A munkadarabok irányítják a saját gyártásukat

A 2015-ös Hannoveri Vásár egyik szenzációjának számító mechatronikai remekmű azonnal a rugalmas megfogástechnika állócsillagává vált. Fogadjuk akár óvatos elragadtatással, vagy végtelen lelkesedéssel, a megfogás és anyagmozgatás mechatronikai továbbgondolása óriási lehetőségeket tartogat az innovációra nyitott felhasználók számára.

A Schunk SVH ötujjas megfogója új dimenziókat nyit a megfogástechnika terén. A gesztusok akár az ember-robot kommunikációt is lehetővé teszik.

Míg a látnokok önszerveződő robotflották képét vizionálják, a szkeptikusok pedig ugyanolyan vehemensen próbálják bebizonyítani az ipar 4.0 koncepció értelmetlenségét, a műszaki lehetőségekre vetett rövid pillantás egyértelműen elárulja, hogy a mechatronikus megfogástechnika és anyagmozgatás nem látványos belépővel érkezik majd meg, hanem fokozatosan válik majd a mindennapi életünk szerves részévé. Végül mindig a pragmatizmusé a végső szó: minél könnyebben integrálható egy mechatronikai rendszer a folyamatba, minél megbízhatóbb a működése és minél kevesebb know-how szükségeltetik a telepítéséhez és a működtetéséhez, annál gyorsabban válik természetessé a jelenléte. A közvetlenhajtású lineáris tengelyek már az elektronikai ipar nagyteljesítményű összeszerelő alkalmazásainak szerves részét képezik. Fenntartások nélkül kombinálja a pneumatikus és mechatronikai modulokat a megbízható és rugalmas hibrid megfogó rendszerek létrehozásához és a kisebb alkatrészek mozgatása során az egyszerű mechatronikai megfogók egyre gyakrabban váltják fel a korábban elterjedtnek számító pneumatikus rokonaikat.

A SCHUNK által kínált számtalan mechatronikai termék testre szabott megoldások létrehozását teszi lehetővé

Egyszerű megfogók nyitják meg az utat

A vezető gyártók a komplexitásuk szintje szerint osztályozzák az egyes mechatronikai handling elemeket. A SCHUNK esetében a standard termékek a pneumatikus komponenseket egy az egyben alapon helyettesíteni képes egyszerű mechatronikai moduloktól a különböző szervomotorokkal felszerelhető, adaptálható modulokon át egészen az intelligens mechatronikai megfogókig terjednek. Ez utóbbiak már kényelmi funkciók egész körét tartalmazzák az integrált webszerveren keresztül történő vezérelhetőségig, a megfogott elem detektálásáig, vagy a megfogóerő fokozatmentes szabályozhatóságáig. A korábban pneumatikus elemek működtetéséhez szokott kezelő már széleskörű ismeretanyag elsajátítása nélkül is képes az egyszerűbb mechatronikai rendszerek kezelésére. A mechatronikus egységek működtetése sem bonyolultabb, mint pneumatikusaké. A SCHUNK a mechatronikus megfogóknál is következetesen alkalmazza a jól bevált nagyteljesítményű megoldásokat, mint például a kisalkatrészmegfogók keresztgörgős megvezetését, vagy az univerzális megfogók szabadalmaztatott többfogas alappofa-megvezetését. Ez bizalmat kelt, lerövidíti a fejlesztési időket, gondoskodik a maximális folyamatstabilitásról és nem utolsó sorban ezek a megoldások már sok ezerszer bizonyítottak a pneumatikus megfogóknál. Most még több energiát igényel a vevők meggyőzése arról, hogy egy megfogó pozícionálható, képes visszajelezni a megfogóerőt és a mechatronikus modulok segítségével ahol lehetséges egész állomásokat kiválthat. Az elektronikai ipar és az orvosi technológia jellemzően nyitott a bonyolultabb alkatrészek irányába is, míg más ágazatok csak fokozatosan mernek bízni az új technológiákban.

A Schunk LWA 4P Powerball Lightweight Arm rugalmas és mobil mozgatási műveleteket tesz lehetővé

A SCHUNK által kínált számos modul eltérő mértékben tartalmaz mechatronikai megoldásokat, ezért egyedi testre szabást is lehetővé tesznek. A skála a szenzorokat nem tartalmazó, csak az alapvető funkciókat végrehajtó hagyományos pneumatikus elemektől az egyszerűbb, vagy komplexebb érzékelőket tartalmazó pneumatikus rendszereken át egészen az intelligens mechatronikai modulokig terjed. A választható kiegészítők – például analóg mágneskapcsolók – segítségével a felhasználók és a rendszertervezők intelligenciával is felruházhatják a pneumatikus modulokat. Minden eddiginél egyszerűbbé vált annak, meghatározása, hogy az adott alkalmazáshoz mekkora intelligenciával kell rendelkeznie a rendszernek.

Terepi komponensek gyűjtik a folyamatadatokat

A mechatronikus megfogó rendszerek fejlesztési irányát jelenleg három központi kérdés befolyásolja: az alkatrészek a terepi szinthez történő kapcsolódása, a funkcionális biztonság és az ember-robot együttműködés. A trend a terepi eszközök felé mutat, amelyek eredeti funkcióiknál – megfogás, forgatás, vagy lineáris mozgatás – jóval többre váltak képessé. Dióhéjban. a terepi eszközök holnaptól információkat is gyűjtenek majd. A megfogó például nemcsak megfog, hanem visszajelzést is képes adni például a megfogóerőről. A kapott adatok hasznos információkká alakíthatók át, például arról, hogy a munkadarab rendben van-e vagy sem. Ez nemcsak megnöveli az alkatrészek felhasználhatóságát, hanem egyben az adatgyűjtési folyamatot is decentralizálja. Más szavakkal: az adatok feldolgozása és az információk megszerzése közvetlenül az alkatrészen és nem a PLC-n történik. Az információk a komponens szintjén történő megszerzésének módszertana nem teljesen új, hiszen a megfogók – az egypontos mágneskapcsolók segítségével – már régóta képesek információt adni arról, hogy a termék megfogásra került, vagy nem. Csak az információ mélysége változik. A hagyományos mágneskapcsolók analóg változatokkal történő felváltása lehetővé teszi az egyes komponensek pontos differenciálását. Az ennél is fejlettebb mechatronikus megfogók képesek azt információt is tárolni, hogy mely érték mely komponenshez tartozik. Egy ilyen megfogó már elemzi is a begyűjtött adatokat, meghatározza, hogy mely komponenst kell kezelnie és például automatikusan csökkenti a megfogóerőt abban az esetben, ha deformációra hajlamos alkatrészről van szó. A művelet közben fellépő nyomatékok és nyomóerők is valós időben mérhetők. Az ilyen típusú folymatokba az új alkatrészek is könnyen integrálhatók. Az intelligens munkadarab szállító rendszerek, vagy típustáblák pedig az egyes komponensek egyedi azonosítását teszik lehetővé, így a folyamat és a dokumentáció pontosan az adott termékhez igazítható. Extrém esetekben az individualizáció akár egyetlen termékből álló folyamatban is alkalmazható.

A Schunk PPU-E sorozatú mechatronikus pick & place egységei jelenleg a leggyorsabb nagyteljesítményű szerelőegységnek számítanak. Minimális ciklusidő mellett is változtatható termelési folyamatot tesznek lehetővé.

A mechatronikus elemek egymáshoz, illetve – kiberfizikai rendszer létrehozása esetén – egy magasabb szintű vezérléshez történő összekapcsolásához buszrendszerek alkalmazhatók. A modulok kapcsolódása kétségtelenül nagy lehetőség, de egyben az egyik legnagyobb kihívás is a valós idejű, saját szabványokkal működő Ethernet interfészek nagy száma miatt. A mechatronikus alkalmazások elterjedéséhez fontos, hogy a legelterjedtebb kommunikációs csatlakozási felületekre koncentráljunk. Ilyen világszerte elterjedt szabványok jelenleg a PROFINET, az EtherCAT és az Ethernet/IP.

Biztonsági funkciók növelik a gazdaságosságot

Az összekapcsolhatóság mellett, a működési biztonság és az ember-robot együttműködés is kulcsszerepet játszanak a mechatronikai rendszerek elterjedésében. A szakértők úgy vélik, hogy közép- és hosszú távon az emberek és robotok közvetlen együttműködése általánossá válik az egész termelési folyamatban. A fizikailag elválasztott terek helyett az ember-robot együttműködés a jövőben akadálymentes környezetben fog megvalósulni. Különösen az összeszerelő alkalmazásokban növekedhet meg hamarosan drasztikus mértékben a hasonló együttműködések száma. A megfelelő biztonsági tanúsítvánnyal ellátott megfogó rendszerek már tartalmazzák az SLS (biztonsági korlátozott sebesség), SOS (biztonsági leállás) és STO (biztonsági nyomaték-kikapcsolás) funkciókat. Az SOS funkció aktiválása után a modul áramellátása nem szűnik meg, így a megfogott alkatrész sem esik le, hanem a folyamat megszakítása után is a megfogóban marad. Amint a biztonsági zóna újra szabaddá válik, a megfogó késedelem és újraindítás nélkül normál üzemmódba áll vissza. Az ehhez hasonló biztonsági funkciók- különösen a nagy rendszerek esetén - növelik jelentősen a termelékenységet és a gazdaságosságot. A tanúsított biztonsági rendszerek másik előnye, hogy elég azokat a rendszerelemek szintjére korlátozni és nem szükséges a rendszer egészére nézve elvégeztetni. Az elemek funkcionális biztonsági kérdésköre új kihívások elé állítja a gyártókat a külön specifikációktól kezdve a személyzet képzésén át a dokumentációig bezáróan.

A Schunk LDx lineáris közvetlen tengelyeket már széles körben alkalmazzák a nagy összeszerelő rendszerekben

A megfogó és anyagmozgató rendszerek mechatronizálása egy olyan folyamat, amely számtalan kis lépésből áll. A hangsúly a nagy változatosságot lehetővé tevő, a saját státuszukat és a környezetüket folyamatosan figyelemmel kísérő hálózati komponensek és rendszerek kialakításán van. Ezen komponensek a jövőben az eredeti funkcióiknál jóval többre lesznek képesek: információkat is szolgáltatnak. Egyre növekszik az együttműködő és a mobil rendszerek jelentősége is, ami új kihívásokat intéz a folyamatszervezés irányába. A piaci versenyképesség megőrzése érdekében minden cégnek fel kell vennie a kesztyűt és folyamatosan kell fejlesztenie termékeit és folyamatait az alkalmazottak képzésével egy időben.

(x)