Aktuální vydání

celé číslo

11

2021

Monitorování stavu zařízení, diagnostika, řízení údržby

Snímače a systémy řízení polohy a pohybu (motion control)

celé číslo

Roboty a manipulátory pro montážní linky

číslo 7/2002

Roboty a manipulátory pro montážní linky

Mladá firma s bohatou historií

Firma Bosch Rexroth AG je firma, která působí v mnoha oblastech strojírenského a elektrotechnického průmyslu. Jde o mladou firmu, ale s bohatou historií: jako taková totiž vznikla poměrně nedávno, 1. května 2001, ovšem spojením dvou tradičních a zkušených firem, Manesmann Rexroth a Bosch Automationstechnik. Sortiment firmy Bosch Rexroth je opravdu široký a zahrnuje komponenty pro průmyslovou a mobilní hydrauliku, elektrické pohony a řízení, lineární vedení a pohony, montážní techniku a pneumatické systémy.

Obr. 1.
Tento robot je vhodný pro aplikace, kde je málo prostoru. Jeho akční rádius je 400 mm. (Foto: Bosch Rexroth.)

Jak vlastně přišla firma Bosch k výrobě prostředků pro automatizaci montážních prací? Prvotním důvodem byla nutnost automatizovat vlastní výrobu. Výrobky Bosch jistě není nutné představovat: snad každý zná elektrické ruční nářadí nebo kuchyňskou techniku. Přibližně 60 % produkce firmy Bosch je určeno pro automobilový průmysl: jsou to řídicí systémy pro automobily, alternátory, rozváděče, spínače a další automobilová elektrotechnika. To všechno jsou výrobky, při jejichž výrobě se automatizace s výhodou uplatní. A bylo by škoda investice vložené do vývoje automatizační techniky dále nevyužít a nenabídnout vyvinutá zařízení a získané zkušenosti také dalším zákazníkům.

Ze sortimentu firmy Bosch vyplývá i to, na jakou automatizační techniku se Bosch Rexroth specializuje: jsou to především roboty a manipulátory pro práce, jako je osazování elektroniky, pájení, lepení apod. Vývoj není směrován k robotům s extrémní nosností a mnoha stupni volnosti, které jsou nutné např. při svařování karosérií v  automobilovém průmyslu nebo při manipulaci s rozměrnými a hmotnými polotovary v těžkém strojírenství – firma se soustřeďuje především na malé roboty, ale s velkou rychlostí pohybu a vysokou přesností.

Roboty Turboscara

Kromě jednoduchých manipulátorů (s lineárními pohyby a s pevnými nebo elektronicky nastavitelnými dojezdovými body) a transportních systémů jsou v sortimentu montážní techniky firmy Bosch Rexroth průmyslové roboty Turboscara SR4, SR6 a SR8.

Technická data
Roboty Turboscara jsou univerzální montážní roboty s akčními poloměry 400 mm (SR4), 600 mm (SR6) a 800 mm (SR8).

Obr. 2.
Na obrázku je robot jako součást robotické buňky Syfast namontovaný na svislou stěnu. Pod robotem je vidět projíždějící palety transportního systému TS 2plus. (Foto: Bosch Rexroth.)

V čem spočívá jejich univerzálnost? Například už ve způsobu upevnění: lze je namontovat na vodorovnou i svislou podložku nebo na konzolu montážní buňky. To umožní optimálně využít prostor robotizovaného pracoviště.

Nosnost robotů Turboscara není nijak velká, je řádově v kilogramech, ale ta také není hlavní předností těchto robotů. Tou je opakovatelná přesnost, která může být až ±0,025 mm (SR 4) – je tedy dostatečná i pro náročné práce, jako je např. osazování integrovaných obvodů při výrobě desek elektroniky se součástkami SMD. Další předností robotů Turboscara je velká rychlost pohybů ramene robotu, která významně zkracuje montážní doby. Maximální rychlost pohybu ramene je až 18 m/s. Roboty Turboscara jsou pětiosé. Velké svařovací roboty sice mívají více stupňů volnosti a jsou tedy „obratnější“, ale pro montážní operace pět os postačuje a cena robotu je podstatně nižší než u víceosých variant. Pohony robotů Turboscara jsou realizovány elektrickými servomotory řízenými digitálními měniči. Polohu ramene zjišťují absolutní rotační snímače – systém tedy má informaci o poloze ramene okamžitě po zapnutí robotu i kdykoliv během jeho činnosti a není nutné najíždět do referenčního bodu.

Další vlastností, která je významná pro to, aby bylo možné robot používat univerzálně v široké paletě aplikací, je možnost využít jak standardní pneumatické nebo elektromechanické uchopovací hlavice, tak hlavice přizpůsobené přesně požadavkům zákazníka. V České republice je výroba speciálních uchopovacích hlavic v možnostech firmy Elson, která navrhuje a dodává robotizovaná pracoviště s roboty Turboscara, a není tedy třeba se obávat vysoké ceny nebo dlouhé dodací lhůty.

Řídicí systém
Důležitou součástí robotu, která podstatně přispívá k jeho univerzálnosti, je řídicí systém. Roboty Turboscara jsou vybaveny řídicím systémem IQ200. Jeho základem je řídicí jádro rho4. Aby mohlo pracovat v reálném čase, což je pro řízení a koordinaci pohybů nutné, spouští se v operačním systému VxWorks. Uživatelské rozhraní pracuje na standardních Windows NT nebo Windows 2000. Pohyby robotu se programují pomocí softwarových nástrojů ROPS4 nebo BAPS (Bewegungsablaufprogrammiersprache) prostřednictvím příkazových řádků. K dispozici je též BAPSplus – asistent pro grafické programování. Vývojoví pracovníci zde využili mnoha zkušeností, které má Bosch Rexroth s programovacími nástroji pro číslicově řízená obráběcí centra.

Součástí řídicího systému je také software pro zpracování obrazu. K robotu lze připojit kameru a realizovat tak např. operace „uchop a umísti“ (pick and place), a to i tehdy, nejsou-li součástky v zásobníku rozmístěny v definovaných pozicích, ale jen volně nasypány, nebo provádět montáž bez toho, že by polotovar byl upevněn v přípravku v pevně definované pozici – řídicí systém sám vyhledá vztažné body a podle nich vypočítá transformaci mezi souřadným systémem robotu a polotovaru. Další možné využití kamery a zpracování obrazu je ke kontrole, zda byla požadovaná operace správně vykonána, např. zda byla při lepení nanesena dostatečná a nepřerušovaná vrstva lepidla.

Celý řídicí systém je nainstalován na průmyslovém počítači (také značky Bosch Rexroth). Programovat jej lze prostřednictvím displeje operátorského panelu BF200T nebo BF212T s rozlišením 640 × 480, resp. 800 × 600 bodů s dotykovou obrazovkou. Pro náročnější aplikace lze použít i panel BF315T s 15" obrazovkou a s rozlišením 1 024 × 768 bodů. Tím však nejsou možnosti programování, vizualizace a diagnostiky vyčerpány: průmyslový počítač lze připojit, po instalaci příslušných karet, k počítačové síti (prostřednictvím Ethernetu) nebo k průmyslovým sběrnicím (Profibus-DP, Interbus, CANopen apod.). To umožňuje robot připojit k řídicímu systému celé výrobní linky nebo závodu, programovat jej a monitorovat jeho činnost na dálku z libovolného počítače na síti (vybaveného potřebným programem a přístupovými právy) nebo provádět dálkový servis prostřednictvím sítě Internet.

Obr. 3.
Jedna z robotických buněk Syfast švýcarské firmy Mikron Assembly Technology, použitá ve firmě Albrecht Jung. Na obrázku je vidět vzadu robot Turboscara SR6, vpředu řídicí panel procesní stanice a v půlkruhu kolem buňky uspořádané zásobníky dílů a polotovarů. (Foto: Bosch Rexroth.)

Aplikace

Kde lze roboty Turboscara použít? Již v úvodu článku bylo naznačeno, že jde o univerzální montážní roboty. Uveďme několik příkladů jejich aplikací.

V německém závodě Albrecht Jung GmbH se vyrábějí komponenty pro elektroinstalaci – vypínače, zásuvky apod. Specialitou firmy jsou komponenty odolné vůči vodě. Firma Albrecht Jung má v sortimentu přibližně sto různých produktů, které se však vyrábějí na jediné výrobní lince. Ta se skládá ze čtyř robotizovaných montážních buněk Syfast (výrobce: Mikron Assembly Technology) s roboty Turboscara a dvou manuálních pracovišť. V každé buňce jsou instalovány, kromě robotů Turboscara SR6, ještě automatická zařízení (procesní stanice) pro začišťování výlisků, pojišťování šroubů a označování výrobků. Linka je vybavena tak, aby mohla nejen realizovat montáž, ale i kontrolovat její správné provedení a testovat hotový výrobek. K tomu lze využít kamery CCD a software pro vyhodnocení obrazu. Všechna pracoviště jsou navzájem spojena transportním systémem TS 2plus (dodávaným také firmou Bosch Rexroth). Součástí linky je dále množství podavačů a zásobníků, ovládaných automaticky nebo manuálně. Celou linku lze snadno a rychle přeprogramovat pro různé druhy produktů. Unikátní je především kombinace využití plně automatických, poloautomatických a manuálních operací v jediné lince. To mimořádně zvyšuje pružnost celého řešení, které lze díky tomu využít i pro výrobu, kde je nutné počítat s častými změnami typu výrobku i počtu kusů v sérii.

Další zajímavá aplikace robotů Bosch Rexroth je z České republiky. V automobilce Škoda Auto v Mladé Boleslavi pracuje sedm robotů na lince na montáž ventilů automobilových motorů. Jde o starší typy robotů, které byly nedávno modernizovány. O kvalitě robotů Bosch svědčí to, že po téměř dvacetiletém provozu nebylo nutné retrofitovat mechanické díly a modernizace se týkala pouze elektrického vybavení. Nový řídicí systém nyní umožňuje, aby celá linka pracovala i v případě, že je jeden z robotů odstavený, ať pro poruchu, nebo v rámci pravidelné údržby. Ostatní roboty převezmou jeho úkoly a linka pracuje dál, byť se sníženou kapacitou.

To nejsou jediné roboty Bosch Rexroth, které v a. s. Škoda Auto pracují. Další nedávno zprovozněná aplikace je ve vrchlabském závodě, kde robot nanáší silikonové lepidlo při montáži zadního okna do karosérie vozu.

Bosch Rexroth ročně vyrábí 500 až 700 kusů robotů, které prodává do celého světa. Roboty, a automatizační techniku vůbec, ovšem nestačí jen prodávat, je třeba k ní poskytovat i bezvadný servis. Také to je u firmy Bosch Rexroth zajištěno. Například náhradní díly k robotům jsou k dispozici ještě deset let po ukončení výroby.

Montážní technika Bosch Rexroth v České republice

V České republice se realizací pracovišť s roboty Bosch Rexroth zabývá firma Elson spol. s r. o. Její odborníci jsou schopni podle pokynů zákazníka vyprojektovat, dodat a oživit nejen celé výrobní linky a starat se také o jejich servis, popř. další modernizace či přestavby při změně sortimentu výroby. Přitom se samozřejmě uplatní nejen roboty, ale i další produkty firmy Bosch Rexroth, např. manipulátory, programovatelné automaty, průmyslové počítače, pohony, komponenty pro průmyslové sběrnice atd. Spojení na firmu Elson je v inzerátu na předcházející straně.

(Bk)

ELSON spol. s r. o.
Pražská 16
102 00 Praha 10
tel./fax: 02/81 01 76 60, 71 75 11 29
hot-line: 0602/34 88 31
e-mail: elson@elson.cz
http://www.elson.cz

Inzerce zpět