W przypadku najnowszej generacji robotów malujących, firma b+m surface systems poprosiła partnera z branży automatyki - firmę B&R - o pomoc w przyspieszeniu procesu instalacji i uruchomienia wykonanych na zamówienie, całkowicie zautomatyzowanych linii malujących – zgodnie z najbardziej restrykcyjnymi wymaganiami w zakresie bezpieczeństwa. Rezultaty mówią same za siebie: Po zaledwie 18 miesiącach produkcji seryjnej firma wykonała już i dostarczyła ponad 100 robotów z nowym sterownikiem.
Zasadniczo b+m ma tylko 12 miesięcy na projekt i realizację "pod klucz" linii do malowania. Jako specjalista od malowania części z tworzywa sztucznego – w szczególności na potrzeby branży motoryzacyjnej i jej podwykonawców – b+m pod pewnym względem ma bardzo wyraźną przewagę na tym niezwykle konkurencyjnym rynku. Jest, nie tylko firmą oferującą kompleksowe rozwiązania, ale również kontroluje cały łańcuch technologii, umożliwiając perfekcyjne dostosowanie poszczególnych komponentów.
Sześcioosiowy robot malujący b+m serii T1 zawsze odgrywa centralną rolę w tej strategii i dlatego musi spełniać niezwykle wysokie wymagania. "Nasze roboty i roboty manipulacyjne to dwa różne gatunki" podkreśla szef działu rozwoju robotyki w b+m. "Aby osiągnąć jak najlepsze rezultaty ruchy naszych robotów muszą być szybkie, płynne i jednolite – przy prędkościach do dwóch metrów na sekundę wzdłuż linii ciągłej. Do tego muszą być przygotowane do działania w potencjalnie wybuchowym środowisku."
Robot malujący: Szybki i dokładny
b+m rozpoczęła rozwój 5. generacji swoich robotów w roku 2010. Nowa seria pod nazwą T1 X5 przez najbliższe lata miała stanowić nowy wzorzec wydajności, elastyczności i niezawodności. Jednym z głównych założeń było pełne wykorzystanie najbardziej zaawansowanej pętli zamkniętej i sterowania ruchem w celu osiągnięcia większych, bardziej spójnych prędkości na torze ruchu przy jednoczesnej minimalizacji stopnia zużycia eksploatacyjnego. Wprowadzenie nowej generacji stanowiło doskonałą okazję do usprawnienia konstrukcji szafy sterującej poprzez zmniejszenie liczby komponentów elektronicznych, a dodatkowo do rozwoju funkcji cięcia i poprawy czasów rozruchu eksploatacyjnego.
W związku z podwyższonymi wymaganiami w zakresie bezpieczeństwa według DIN ISO 10218:2011, które weszły w życie zaraz po rozpoczęciu projektu, przy opracowywaniu nowej generacji robotów trzeba było uwzględnić te nowe specyfikacje.
Duży plus dla B&R za rozwiązanie w zakresie bezpieczeństwa
"Jeżeli jest się w stanie opanować szerokie wymagania certyfikacyjne dla rozwiązań w zakresie bezpieczeństwa, sterownik oparty na technologii PC nie stanowi problemu" argumentuje szef działu rozwoju robotyki w b+m. "To dlatego poszukujemy dostawców, w których portfolio znajdują się technologie bezpieczeństwa."
W końcu, najlepszym wyborem okazała się oferta B&R. Pełna integracja technologii bezpieczeństwa z nowo dostępnymi funkcjami oprogramowania okazała się być decydującym czynnikiem.
Pierwszym krokiem, w przypadku b+m, było opracowanie szeregu bardzo szybkich funkcji bezpieczeństwa opartych na rozwiązaniach POWERLINK, openSAFETY i SafeMOTION firmy B&R. Są to między innymi funkcje zintegrowanego sterowania ruchem, takie jak: bezpieczne wyłączanie momentu, bezpieczne zatrzymanie 1 i 2, bezpieczne ograniczenie prędkości i bezpieczna prędkość maksymalna, a także bezpieczny monitoring położenia osi. Funkcje monitorowania położenia robota i wykorzystania opcji bezpieczeństwa maszyny są w pełni zintegrowane z aplikacją sterującą. Dzięki temu maszynę można wyposażyć w dodatki zwiększające bezpieczeństwo, bez nadmiernych nakładów na programowanie i ponowną certyfikację.
Bezpieczne ograniczenie prędkości w TCP
Kolejnym krokiem w przypadku b+m było wykorzystanie zaawansowanych funkcji bezpieczeństwa SafeROBOTICS firmy B&R w celu wdrożenia bezpiecznego ograniczenia prędkości w punkcie centralnym narzędzia (SLS w TCP) oraz bezpiecznego seryjnego łańcucha kinematycznego z tabelami bezpiecznych parametrów.
"Funkcjonalnie, zrobiliśmy duży krok w kierunku technologii bezpieczeństwa B&R" mówi kierownik b+m. "Dzięki SafeMOTION i POWERLINK nie potrzebujemy już oddzielnej szyny bezpieczeństwa, a instalacja i rozruch eksploatacyjny są znacznie szybsze bez całej tej żmudnej konfiguracji oprogramowania."
b+m zmniejszyła zarówno wielkość jak i liczbę komponentów zainstalowanych w szafie sterującej, wykorzystując w tym celu dwuosiowe moduły ACOPOSmulti ze zintegrowanymi funkcjami bezpieczeństwa, co z kolei ułatwia instalację. Przejście na nowe rozwiązanie, jakim jest płyta chłodząca, poprawiło wydajność chłodzenia. Serwonapędy ACOPOS komunikują się za pośrednictwem POWERLINK ze sterownikiem bezpieczeństwa SafeLOGIC, sytememX20 I/O i sterownikiem robotyki – potężnym Automation PC 910.
Zbudowana według specyfikacji b+m szafa sterująca zajmuje mniej miejsca, a jej instalacja i montaż okablowania są szybsze dzięki rozwiązaniu B&R. Mniejsza liczba części ruchomych i zastosowanie płyty chłodzącej przedłużyły trwałość użytkową systemu. (Źródło: Franz Roßmann)
90% funkcjonalności dzięki B&R
"Dzięki B&R, 90% funkcjonalności naszej szafy sterującej pochodzi od jednego dostawcy – bez niezgodności systemów i problemów z współpracą pomiędzy elementami. "To dla nas duże osiągnięcie" mówi szef działu rozwoju robotyki w b+m. "Jesteśmy szczególnie zadowoleni z faktu, że firma B&R była również w stanie dostarczyć nam silniki do łańcucha kinematycznego, panel operatortski do robota i dostosowaną do naszych potrzeb klawiaturę do szafy sterującej z podświetlanymi klawiszami i wyłącznikiem kluczykowym."
b+m opracowała wewnętrznie aplikację HMI do mobilnego panelu operatorskiego oraz aplikację do obsługi robotów przy pomocy Automation Studio. Specjaliści od robotyki w b+m zaprogramowali również samodzielnie aplikację sterującą w środowisku technicznym B&R.
B&R opracowała specjalne robotyczne funkcje bezpieczeństwa na protokołach POWERLINK i openSAFETY w czasie rzeczywistym. b+m wykorzystała te funkcje w 5. generacji swoich robotów malujących, m.in. bezpieczne ograniczenie prędkości w punkcie centralnym narzędzia (SLS w TCP).
Funkcje robotyczne dla każdego
"Po pierwszym podejściu do B&R, szybko zdaliśmy sobie sprawę, że podczas, gdy Automation Studio faktycznie oferuje szerokie biblioteki CNC, nie zapewnia całkowicie niektórych ważnych funkcji robotycznych" przypomina specjalista od robotyki z b+m. "B&R podjęła to wyzwanie i zrealizowała je w każdym aspekcie zgodnie z naszymi specyfikacjami funkcjonalnymi." Powstałe funkcje robotyczne, w tym transformacje i interpolacje, są obecnie dostępne dla wszystkich użytkowników Automation Studio. b+m wykorzystała je do opracowania aplikacji sterującej dla robota malującego. "Udało nam się osiągnąć każdy cel, jaki sobie wyznaczyliśmy, a wynik to wysoce zaawansowana i gotowa na przyszłość generacja robotów" podsumowuje kierownik b+m. Dzięki poprawkom w części mechanicznej projektu, wzmocnieniu przekładni i architektury sterowania opartej na technologii automatyki i bezpieczeństwa dostarczanej przez B&R, nowa generacja robotów T1 stworzyła nowe standardy wydajności produkcji, niezawodności i trwałości użytkowej. Zachęcona nieustannym sukcesem serii T1, b+m pracuje już nad nową serią robotów o takim samym zakresie funkcji, ale nieco mniejszych rozmiarach. Seria T2, która wkrótce zostanie wypuszczona, jest w szczególności przeznaczona do zastosowań w ograniczonej przestrzeni i nadaje się również do montażu na ścianach lub sufitach. Podobnie do swojej poprzedniczki, T1 będzie polegać na sprawdzonych rozwiązaniach B&R.