Článek ve formátu PDF je možné stáhnout
zde.
Stupeň automatizace výrobních procesů neustále roste v reakci na stále kratší životní cyklus výrobků a požadavek na vyšší produktivitu výroby. Od výrobních zařízení je požadována co největší variabilita umožněná jejich modulární strukturou. Maximální celková efektivita má stále větší význam i v oboru manipulační techniky, a to ve všech průmyslových odvětvích i úlohách. V rámci podpory automatizačních úloh spočívajících v řízení pohybu a polohy (Motion Control) nabízí společnost Siemens také software a hardware pro manipulační systémy k využití zejména v manipulátorech používaných při operacích balení, u strojů na zpracování plastů a obráběcích strojů a v logistice a dopravě.
Jednoduché konstrukce manipulátorů
Jednoduché manipulátory pracující v kartézském souřadném systému lze sestavit při použití řídicích systémů řady Simatic S7 v kombinaci s měniči Sinamics S110 nebo S120 s využitím funkcí řízení polohy vestavěných v měničích Sinamics. Předností takového uspořádání jsou jednoduchost a nízké pořizovací náklady. Jednotlivé osy manipulátoru jsou řízeny nezávisle na sobě. Stejně jako u jiných sestav manipulátorů je výhodné použít modulární koncepce několikaosého měniče frekvence Sinamics S120 s integrovanými bezpečnostními funkcemi, a to provedení tzv. booksize. Základní bezpečnostní funkce jsou v měničích Sinamics S120 obsaženy standardně, rozšířené lze doplnit po dokoupení příslušné licence. Všechny bezpečnostní funkce splňují požadavky platné legislativy a zajišťují ochranu jak samotného manipulátoru, tak i jeho obsluhy.
Simotion Handling Toolbox pro komplexní návrh manipulátorů
Automatizační systémy, včetně manipulátorů, musí být navrženy tak, aby rychle a efektivně prováděly požadované specifické funkce, někdy i velmi složité (obr. 1).
Přímo v řídicím systému Simotion jsou v modulu Simotion Kinematic Transformation integrovány transformační algoritmy běžných kinematik manipulátorů, jako jsou např. 2D a 3D portálové kartézské souřadné systémy, kloubové rameno, robot SCARA, delta sběrače atd., které lze volně parametrizovat prostřednictvím přednastavených transformačních modulů (obr. 2).
Ve vývojovém prostředí Simotion Handling Toolbox lze nalézt nástroje umožňující vytvořit modulární strukturu manipulátoru pro téměř libovolnou úlohu (obr. 3). Sada standardních přednastavených funkcí umožňuje snadno a efektivně splnit téměř jakékoliv požadavky. Mezi nabízenými jsou funkce pro projektování dráhy a tvorbu ochranných zón, programový editor pohybu, funkce učení (teach-in) atd., společně s bezpečnostním konceptem založeným na využití bezpečnostních funkcí, např. SLS (Safe Limited Speed), SP (Safe Position), SDI (Safe Direction) atd.
Základní funkce manipulátorů nabízí v jednom bloku modul Simotion Handling Basic s typickým využitím k navrhování paletizátorů a kartézských portálových zařízení, a to včetně funkce interpolace pohybu ve čtyřrozměrném prostoru (osy x, y a z společně s orientací hlavy manipulátoru).
Univerzální knihovna Simotion TopLoading nabízí softwarové moduly pro řešení všech typů manipulačních úloh od paletizátorů až po vysokorychlostní úlohy typu pick&place. Součástí knihovny jsou funkce optimalizace rychlostního profilu, správy zón (např. sledování pracovního prostoru), jednoduše programovatelná funkce úlohy pick&place s pohybujícím se pásem atd.
Modul Product Register zajišťuje správu dat pro systém strojového vidění k manipulaci s produktem podle místa, orientace a minimální vzdálenosti. Funkce tohoto bloku umožňují vybírat produkty podle určené ukládací strategie a oblasti ukládání, kontrolovat minimální vzdálenosti s ohledem na možnost kolize produktu a manipulátoru apod.
Simotion Kinematics Simulation Center
Uvést manipulátor co nejrychleji do provozu umožňuje softwarový modul Kinematics Simulation Center. Jde o vizualizační program k prostorovému (3D) zobrazení činnosti mechaniky manipulátoru a také dopravníkového pásu. Tento program podporuje všechny kinematiky integrované v řídicím systému Simotion. Umožňuje zobrazit činnost programu v řídicím systému bez nutnosti připojit reálnou mechaniku manipulátoru, čímž lze předejít případným problémům při ladění řídicího programu a uvádění zařízení do provozu.
Závěr
Prostředí Simotion Handling Toolbox představuje snadno osvojitelný, modulární a flexibilní nástroj umožňující manipulátor navrhnout a uvést jej do provozu v co nejkratším čase, díky čemuž lze uspořit nejen při vlastním vývoji a zavádění zařízení, ale i v budoucnu při jeho údržbě a servisu. Usnadňuje tvorbu manipulátoru přesně podle specifických potřeb různých technologických zařízení vyžadujících při své činnosti manipulaci s materiály všeho druhu.
V České republice poskytuje společnost Siemens všestrannou technickou podporu v oboru manipulátorů včetně jejich návrhu a pomoci s uvedením do provozu.
František Šabata, Siemens, s. r. o.
Obr. 1. Manipulátory i jejich činnosti mohou být i velmi složité
Obr. 2. Kinematiky manipulátorů integrované v řídicím systému Simotion
Obr. 3. Vývojové prostředí Simotion Handling Toolbox obsahuje nástroje pro navrhování modulární struktury manipulátoru pro téměř libovolnou úlohu