Precyzyjne powlekanie i dozowanie z zastosowaniem robotów przemysłowych

Niemalże każda zmiana szybkości procesu, zwłaszcza kiedy obejmuje on takie elementy jak dozowanie czy powlekanie, wiąże się z koniecznością dostrajania urządzeń i linii produkcyjnej. Zazwyczaj tylko niewielka liczba wykwalifikowanych i doświadczonych techników jest w stanie wykonać takie zadanie bez strat dla jakości końcowego produktu. Jest to oczywisty problem dla przedsiębiorstw, które w płynny i elastyczny sposób chcą wprowadzać nowe produkty i reagować na potrzeby rynku.

YAMAHA Robotics czerpie ze swojego wieloletniego doświadczenia z pracy z klientami z szerokiego spektrum przemysłu. Firma wspomagała automatyzację w takich branżach jak motoryzacyjna, elektroniczna czy medyczna.

W tym opracowaniu przyjrzymy się zastosowaniu rozwiązań YAMAHA w automatyzacji procesów dozowania i powlekania.

Precyzja i wydajność

Jednym z najczęstszych procesów w omawianej tematyce jest uszczelnianie wzdłuż krawędzi zestawianych ze sobą odlewów metalowych lub elementów z tworzyw sztucznych, takich jak pokrywy i obudowy. Często zadanie to realizowane za pomocą konwencjonalnych napędów, systemów kontroli ruchu i systemów dozowania uszczelnienia.

W celu nałożenia ciągłej linii materiału uszczelniającego, system kontroli ruchu musi dokładnie podążać wyznaczoną ścieżką wzdłuż prostych krawędzi i w narożnikach. Zazwyczaj prędkość musi być zredukowana w narożnikach, aby zachować dokładność. Jednocześnie, prędkość wzdłuż prostych krawędzi powinna być jak największa by skrócić całkowity czas procesu.

Aby zapewnić stałą objętość materiału uszczelniającego we wszystkich miejscach, mechanizm dozujący musi więc zmniejszać przepływ materiału uszczelniającego w narożnikach gdzie jest mniejsza prędkość i zwiększać przepływ, gdy napęd porusza się szybciej.

Jest to proces trudny do właściwego ustawienia – często wymagający wiedzy specjalistycznej. Błędna konfiguracja może prowadzić np. do nadmiernej ilości materiału w narożnikach, a w konsekwencji do wad produktów i konieczności odrzucania ich jako wadliwych. Alternatywa, czyli bezpieczne ustawienie stałej niskiej prędkości ruchu i dozowania – tak bardzo jak upraszcza kontrolę nad procesem – wydłuża jednak cyklu, a co za tym idzie zmniejsza wydajność. 

Co oczywiste producenci chcą osiągać zarówno wysoką jakość, jak i wysoką prędkość - nie będąc zależnymi od specjalistycznych umiejętności.

Wymaga to rozwiązania, które może automatycznie dostosowywać szybkość dozowania materiału w miarę zmiany prędkości, a tym samym aplikację pożądanej ilości materiału z maksymalną możliwą prędkością.

Automatyzacja przy użyciu robotów

Rozwiązaniem tego problemu jest zastosowanie robotów przemysłowych i sterowników najnowszej serii YAMAHA RCX.

Za pośrednictwem kontrolera YAMAHA RCX340 użytkownik może zarówno sterować ruchem robota jak i konfigurować pracę dozownika. Pozwala na kontrolę nad szybkością dozowania w połączeniu z kontrolą nad szybkością ruchu robota. System umożliwia tym samym łatwe osiągnięcie optymalnym wskaźników – najwyższej możliwej prędkości przy zachowaniu precyzji dozowania. Funkcja „dozowania połączonego z serwonapędem” (grafika 1) jest dostępna dla robotów YAMAHA SCARA oraz kartezjańskich.

Kontroler umożliwia łatwe sterowanie wieloma robotami i obsługuje rozszerzony zestaw instrukcji, który zawiera dedykowane instrukcje wizyjne, które upraszczają programowanie i pomagają zminimalizować czas uruchamiania sprzętu. Środowisko programowania RCX STUDIO 2020 obsługuje funkcje debugowania dla kontroli wielu zadań i zapewnia funkcje przyspieszające wprowadzanie programu i umożliwiające szybką konfigurację.

Dzięki wykorzystaniu interfejsów komunikacyjnych powszechnie stosowanych w automatyce przemysłowej system może być łatwo wdrożony do istniejących środowisk fabrycznych. Oprócz portów RS-232C i Ethernet, RCX340 obsługuje popularne magistrale polowe, takie jak CC-Link, EtherNet/IP™, DeviceNet™, PROFIBUS, PROFINET i EtherCAT. Połączenia z uniwersalnym serwowzmacniaczem lub systemami wizyjnymi innych producentów są również łatwe do osiągnięcia i co umożliwia wprowadzenie zrobotyzowanie starszych procesów produkcyjnych. 

Powłoka wysokiej jakości w praktyce

Firma YAMAHA Robotics pomogła w ostatnim czasie klientowi z branży motoryzacyjnej w przyspieszeniu precyzyjnego rozprowadzania płynnych uszczelniaczy na odlewach aluminiowych za pomocą sterownika RCX340 i robotów YAMAHA. Producent ten nie był w stanie zwiększyć wydajności poprzez zwiększenie prędkości istniejącego systemu automatycznego dozowania. Samo zwiększenie prędkości zaburzyło kontrolę nad dozowaniem uszczelniaczy, w wyniku czego zbyt duże ilości materiału były nakładane w miejscach, gdzie prędkość była mniejsza. Zmusiło to firmę do używania urządzeń przy stałej prędkości, co spowodowało spowolnienie czasu taktu.

Poszukując szybszego rozwiązania, które byłoby również łatwe do skonfigurowania bez udziału wykwalifikowanych techników, lider zespołu projektowego skontaktował się z firmą YAMAHA, aby dowiedzieć się, czy technologia robotów może stanowić praktyczną alternatywę. Po zapoznaniu się z demonstracją dozowania z użyciem serwonapędów firma YAMAHA szybko zainstalowała w fabryce system testowy, aby zbadać jego potencjał.

"Wyniki były oczywiste - prędkość produkcji została zwiększona, a nasza analiza wykazała, że jakość powłoki była doskonała. Skonsultowaliśmy się również z firmą YAMAHA w sprawie procesu dozowania, który wcześniej skonfigurowaliśmy na podstawie własnych doświadczeń. Dodatkowe ekspertyzy pomogły nam bardzo szybko obliczyć optymalne ustawienia, co znacznie zmniejszyło obciążenie pracą naszych własnych inżynierów".

Przekonani że jest to rozwiązanie, które pozwoli na osiągnięcie pożądanego wzrostu prędkości oraz stabilnej jakości, zespół projektowy przeszedł do ostatecznej weryfikacji, a następnie wprowadził proces na linii montażowej. Firma bada obecnie możliwości wykorzystania robotów YAMAHA do usprawnienia innych procesów w fabryce. 

Gotowe rozwiązania

Automatyzacja procesów takich jak dozowanie czy powlekanie może zostać dodatkowo ułatwiona poprzez zastosowanie gotowych rozwiązań. Manipulatory YAMAHA SCARA zostały zastosowane w nagrodzonej Godłem TERAZ POLSKA serii Robotów REECO. W jej skład wchodzą Roboty Lutujące, Skręcające oraz szczególnie interesujące z punktu widzenia przedmiotowego opracowania Roboty Dozujące i Lakierujące.

Nagrodzone w 2020 roku Godłem TERAZ POLSKA, Roboty REECO zostały stworzone do działania w zakładach produkcyjnych i produkcyjno-usługowych. Z tego względu zastosowano w nich rozwiązania umożliwiające pracę zarówno poza linią jak i w linii, w tym zależnie od modelu, dwie opcje transportu: krawędziowy oraz w postaci stołu obrotowego. Pierwsza możliwość pozwala na dowolne zestawiane kilku robotów bądź łączenie ich innymi typami urządzeń i co za tym idzie realizację wielu zadań i bardziej skomplikowanych procesów procesów. Druga natomiast – w formie stołu obrotowego - stanowiąca nowość w ofercie REECO - ułatwia i przyspiesza ręczne wprowadzanie obrabianego elementu (np. płytki PCB) do pola roboczego.

Co szczególnie istotne, wszystkie urządzenia tej serii oprócz zastosowania w nich elementów YAMAHA zostały oparte o System Zrobotyzowany REECO. Dzięki tej pełnej kompatybilności, w urządzeniach tych może zmieniana głowica. Dla przykładu Robot Lakierujący może być, jeśli zajdzie taka potrzeba, zmieniony funkcjonalnie w robota lutowniczego, skręcającego, dozującego czy też innego – w aplikacji zrealizowanej na indywidualne zamówienie. Daje to użytkownikom możliwość reakcji na zmieniające się presje rynkowe czy potrzeby produkcyjne i szybką reorganizację elementów linii bez konieczności zakupu nowego urządzenia.

Robot Dozujący REECO

Robot Dozujący REECO jest gotowym do wdrożenia urządzeniem pozwalającym na automatyczne i precyzyjne nałożenie wzdłuż ustalonej ścieżki substancji (mediów) o różnych gęstościach takich jak kleje, uszczelki, farby, smary i inne o zbliżonej konsystencji. Przedmiot na jaki ma zostać nałożona substancja jest wprowadzany w pole robocze, gdzie wyposażona w odpowiednio dobraną dyszę głowica rozprowadza substancję zgodnie z zaprogramowanym schematem i w precyzyjnie odmierzonych ilościach.

Uniezależnia to proces od zdolności manualnych operatora i pozwala na osiąganie dokładności i powtarzalności, do jakich ludzka ręka nie jest zdolna. Wszystko to minimalizuje koszty i problemy procesowe związane z nałożeniem zbyt małej lub zbyt dużej ilości substancji – w szczególności z wyciekaniem i powstającymi zabrudzeniami. W rezultacie robotyzacja przyspiesza proces, minimalizuje zużycie samych nakładanych substancji i upewnia użytkownika, że produkty wytwarzane są z najwyższą możliwą precyzją.

Robot Lakierujący REECO

Robot Lakierujący jest nowym urządzeniem w ofercie REECO odpowiadającym na zapotrzebowanie rynkowe w sferze automatyzacji procesu conformal coating. Urządzenie pozwala jednak na zautomatyzowanie etapów produkcyjnych obejmujących rozprowadzanie natryskowe różnych płynów.

Automat został wyposażony w zawór natryskowy zapewniający równomierne nanoszenie powłok płynnych o lepkości od niskiej do średniej oraz innowacyjny, zintegrowany układ czyszczenia dyszy eliminujący problem ręcznego czyszczenia zaworu.

Cechą wyróżniającą urządzenie jest możliwość dowolnej konfiguracji systemów dozowania i zaworów dozujących na głowicy robota. Pozwala to na dopasowanie go do konkretnej aplikacji i materiałów (mediów) jakie mają być rozprowadzane. Na głowicy urządzenia można zamontować nawet trzy różne zawory. Daje to możliwość jednoczesnego dozowania nawet trzech mediów, podnosząc wydajność i skracając czas pojedynczego cyklu.

Urządzenie może być opcjonalnie wyposażone w oprogramowanie typu traceability zbierające dane statystyczne w toku realizowanych projektów.

Co dalej?

Urządzenia i roboty YAMAHA oraz REECO można zobaczyć i sprawdzić w działaniu w CENTRUM TECHNOLOGICZNO-SZKOLENIOWYM RENEX. W ramach tego ośrodka Grupa RENEX – będąca jedną z największych polskich firm z branży elektronicznej, a zarazem dystrybutorem YAMAHA Robotics na Polskę i kraje bałkańskie realizuje swoją misję świadczenia kompleksowych usług dla branży elektronicznej.

Grupa RENEX dostarcza nie tylko same urządzenia ale również szeroki zakres usług doradczych, serwisowych i szkoleniowych. Specjaliści CENTRUM TECHNOLOGICZNO-SZKOLENIOWEGO RENEX pomagają w identyfikacji problemów produkcyjnych i doborze odpowiednich rozwiązań technologicznych.

W Centrum prowadzone są również szkolenia z zakresu wprowadzanych rozwiązań zrobotyzowanych. W ośrodku działa AUTORYZOWANE CENTRUM SZKOLENIOWE YAMAHA dostarczające wiedzę specjalistyczną dotyczącą obsługi i programowania urządzeń i robotów przemysłowych, co pozwala użytkownikom w pełni korzystać z ich możliwości.

CENTRUM TECHNOLOGICZNO-SZKOLENIOWE RENEX wspomaga dostosowywanie procesów w działających na rynku przedsiębiorstwach. Dotyczy to w szczególności tych podmiotów, które rozwijają bądź wdrażają własną produkcję pakietów i urządzeń elektronicznych, bądź tych, które dążą do automatyzacji swoich szeroko w tym miejscu rozumianych procesów poprzez implementację robotów przemysłowych. Ośrodek prowadzi również działalność doradczą w zakresie ochrony ESD oraz tworzenia i prawidłowego utrzymywania EPA (strefy ochrony przed wyładowaniami elektrostatycznymi).

Grupa RENEX, dostarczając kompleksowe rozwiązania, oferuje również szeroki wachlarz wparcia serwisowego – gwarancyjnego i pogwarancyjnego W ramach tych usług prowadzone są m.in. usługi konsultacji w zakresie prawidłowego użytkowania oraz prewencyjnej konserwacji urządzeń umożliwiający zredukowanie ryzyka awarii i związanych z nimi przestojów do minimum.

Należy dodać, że Dział Serwisu Grupy RENEX został odznaczony przez firmę YAMAHA tytułem najlepszego Serwisu Urządzeń Produkcyjnych YAMAHA w Europie w 2020roku. Przyznana nagroda potwierdza najwyższy światowy poziom świadczonych usług.

Podsumowując

W celu utrzymania konkurencyjności, producenci wielu branż – w tym motoryzacyjnej – wciąż wdrażają nowe technologie do swoich systemów wytwórczych. Procesy są wciąż optymalizowane – tak by skracać czas trwania cyklu przy utrzymaniu żądanej jakości. Roboty w połączeniu z najnowszymi technologiami sterowania ruchem oraz narzędziami wspomagającymi programowanie i konfigurację są idealnym rozwiązaniem tego problemu.

Procesy dozowania i rozprowadzania można również zautomatyzować wprowadzając gotowe do wdrożenia urządzenia w postaci Robotów Dozujących i Robotów Lakierujących REECO. Procesy implementacji, szkoleń i serwisu może dodatkowo ułatwić wparcie specjalistów CENTRUM TECHNOLOGICZNO-SZKOLENIOWEGO RENEX.

www.renex.pl

źródło: Renex