Mechatronika w modułach obrotowych. Wszechstronne rozwiązania SCHUNK
Wszechobecna digitalizacja coraz częściej wkracza do nowoczesnych fabryk, gdzie produkcja i technologie informatyczne wzajemnie się przenikają. Postępujący rozwój w dziedzinie produkcji i wytwarzania stawia nowe wyzwania w zakresie procesów produkcyjnych – ich wydajności, elastyczności i automatyzacji. Trend tworzenia inteligentnych fabryk i wprowadzania w życie założeń Przemysłu 4.0 niekiedy sprawia wrażenie, że zalety mechatroniki można wykorzystać jedynie dokonując radykalnej zmiany w automatyzacji produkcji. Inżynierowie i konstruktorzy coraz częściej doceniają jednak potencjał elementów mechatronicznych i z sukcesem je stosują.
Jako lider systemów chwytakowych i technologii mocowań firma SCHUNK oferuje najszerszą gamę inteligentnych komponentów służących elastycznej produkcji i automatyzacji. Dzięki połączeniu wieloletniego doświadczenia z pionierskimi sukcesami i innowacyjnym podejściem do zadań produkcyjnych SCHUNK daje swoim klientom skuteczne, wydajne i niezawodne rozwiązania dla niemal każdej aplikacji. Dotyczy to zarówno komponentów chwytakowych i modułów liniowych, jak i mechatroniki modułów obrotowych.
Elastyczne moduły obrotowe
Z myślą o zastosowaniach montażowych w elektronice, produktach konsumpcyjnych i przemyśle farmaceutycznym firma SCHUNK opracowała miniaturowy moduł obrotowy SCHUNK ERD. Moduł w standardzie ma dwa zintegrowane przepusty pneumatyczne. Opcjonalnie dostępne są cztery przepusty elektryczne i certyfikowany (SIL 2) system pomiaru położenia absolutnego. SCHUNK ERD, dostępny w trzech wielkościach i z trzema nominalnymi momentami obrotowymi – 0,4 Nm, 0,8 Nm i 1,2 Nm, może być stosowany do realizacji systemów montażowych o dużej wydajności, dużej prędkości obrotowej i dużych momentach obrotowych, spełniających również surowe wymagania dyrektyw maszynowych.
Moduł obrotowy jest napędzany za pomocą bezszczotkowego silnika synchronicznego ze stałym wzbudzeniem. Jego specjalna geometria zapewnia dużą dynamikę i przyspieszenie. Ponadto dzięki zoptymalizowanym przepustom pneumatycznym sprężone powietrze jest szybciej podawane do podłączonych do modułu siłowników pneumatycznych. Czynniki te gwarantują krótki czas cyklu i wysoką wydajność. Absolutny system pomiaru położenia eliminuje konieczność czasochłonnego przeprowadzania testów referencyjnych podczas uruchamiania i po wyłączeniu awaryjnym. Poprawia się również powtarzalność, która wynosi 0,01°. Duża liczba par biegunów zapewnia generowanie przez moduł dużego znamionowego momentu obrotowego – do 1,2 Nm, nawet przy małych prędkościach. Moduł może być sterowany np. za pomocą sterowników dysków Bosch Rexroth IndraDrive CS.
Minimalne kontury zakłócające
Wszechstronny moduł obrotowy SCHUNK ERS został opracowany dla ruchu obrotowego w średnim zakresie obciążenia, który jest najczęściej stosowany. Najbardziej kompaktowy mechatroniczny moduł obrotowy wśród dostępnych obecnie na rynku osiąga znamionowy moment obrotowy 5 Nm i maksymalny moment obrotowy 17 Nm. Umożliwia projektowanie bardzo wszechstronnych i kompaktowych systemów. W aplikacjach montażowych może być używany jako moduł obrotowy lub jako mały obrotowy stół indeksujący. Moduł może obracać się z prędkością do 250 obr/min i osiągać dowolne pozycje pośrednie z powtarzalnością 0,01°.
W przeciwieństwie do modułów obrotowych ze zwykłym serwomotorem ERS ma zwartą konstrukcję. Inne cechy charakterystyczne modułu to zminimalizowane luzy i tarcie, duże przyśpieszenie, duża prędkość obrotowa i wysoka precyzja. Zintegrowany opcjonalny hamulec pneumatyczny zapewnia niezawodność trzymania poszczególnych pozycji. Duże otwory przelotowe umożliwiają prowadzenie kabli i przedmiotów obrabianych, a także korzystanie z kamery. W celu umożliwienia bezprzewodowego poprowadzenia przez moduł sprężonego powietrza lub sygnałów elektrycznych, dostępna jest wersja z wbudowanymi przepustami pneumatycznymi i elektrycznymi. Moduł umożliwia transmisję za pomocą pierścienia ślizgowego do ośmiu sygnałów elektrycznych (24 V DC/2 A) i ma jeden kanał pneumatyczny o ciśnieniu do 8 barów. SCHUNK ERS jest dostępny w trzech typach o średnicy zewnętrznej 135–210 mm. Wersja z przepustem obrotowym jest oferowana w dwóch typach o średnicy zewnętrznej 170 mm i 210 mm. W celu zapewnienia maksymalnej uniwersalności sterowania moduły mogą pracować ze sterownikiem SCHUNK ECM (wersja 48 V) lub ze standardowym sterownikiem, np. firm Bosch lub Siemens (wersja 560 V).
Z kolei elektrycznie napędzany moduł obrotowy SCHUNK ERM ukazuje ogromne zalety stosowania mechatroniki również przy dużych obciążeniach. Moduł łączy w sobie wiele zalet, w tym duże momenty obrotowe z dużą precyzją, co sprawia, że jest idealny do precyzyjnego pozycjonowania i reorientacji ciężkich obrabianych przedmiotów w produkcji samochodowej. Zwiększa to elastyczność procesu projektowania, ponieważ spontaniczne zmiany w schemacie przenoszenia mogą być programowane na bieżąco, w miarę jak następuje zmiana obrabianych części. Jednocześnie skrócony zostaje czas uruchomienia, gdyż w przeciwieństwie do pneumatycznych modułów obrotowych moduły ERM umożliwiają precyzyjne kompensowanie tolerancji w inżynierii instalacji z precyzyjnym ruchem obrotowym.
Ponadto podczas konfiguracji lub konserwacji możliwe jest działanie modułów z mniejszą prędkością, co nie tylko zapobiega uszkodzeniom, ale również znacznie skraca czas potrzebny do początkowego uruchomienia systemu. Adaptacyjna konstrukcja modułów ERM umożliwia stosowanie wszystkich standardowych przemysłowych silników serwo. Specjalna przekładnia 4 × 90° zapewnia optymalne dopasowanie konturów modułu obrotowego i zespołu napędowego stosowanych w modułach portalowych. Standardowe otwory o średnicy 22 mm gwarantują bardzo zwartą konstrukcję systemu, a osiem zintegrowanych przepustów pneumatycznych dostarcza sprężone powietrze do siłowników pneumatycznych zainstalowanych za modułem. W przypadku typu 160 ma maksymalny moment obrotowy wynosi 75 Nm, a maksymalny moment napędowy – 2 Nm.
Kompaktowe jednostki napędowe
SCHUNK oferuje trzy kompaktowe i inteligentne moduły obrotowe o wysokiej wydajności, które są optymalnie zaprojektowane do zastosowań przemysłowych: SCHUNK PR 2, PDU 2 i PSM 2. Moduły mają w pełni zintegrowane elektroniczne sterowanie i zasilanie. Eliminuje to potrzebę stosowania zewnętrznego sterownika i minimalizuje liczbę połączeń kablowych, a także podatność na błędy. Moduły są dostępne w trzech standardowych wielkościach, a sterowanie jest realizowane za pośrednictwem magistrali Profibus (do 12 Mbit/s) lub CAN bus (do 1 Mbit/s). Wszystkie trzy są wyposażone w port USB do uruchamiania i parametryzacji za pomocą komputera PC i narzędzia SCHUNK Motion Tool. Prosty manualny przełącznik kodowy DIP umożliwia łatwe ręczne adresowanie. Status jest wskazywany na wyświetlaczu LED. Dzięki zastosowaniu przekładni zębatych harmonicznych PR 2 zaprojektowany jako moduł obrotowy oraz PDU 2 zaprojektowany jako moduł osi liniowych osiągają bardzo duże momenty obrotowe – od 16 Nm do 184 Nm, w zależności od typu. Napęd bezpośredni PSM 2 jest idealny do przenoszenia małych obciążeń. Przy momencie obrotowym do 1,8 Nm kompaktowy moduł osiąga prędkość do 4320 obr/min.
We wszystkich trzech modułach możliwa jest indywidualna kontrola położenia, prędkości i momentu obrotowego. Enkoder inkrementalny zapewnia dużą dokładność pozycjonowania i powtarzalność. Zintegrowany hamulec umożliwia niezawodne trzymanie poszczególnych pozycji.
Niezależnie od zastosowań – np. wysokowydajnych dynamicznych montażowych układów w elektronice czy swobodnie pozycjonowanych montażowych stołów obrotowych dla dużych przedmiotów obrabianych – firma SCHUNK, mogąca pochwalić się najbardziej rozbudowaną linią modułów mechatronicznych z ponad 300 standardowymi elementami, umożliwia realizację każdego rozwiązania.
SCHUNK INTEC Sp. z o.o.
ul. Puławska 40 A, 05-500 Piaseczno
tel. 22 726 25 00, fax 22 726 25 25
e-mail: info@pl.schunk.com
www.pl.schunk.com
source: Automatyka 10/2017