghibásodás esetén a diagnosztizáláshoz szükséges munka. Az elektromos megoldásokba épített enkódernek köszönhetően a pozíciók ismertek és közvetlenül leolvashatók (nincs szükség végálláskapcsolókra és kábelekre). Emellett a villamos energia hatékony felhasználásával kapcsolatos gazdasági szempontok is fontos előnyt jelentenek.

A VARIO-X előnye a vezérlőszekrény nélküli telepítés és a szerelhető csatlakozókkal ellátott csatlakozástechnika, amely néhány napról csupán órákra csökkenti a telepítési és tervezési munkát. Ezenkívül a VARIO-X például nagy teljesítményű befogómechanizmusokkal együtt könnyen használható szervohajtások működtetésére. Meghibásodás esetén az érintett hajtás a vezérlőegységgel végzett diagnosztika segítségével gyorsan lokalizálható és kicserélhető. Hasonlóképpen a nyomaték változásai is érzékelhetők, és így a szorítóbefogómechanizmus esetleges meghibásodásaira is lehet reagálni. A hajtások fékezése során keletkező energia a tápegységen keresztül visszatáplálható a hálózatba.

A VARIO-X új szintre emeli az automatizálást. Fontos, hogy a gazdasági hozzáadott érték különösen a jobb diagnosztikai képességeknek, a kevesebb kábelnek és az alacsonyabb energiafogyasztásnak köszönhetően a teljes üzemeltetési költségben (TCO) tükröződik.

www.murrelektronik.hu

Ha feliratkozik a Műszaki Magazin Hírlevelére, sosem marad le a híreinkről! További friss híreket talál a Műszaki Magazin főoldalán! Csatlakozzon hozzánk a Facebookon is!

The post Vario-X – decentralizálás vezérlőszekrény nélkül! appeared first on Műszaki Magazin.

Több hónapja működik már, így telephelyi tesztidőszakát is sikeresen teljesítette a KUKA füzesgyarmati gyárában a legújabb robotos összeszerelő cella, amelynek feladata az új típusú KR C5 vezérlések összeépítése. Ez az automatizált, robotokkal felszerelt összeszerelő cella tehát a KUKA megbízásából és közreműködésével, a KUKA számára készült.

A KUKA magyarországi leányvállalata, a KUKA Hungária Kft. fontos szerepet tölt be a vállalat globális szervezetében, hiszen az értékesítés mellett többek között gyártás is található itt. A robotokat, robotkarokat Németországban, Augsburgban gyártják, a vezérlőszekrények viszont 1991 óta itt, Magyarországon készülnek. A 2015-ben nyitott kínai gyárban pedig az ázsiai piac számára mind robotkarokat, mind vezérlőszekrényeket gyártanak.

A magyar leányvállalat 2004-ben bővült a füzesgyarmati gyártóterülettel, ami mára több mint 20 ezer m²-en terül el, és Békés megye egyik legnagyobb munkaadójaként közel ezer főt foglalkoztat. A telephely fő tevékenysége a robotokhoz tartozó vezérlőszekrények és a hozzájuk tartozó külső és belső kábelezés gyártása, mely a szekrényen belül lévő kábelezést, illetve a vezérlőszekrény és a robot közötti kapcsolatot jelenti. Ezekhez kapcsolódóan gyakorlatilag a nyersanyagtól kezdve, a késztermékek elkészítéséig tart a gyártás.

Tervezés és gyártás egy időben

A KUKA legújabb generációs vezérlőszekrénye 2020-ban került piacra KR C5 és a KR C5 micro néven. A füzesgyarmati gyártásnak ennek megfelelően át kellett állnia egy új termék gyártásának megkezdésére, a KR C4-es vezérlőszekrények mellett.

„Azokon a gyártóterületeken, ahol gyakrabban változnak a megrendelési számok, és ehhez alkalmazkodóan kell a gyártást optimalizálni, ott magát a gyártási koncepciót is úgy alakítjuk ki, hogy ezt hatékonyan kezelni tudja, mérnöki, gyártásfejlesztési beavatkozás nélkül.”

– meséli Barna Judit, a KUKA Hungária Kft. Ipari mérnökségének területi vezetője.

A cella tervezésével és megvalósításával a KUKA Hungária Kft. több körös kiválasztás után egy külső integrátor partnerét bízta meg. A feladat megvalósítása több ponton kutatás-fejlesztést igényelt, hiszen prototípus termékről volt szó. A KR C5 típusú, újonnan piacra kerülő vezérlőszekrény termékfejlesztése és a gyártósor összeszerelő robotcellájának tervezése és kivitelezése egymással párhuzamosan zajlott. A közös munka során a legnagyobb kihívást a termékfejlesztés és az összeszerelő cella tervezésének összehangolása jelentette.

Automatizálás: Gyártásfejlesztés vagy vállalati stratégia?

A KUKA folyamatosan dolgozik gyártóterületei automatizálásán. Vállalati szinten egy több éve zajló, rendszerszintű tudatos automatizálási stratégia mentén születnek a vállalati megoldások.

„A KUKA-nak az ipar 4.0-ban betöltött szerepe miatt azt gondolom, hogy elengedhetetlen, hogy mi is jó példát mutassunk a saját gyártásunkban. Egy több éve zajló tudatos automatizálási stratégia mentén jelölünk ki újabb és újabb területeket, így nem ez az első robotcellánk és nagy volumenű automatizálási megoldásunk sem.”

A KUKA vállalati automatizálási koncepciójának része, hogy folyamatosan fejleszti a gyártóterületek automatizáltsági szintjét, de ebben az esetben további tényezők is indokolttá tették a fejlesztést.

„A KR C5-ös vezérlőcsalád  több olyan érzékeny elektronikai komponenst tartalmaz, amelyeknél az automatizált szerelés biztosítja a legmagasabb minőségi elvárásokat, ezért is döntöttünk egy robotos cella telepítése mellett.”

– ismerteti a KUKA belső motivációit Barna Judit.

A technika ördögei, avagy az igazi szupercella

A robotcellában két robot dolgozik párhuzamosan. Az egyik egy KUKA KR 10 R1420 6 tengelyes pakoló robot 10 kg terhelhetőséggel és 0,04 mm-es pontossággal, mely a beépülő termékeket helyezi a vezérlés házába. A másik pedig egy KUKA KR 10 1100 sixx szintén 6 tengelyes, csavarozó robot 0,03 mm pontossággal, mely csavarozási munkát lát el.

A cella további részei is fontos szerepet töltenek be, többek között található benne két, szervos manipulátoros tálcázó egység, melyek segítségével egyrészt a tálcatárba bekészített alkatrészek DMC-kódját olvassuk be és továbbítjuk a vállalatirányítási rendszer felé, másrészt a tálcákon lévő RFID-t leolvasva biztosítjuk a robotkarnak a munkafolyamathoz szükséges alkatrészeket. A pakoló robotkarra többéle megfogó kerül felhelyezésre automata gyorscserélő fejjel, ami a munkafolyamattól és a megfogni kívánt termékektől függően kerül kiválasztásra.

A csavarozó robotra két csavarozó egység került, melyek a csavaradagolóból vákuum- és mágnestechnológia segítségével emelik fel a felhasználandó csavarokat. Egyes beépítendő modulokat (a tárolási előírás és a végső pozíció különbségéből fakadóan) behelyezés előtt egy forgatóban megfordítják és behelyezési pozícióba állítják. A vezérlés összeszereléséhez szükséges operátori beavatkozás lehetőségét a robotcella előtt és után egy palettás conveyor biztosítja, ami lineárisan ami lineárisan halad végig a robotcellán. A conveyor két végére egy liftes egység került, aminek segítségével az üres paletták alul érkeznek vissza a kiindulási pontra. A beépülő és a tálcákban lévő termékek meglétének és pozíciójának ellenőrzése egy, az összeszerelő egység fölé, és egy manipulátorra elhelyezett kamerával történik.

A termék rendkívül összetett. Rétegesen épül fel, és egyben kompakt is. Ez azt jelenti, hogy a szerelési szempontból változatos alkatrészek szűk helyen vannak.

„Ha egy lineáris gyártósorra gondolunk, akkor gyakorlatilag szinte minden egyes lépéshez egy egyedi célgépet kellett volna alkalmazni. Ennek a helyigénye is egy lineáris vagy akár egy U-alakú pályán viszonylag hosszabb lett volna. A robotcella az, ami ugyanezt a kompaktságot gyártókörnyezet oldalról tudta nekünk biztosítani”

– magyarázza Barna Judit.

“Több fejcsere megvalósult szerelés közben, kamerázott a terület. Költséghatékonysági szempontból is ez volt a tökéletes választás számunkra. Nem egy-egy termék ismétlődő behelyezése történik meg, hanem egy nagyon komplex szerelési folyamat, amit ezzel a két robottal és a különböző megfogókkal nagyon szépen meg tudtunk valósítani.”

De mi történik pontosan a kb. 20 m²-es munkaterületen?

Az elektromos gyártás beépülő anyagai először is a robotcella előtti komissiós állványra kerülnek. A tárhelyek dedikáltak, a gyártásindításhoz kapcsolt darabjegyzék alapján az anyagok összegyűjtése ezekről az állványokról vezérelt és logolt. A gyártandó főcikk cikkszámát beolvasva egy, a KUKA által fejlesztett IT-programban egymás után lámpa villan azokon a tárhelyeken, ahonnan az anyagot el kell venni. Az anyagok részben a robotcellába kerülnek, részben a későbbi manuális szerelésnél használt szerelőkocsira. Ezután a robotcella emberi beavatkozás nélkül végigszereli a vezérlés egyik felét, a folyamat pedig tetőcsavarozással zárul. Minden szerelési adat logolt, beleértve az értékeket, kamera képeket és kódokat is.

Ezután egy saját tervezésű és kivitelezésű forgató szerkezettel automatikusan, 180 fokban megfordítják a vezérlést a további szereléshez, és szerelőkocsira helyezik. Később, ezeket a szerelőkocsikat AGV váltja majd fel. A munkaállomásokon a releváns szerelési művelethez kivetítik a szerelendő alkatrészre a szerelési lépéseket, a kontrollpontokon pedig fotók dokumentálják a folyamatokat. Jelenleg félautomata csavarozási megoldással működik a rendszer: az operátor vezeti a csavarozófejet, de a program biztosítja, hogy ez a megfelelő sorrendben, csavarral és szerelési értékkel történjen. A szerelés befejezése után a vonatkozó gépi tesztekkel zárul a gyártási folyamat.

Komplex megoldások az összetett vevői igényekre

A KUKA komplex automatizálási stratégiájának részeként jelenleg is folyamatban van több további robot integrálása, valamint egy gépműhely automatizálási projekt is. Azonban egy látogatás alkalmával kevésbé szembetűnő az, hogy a KUKA az automatizálás terén nem áll meg a gépeknél: azt a rendszerfolyamatokra is ugyanúgy alkalmazza.

„Az elmúlt években nagyon erős figyelmet fordítunk arra, hogy ne csak a gyártókörnyezetünk legyen automatizált, hanem automatizált folyamatokkal áramoljon az a rengeteg adat, amivel dolgozunk, valamint szintén automatizált legyen az a komplex hálózat, amiben ezek az adatok keringenek.”

A robotcella 2020 novemberében került átadásra és onnantól kezdve szériaüzemben dolgozik.

„Ez nem egy véglegesen lezárult folyamat. Jelenleg 47% időmegtakarítást realizáltunk. Volt kézi szerelésünk, azaz a prototípust a kezdeti szakaszban mérni tudtuk, így tudjuk mennyi ideig tart kézzel szerelni ezeket a vezérléseket. Ehhez képest most tudjuk mérni azt is, hogy a robotcella beállításával milyen változás történt, de ez egy új gép, úgy gondolom van még benne potenciál.”

– sorolja Barna Judit az eddig elért eredményeket. Látszik tehát, hogy a költséghatékonysági kritérium azonnal mérhető.

www.kuka.com

The post Robotokkal gyártott vezérlőszekrény a KUKA-tól appeared first on Műszaki Magazin.