Roboty nacházejí uplatnění také v těžkém průmyslu
Inženýrská společnost DEL ze Žďáru nad Sázavou dostala na stůl výzvu v podobě úpravy sochorů. Jednalo se o odstranění fyzicky náročné práce při odhrotování čel kruhových a čtvercových sochorů.
Místo ruční práce navrhl DEL roboty
Při stávajícím dělení sochorů kotoučovou pilou vznikaly na čelech otřepy. „Odhrotováním rozumíme sražení hrany čela sochoru dle předem daných požadavků na přesnost. Aby nemusely být otřepy odstraňovány ručně či speciálním nástrojem, bylo zapotřebí proces robotizovat. Cílem bylo uspořit pracovní sílu a zvýšit kvalitu produktů,“ vysvětluje Jiří Kabelka, předseda představenstva společnosti DEL.
Vstupním materiálem jsou válcované kvadráty z konstrukční oceli o hraně 70–240 mm nebo tyče Ø 70–300 mm o délce až 14 m. „Koncepci řešení jsme postavili na nasazení robota a kamerového systému, který se stará o detekci materiálu a ověření kvality provedeného odhrotování,“ říká Radek Zavadil, který měl v DELu na starosti konstrukční část. Podle něj se dá celý pracovní „úkol“ rozdělit na čtyři fáze, přičemž celý cyklus odhrotování trvá průměrně do 45 sekund.
Pro manipulaci s motorovým vřetenem a brousicím nástrojem byl použit průmyslový robot (1. manipulace). Pro získávání informací o procesu broušení byl robot vybaven tenzometrickou jednotkou, která umožňuje upravovat rychlost a přítlačnou sílu (2. detekce). Pro pohon brusného kotouče je využito motorové vřeteno s možností pro automatickou výměnu nástroje (3. odhrotování). Optické senzory zachytí polohu sochoru a jsou schopny také zkontrolovat výsledek (4. kontrola).
Řešení „na klíč“ obsahuje řadu výzev
Po vytipování nosných zařízení bylo vytvořeno uspořádání všech zařízení. „Bylo použito 3D modelování a 3D simulace robotů, prověřující umístění robota, jeho dosahy a bezkolizní pohyby. Vznikla tak dvě pracoviště umístěná do protihlukových kabin. Dle zkušeností zákazníka vznikl požadavek na odstranění otřepů broušením. Na rameno robota bylo umístěno dimenzované motorové vřeteno s mechanismem na automatizovanou výměnu brusného nástroje,“ přibližuje náročnost úkolu Petr Jagoš, který měl na starosti programování robotů. Podle něj byl zpočátku požadavek na použití stávajících brusných kotoučů. Nutnost jejich vyvážení však neúměrně zvyšovaly cenu řešení. Nakonec byl zvolen relativně levný brusný kotouč bez potřeby vyvažování, s dobrým poměrem ceny a výkonu.
„Navržený systém je vybaven automatickou výměnou brusných nástrojů, kterých je v zásobníku celkem pět. Systém detekuje nadměrné opotřebení nebo vyváženost, automaticky odloží uchopený nástroj a následně upne nový z pozice, kam jej vložila obsluha,“ vysvětluje Radek Zavadil. Další výzvou byl fakt, že poloha a „odolnost“ otřepů sochorů je vždy jiná, není tedy možné při broušení postupovat konstantní rychlostí. Mezi vřetenem a přírubou robota je proto tenzometrické čidlo, které při navýšení síly generuje snižování rychlosti broušení. Pokud síla překročí stanovenou mez, robot se od hrany o několik milimetrů vzdálí a poté se vrátí a pokračuje v původní trajektorii.
Kamery ověří finální výsledek
Protože nelze zajistit přesnou polohu a tvar odhrotovaného sochoru, je třeba zapojit trojici 3D kamer. „Dvě pevné kamery zjišťují polohu a tvar obvodu řezu a jedna pohyblivá kamera měří polohu a náklon čela sochoru. Tak je zajištěno, že měřicí systém není závislý na velikosti, poloze a tvaru otřepů vzniklých při příčném dělení okružní pilou,“ vysvětluje Petr Jagoš. Takto naměřené informace jsou předány do řídicího systému robota a z nich je vypočtena trajektorie pohybu nástroje.
Čelo sochoru je po jednom cyklu odhrotování podrobeno kontrolnímu cyklu. Ten zjistí, zda byly odstraněny všechny otřepy a případně navrhne korekci trajektorie robota pro druhé broušení. Pokud otřep není odstraněn ani při druhém broušení, je tedy broušením hrany neodstranitelný. Informaci dostane nadřazený systém a otřep bude odstraněn na dalších pracovištích.
Výhody pro těžký průmysl
Nasazení robotů a moderní senzoriky se začíná prosazovat i v náročných podmínkách těžkého strojírenství. I v tomto sektoru se postupně předpokládá zapojení principů Průmyslu 4.0. „Každá zakázka má svá specifika. Naší výhodou je, že již dnes máme standardizovaná řešení. Ta jsme schopni přenášet do nových oblastí průmyslu či do energetiky“, doplňuje závěrem předseda představenstva DEL Jiří Kabelka. Podle něj dnes firma dodává řešení i tam, kde bychom před několika lety automatizaci asi vůbec nečekali.
Mgr. Zdeněk Navrátil, DEL a.s.
zdenek.navratil@del.cz
Foto: DEL