Gyors átállást és minimális alapterületet kínál az XTS-rendszer

Az Ontario állambeli Cambridge-i székhelyű Eclipse Automation vállalat egyedi igényeket kiszolgáló automatizálási megoldásokat fejleszt, és 2001-es alapítása óta rohamosan növekszik. „A járműipari és közlekedési ágazatokon kívül számos további területet is kiszolgálunk, jelen vagyunk például az élettudományok, a fogyasztói termékek, sőt, az atomenergia világában is” – sorolta Jeff Werner, az Eclipse vezérigazgatója. A vállalat folyamatosan kutatja a legmodernebb lehetőségeket, hozzásegítve ügyfeleit, hogy ne csak sikeresek lehessenek, hanem alakítani is tudják azt a szakterületet, amelyen tevékenykednek. „Számos új technológiát tesztelünk, például mesterséges intelligenciát, távoktatási módszereket, karbantartó rendszerekhez kapcsolódóan virtuális valóságot, továbbá minden olyan eszközt, amellyel fokozható a pontosság és a rugalmasság” – fejtette ki Werner. „Az egyik, számunkra különösen fontos technológia a lineáris szállítórendszer.”

A közelmúltban az Eclipse sikeresen korszerűsítette egyik ügyfele sebességváltó olajszivattyúkat összeszerelő gyártósorát a Beckhoff XTS szállítórendszere segítségével. Az első átalakítási hullámban több régebbi gép lecserélése volt a cél. Ezek a régebbi berendezések sem teljesítményben, sem minőségben nem tudták elérni a nagy sorozatú gyártáshoz szükséges szintet, magyarázta Matthew Kelly, az Eclipse szoftverfejlesztési vezetője: „A korábbi gépek forgóasztalokat és hasonló egységeket tartalmaztak. Mindegyik állomás csak egy folyamatot végzett, ezért, ha egy kiesett, ez a teljes gyártósorra kihatott.”

Az Eclipse által kidolgozott egyedi megoldásnak amellett, hogy jobb funkcionális képességeket nyújt, kisebb alapterületet is kellett elfoglalnia. „A gyártóüzem területét mindig nagyon ki kell használni, ennél az ügyfélnél pedig már eleve nagyon sűrűn voltak telepítve az összeszerelő és feldolgozó berendezések. Amikor javaslatot tettünk az új rendszerre, azt mondták, hogy tetszik a koncepció, de legyen 25 százalékkal kisebb.”

„Először nem tudtuk, hogy ez egyáltalán megoldható-e” – emlékezett vissza Jeff Werner. A feladat megoldásához az Eclipse szorosan együttműködött a Beckhoff Canada csapatával, többek között Dean Herron regionális értékesítési vezetővel és Andy Burleigh alkalmazás-szakértővel.

Az első gépkonstrukció bizonyított

Az XTS lineáris szállítórendszeren alapuló gyártósor négy külön cellából áll. Ez több mint 50 állomást jelent, amelyeken többek között préselés, forrasztás, csavarozás, LVDT-szenzorokkal végzett egyenesség-ellenőrzés, adagolás, plazmakezelés, szivárgásellenőrzés folyik. Sok állomást pontosan össze kell szinkronizálni a robottechnikával. Az első három gépcellában a szivattyúkat az XTS mozgatóegységekhez rögzített tálcákra helyezik. Az XTS lineáris szállítórendszer egy 12 méter, egy 6 méter és egy 10 méter hosszú szakaszból áll, amelyekben 18, 12, illetve 18 darab mozgatóegység van. A tálcák gondosan kiszámított geometriája mikron pontosságú pozicionálást tesz lehetővé. Az egyik cella összeszerelési folyamatainak elvégzése után a kezelő a következő cellába továbbítja a szivattyút. A harmadik cellában egy kis szállítószalag az elkészült szivattyút a negyedik cellába juttatja, ahol egy robot két GigE kamera elé emeli végső szemrevételezésre, majd ráhelyezi a kimeneti szállítószalagra.

„Az XTS rendkívül gyorsan és pontosan továbbítja a termékeket állomásról állomásra, és ha a folyamat bármely pontján probléma lép fel egy munkadarabbal, a többi állomás kihagyásával egyszerűen eltávolíthatjuk a hibás darabot” – részletezte Kelly. „Több folyamatot fogtunk össze egyetlen állomáson, tovább csökkentve ezzel a területigényt. A sok lépés és szerszám ellenére még soha nem láttam ennél kompaktabb automatizált rendszert.”

Újabb feladat: még nagyobb termelékenység szükséges

Az Eclipse első összeszerelő létesítménye felülmúlta a várakozásokat, és mindmáig üzemel. A 2019-es év végén azonban a járműipari beszállító egy második gép felépítésére adott megbízást, amelynek egyazon rendszeren egy másik szivattyú gyártására is képesnek kell lennie. A kétféle szivattyú eltérő méretű és más-más gyártmányú járműbe való. Ez kihívást jelentett a korábban tervezett tálcák vonatkozásában, nem is szólva arról, hogy a kétféle szivattyúnál eltér egyes összeszerelési lépések sorrendje. A nagy átbocsátással kapcsolatos elvárások miatt nem járható út, hogy a rendszerrel egyszerre csak az egyik szivattyútípust állítják elő, majd utána hosszadalmas szerszámváltást és állásidőt követően a másikra váltanak.

Az Eclipse a Beckhoff csapatával együttműködve olyan új koncepciót alakított ki, amely az EtherCAT biztosította rövid ciklusidőkön és az XTS rugalmasságán alapul. „A rendszer lehetővé teszi, hogy a kezelők a tálcát gyorsan kioldják és a másik fajtára cseréljék le. Az új tálca hosszirányban nyúlik túl, helyzetét a rendszer pontosan megméri pozició-eltolódásának meghatározásához. Ezeket az eltolódási értékeket minden egyes tálcára meghatározzuk, biztosítva, hogy minden egyes alkatrész pontosan a folyamatnak megfelelően álljon. A kezelő tehát könnyen megteheti, hogy berakja az „A” típusú alkatrészt, vár egy ciklust, majd egy elhanyagolható időtartamú átszerelés után berakja a „B” típusú alkatrészt” – fejtette ki Jeff Werner.

Mivel az XTS-rendszerben minden mozgatóegység külön mozgástengelyként jelenik meg, az egységek nincsenek mereven összekapcsolva egymással, mint a hagyományos konstrukcióknál. A munkadarabokat szabadon, igény szerint lehet mozgatni a pálya mentén a folyamat egyes lépéseinél, adott esetben a kétféle szivattyúnál eltérő sorrendben is.

Teljes körű automatizálási megoldás a Beckhoff termékeivel

A gyártósor a három XTS-rendszeren kívül a Beckhoff egyéb EtherCAT- és PC-alapú automatizálási termékeit is használja. Az első három cellában egy-egy C6930 típusú, vezérlőszekrénybe szerelt ipari PC-vel vezérli a cella XTS-rendszerének pályáját és perifériáit. A teljes sor funkcionális biztonságát TwinSAFE eszközök biztosítják, az ipari PC-k pedig EtherNET/IP protokollon keresztül kommunikálnak egy második gépvezérlővel, amely a sor egyéb részeit vezérli. A fő kommunikáció és a rendszer be/kimeneti jelforgalma azonban EtherCAT hálózaton zajlik. „A robotokkal és a szervohajtásokkal történő valós idejű, EtherCAT-alapú szinkronizálás interpolált mozgatások megvalósítását is lehetővé tette különféle adagolási folyamatoknál, konkrétan például bonyolult ragasztási minták felvitelét” – részletezte Dean Herron, a Beckhoff munkatársa.

Az ilyen kifinomult funkciók kezeléséhez alapvető fontosságú a TwinCAT 3 automatizálási szoftver. Az Eclipse fejlesztői a Beckhoff univerzális fejlesztői és futtató környezete által támogatott G-kódú programozási nyelven olyan programot írtak, amely az XTS mozgatásait és az AM8000 szervomotorokat koordinálva lehetővé teszi nagy pontosságú adagolási folyamatok beállítását. Ezenfelül az Eclipse az IEC 61131-3 szabvány objektumorientált bővítéseit felhasználva előre definiált, egyedi felhasználói függvényblokkokat hozott létre és programozott a Microsoft Visual Studio® fejlesztői környezetében. „A Beckhoff rendszere más lehetőségekkel ellentétben számos módon hathatós előnyöket rejt magában a tálcák vezérlése, pozicionálási táblázatok kezelése és hasonló feladatok megoldása tekintetében, amivel rengeteg fejlesztési időt takarítunk meg” – mutatott rá Matthew Kelly.

A gyors termékváltás beváltotta a hozzá fűzött reményeket

Az Eclipse innovatív rendszerével a sebességváltó olajszivattyúkat előállító, átalakított gyártósor teljesíti az elvárásokat: a szerelvényenkénti 20,2 másodperces ciklusidőt és a mikron nagyságrendű megmunkálási pontosságot. A rendszer a 2021 elején történt üzembe helyezés óta műszakonként mintegy 1000 alkatrészt gyárt, az „A” és „B” alkatrészeket külön tételekben előállítva. A raklapok könnyű kioldása és rögzítése, valamint az XTS azonnali automatikus beigazítása révén a termékváltási idők több mint egy óráról mindössze egy percre csökkentek. „Ügyfelünket teljesen lenyűgözte, hogy így végre lehet hajtani a termékváltást ennél a nagyon bonyolult folyamatokat kezelő, rendkívül kompakt rendszernél” – nyilatkozta Werner. Vezérlési és gépészeti megoldások szimbiózisának eredményeképpen egyetlen csavar eltávolítása nélkül, egyszerűen cserélhetők a tálcák. A rendszer egyszerűen egy gyűjtőterületre továbbítja a tálcákat, és ha valamelyik sérült, a kezelő könnyen kicserélheti.

Az Eclipse szakemberei szerint az innováció a vérükben van. Ezt a vállalat számos más, páratlanul gyors műveleti sebességet és mikroméretű szerelési folyamatokat igénylő feladat teljesen újszerű megoldásával bizonyította – többek között több Covid-19 tesztelőegység megtervezésénél, ahol szintén az XTS- és a PC-alapú vezérlés játszotta a főszerepet. Werner ezt fontosnak tartja egyrészt ahhoz, hogy rendkívül hatékony és költségtakarékos megoldásokat tudjanak kínálni ügyfeleiknek, másrészt ahhoz, hogy az Eclipse vonzó legyen a tehetséges fiatal szakemberek számára. „A legtöbb hallgató már nem is tanul hagyományos PLC-programozást. Ehelyett úgy végeznek az egyetemen, hogy sokkal jobban értik a PC-alapú vezérlőrendszereket, és ez a tendencia évről évre erősödik” – szögezte le. „A Beckhoff ezen a téren és az automatizálás minden más területén is megbízható partnernek bizonyult.“

Ha többet szeretne tudni a Beckhoff XTS-rendszeréről és autóipari megoldásairól, keresse fel a vállalat honlapját a linkekre kattintva!