avtomatiziranih in robotiziranih sistemov v podjetju LTH Ulitki

December • 42 (6/2012) • Letnik 7

56

Proizvodnja in logistika

Zadnja leta se je stopnja avtomatiziranih in robotiziranih sistemov v podjetju LTH Ulitki, d. o. o., zvišala na raven, ki zahteva kader, izobražen na področju avtomatizacije in robo- tike. Ker je imel obstoječi kader že kar nekaj izkušenj in zna- nja, smo se odločili za notranja usposabljanja, en del kadra pa se je usposabljal tudi pri ponudnikih sestavin in sistemov za avtomatizacijo. Zaposlili smo še nekaj študentov z različnih študijskih smeri, na primer strojništva, mehatronike in elek- trotehnike. Cilj je te študente usposobiti za samostojno razvi- janje in načrtovanje avtomatiziranih in robotiziranih sistemov.

Začetki lastnega razvoja avtomatizacije in robo- tizacije

Lasten razvoj in uvajanje avtomatizacije na strojni obdelavi smo začeli že leta 2010. Takrat smo razvili robotizirano celico za posluževanje vrtalnega stroja (Slika 1). Vendar se je njena uvedba izvedla v sodelovanju z dobavitelji sestavin avtoma- tiziranih sistemov. Do letos smo izvedli še kar nekaj predelav že obstoječih robotiziranih celic, ki so bile potrebne zaradi menjave izdelkov. Razvili in uspešno uvedli smo tudi mani- pulator za čiščenje vpenjalnih priprav na obdelovalnih centrih (Slika 2), na začetku letošnjega leta pa smo začeli razvoj in načrtovanje za naše znanje zahtevnejših robotiziranih celic za posluževanje obdelovalnega stroja. Celica je bila v celoti raz- vita in uvedena v proizvodnjo z lastnim kadrom.

Lastna integracija

avtomatiziranih in robotiziranih sistemov v podjetju LTH Ulitki

V podjetju LTH Ulitki sta avtomatizacija in robotizacija v proizvodnji za- dnja leta izjemno napredovali, z njima pa tudi notranje znanje na tem področju. Zaradi vseh potrebnih sredstev in želje se je pred kratkim začel lasten razvoj z uvedbo avtomatizacije in robotizacije v proizvo- dnjo. V prispevku je predstavljenih nekaj lastnih projektov robotizacije, podrobneje pa je opisana uvedba robotizirane celice v proizvodnjo za strego obstoječemu obdelovalnemu stroju.

››

Vinko Drev Marko Kuhar

Vinko Drev, Marko kuhar • LTH Ulitki, d. o. o

››

›

›

Manipulator za pranje vpenjal- nih priprav

December • 42 (6/2012) • Letnik 7 57

Proizvodnja in logistika

zalogovnik z dvema paletama v dveh ravneh (Slika 4). Na eno paleto se lahko naloži 60 izdelkov, kar zagotavlja najkrajšo avtonomijo celice 60 minut. Paleti sta gnani s pnevmatskimi pogoni, za zagotavljanje ponovljivosti končne pozicije na me- stu odvzemanja z robotom pa je nameščen zaklep palete. Po- zicioniranje izdelkov na paleti je zagotovljeno z namenskimi gnezdi, ki omogočajo pozicioniranje dveh tipov izdelkov. Na zalogovnik smo zaradi varnosti namestili pomično pregrado, ki poleg nepremične pregrade onemogoča dostop do delov- nega območja robota. Pomična pregrada je bila nujna, saj od- prtine, potrebne za menjavo palet, ni bilo mogoče odpraviti nepremično pregrado. Izvedba pritrditve pozicionirnih palet na konstrukcijo zalogovnika je prilagojena za morebitno hitro menjavo v primeru potreb po obdelavi novega tipa izdelkov.

Zalogovnik ima poleg avtomatskega delovanja tudi možnost ročnega krmilja na posebej za to namenjenem upravljavskem pultu.

Primer robotizacije strege obdelovalnemu stroju

Za robotizacijo obdelovalnega stroja smo imeli na razpo- lago rabljenega industrijskega robota Motoman tipa HP 20.

Robot z nosilnostjo 20 kg in največjim dosegom 1717 milime- trov je zadostoval potrebam za izvedbo robotizacije. Na stroju se obdelujeta dva različna tipa izdelkov, zato smo pri stregi to upoštevali in robotizacijo prilagodili tako, da robot streže obema tipoma brez večjih sprememb in nastavljanj.

Razvoj prijemala

Pri razvoju robotskega prijemala smo upoštevali, da ima obdelovalni stroj samo eno delovno mizo, na kateri je vpe- njalna priprava za dva izdelka, kar pomeni, da je čas menjave izdelkov mrtvi čas. Da bo menjava izdelkov kar se da hitra, smo razvili dvakrat dvojno prijemalo za manipulacijo izdel- kov. S tem ima robot možnost prijemanja dveh in prenašanja štirih izdelkov istočasno (Slika 3). Prijemalo tudi omogoča pri- jemanje obeh tipov izdelkov, ki se trenutno obdelujejo na ob- delovalnem stroju. Zaradi velikega števila zaznaval in pnev- matičnih ventilov smo morali zamenjati notranje ožičenje na robotski roki, saj standardno ni zadostovalo našim potrebam.

Robot in prijemalo sta opremljena s hitroizmenljivo avtomat- sko sklopko, kar zagotavlja visoko stopnjo prilagodljivosti ce- lice za nove tipe izdelkov.

Zalaganje celice

Za zalaganje celice smo se zaradi njene postavitve in že- lene avtonomije odločili za paletni zalogovnik s paletama v dveh ravneh. Pri razvoju zalogovnika smo upoštevali ceno, avtonomijo celice, tloris celice in uporabnost, ter tako razvili

›

›

›

Mere in s tem možnost zalaganja glede na doseg robota smo povečali s prijemalom, ki poveča doseg robota. S tem smo morali v celico dodati tudi mesto za preprijemanje izdelkov (Slika 5), na katerega smo namestili še mesto za odlaganje pri- jemala. Preprijem ne vpliva na takt celice, saj je takt obdelave stroja dovolj velik, da robot opravi vse operacije.

December • 42 (6/2012) • Letnik 7

58

Proizvodnja in logistika

Razvoj krmilja

Poleg vseh mehanskih komponent je ena najpomembnejših in zahtevnejših za delovanje celice tudi elektroomara s krmi- ljem. Za potrebe načrtovanja električnih shem smo si pridobili namensko programsko opremo ePLAN. Za lažje delo s pro- gramom se je osnovnega šolanja udeležil študent fakultete za elektrotehniko, ki je opravljal obvezno delovno prakso in smo ga pozneje tudi zaposlili. Predelavo obstoječe elektroomare je z izkušenejšim kadrom, predvsem z oddelka za vzdrževanje, torej izvedel študent. Poleg glavne elektroomare smo morali izdelati še glavni upravljavski pult za nadzor celice in pomo- žnega za zalogovnik.

Za krmiljenje robotizirane celice smo uporabili programljiv logični krmilnik PLK proizvajalca Siemens. Krmilni program je zgrajen tako, da sta nadzor in samo delovanje celice izve- dena na PLK-ju. Za upravljanje s celico in vizualni prikaz de- lovanja smo izdelali upravljavski pult celice, na katerem so vse potrebne tipke in stikala ter zaslon na dotik proizvajalca Siemens. Krmilni program smo izdelali v programskem oko- lju STEP 7, program za zaslon na dotik pa v programskem okolju WinCC.

Kljub temu da s programiranjem PLK-jev proizvajalca Si- emens še nimamo veliko izkušenj, smo uspešno izvedli tudi to nalogo. Program PLK je večinoma narejen v lestvičnem diagramu, nekaj posameznih modulov pa tudi v program- ski kodi (STL). Programiranje zaslona na dotik je grafično, uskladiti pa smo morali vse naslove s programom na PLK- -ju in vzpostaviti vse potrebne povezave. Krmilni program ob zagonu celice še ni deloval optimalno, vendar smo sčasoma odpravili vse pomanjkljivosti.

Krmilni program robota smo izvedli rutinsko, saj imamo s programiranjem robotov že dovolj izkušenj.

Postavitev, zagon in delovanje

Ko so bile vse glavne sestavine celice zasnovane, smo jih združili v robotizirano celico. Pri postavitvi posameznih enot v celico je bilo treba najti najboljšo postavitev celice z vidika uporabnosti delovanja ter posluževanja in rokovanja s celico (kar izvajajo delavci in operaterji). Glede na vse naštete dejav- nike smo se odločili za končno postavitev (Slika 6), ki se je pri uvedbi in delovanju izkazala za zelo dobro.

Po končanem razvoju celice in vseh potrebnih enot smo naročili sestavine za sestavo celotne celice. Ko so bile posa- mezne sestavine dobavljene, smo v prostorih za tehnologijo obdelave začeli sestavljati posamezne enote, kot so prijemalo,

zalogovnik in upravljavski pulti, ter predelovati robota in ele- ktroomare.

Na začetku aprila smo celice že postavljali v proizvodnjo.

Glavni mehanski del celice je bil postavljen v dveh dneh. Sle- dili so ureditev manjših mehanskih delov ter programiranje in zagon celice. Celica je bila v malo več kot treh tednih v celoti uvedena v proizvodnjo (Slika 7) in že šest mesecev deluje brez težav.

V celico bomo prihodnje mesece vgradili še pralno-sušilni stroj lastnega razvoja in izdelave, ki bo pripomogel k večji či- stosti izdelkov, hkrati pa tudi celotne celice. Prav tako bomo vgradili predal za pregled, pa tudi za lažji vmesni odvzem izdelkov iz celice za kontrolo kakovosti izdelkov.

Načrti za prihodnost

Trenutno razvijamo predpralne komore, ki jih bomo uve- dli v šest obstoječih celic z robotiziranim posluževanjem dveh obdelovalnih centrov. Za naslednje leto načrtujemo razvoj in postavitev treh robotiziranih celic za strego obdelovalnim strojem, obsežno predelavo obstoječe robotizirane celice iz zmogljivosti strege dvema obdelovalnima centroma na zmo- gljivost strege trem obdelovalnim centrom ter razvoj in izde- lavo dveh namenskih vrtalnih strojev. Poleg vseh naštetih pro- jektov v lastnem razvoju bomo robotizirali še nekaj procesov z zunanjimi dobavitelji.

Sklep

Z omenjenimi in podrobneje opisanimi projekti smo si pridobi- li nove izkušnje v avtomatizaciji in robotizaciji. Z rezultati izvedenih projektov je zadovoljno tudi vod- stvo podjetja, s čimer smo si prido- bili še večje zaupanje v naše znanje in sposobnosti. To zaupanje se kaže tudi v vse večjem deležu lastnega razvoja in uvajanja avtomatiziranih in robotiziranih sistemov v proi- zvodnjo. S tem hitreje izpopolnjuje- mo avtomatizacijo in robotizacijo v proizvodnji, pa tudi kakovost naših izdelkov ter produktivnost naše to- varne.

›

›