Popis automatizovaného pracoviska
Koncepcia pracoviska vychádza z myšlienky, že všetky operácie potrebné na uskutočnenie procesu preloženia bude riadiť riadiaci systém robota.
Patrí sem:
- riadenie stopera
- sledovanie polohy vozíkov na dopravníkovom páse
- ovládanie a prijímanie signálov zo stroja Comasmo
- ovládanie koncového efektora
Riadenie robota je spolu so vstupno/výstupnými obvodmi a možnosťami programovania logických inštrukcií vhodné pre riadenie aplikácie takéhoto druhu. Jednou z požiadaviek bolo, aby aplikáciu vedela obsluhovať osoba po základnom zaškolení obsluhy, bez znalostí programovania. Aby sa to dosiahlo, bolo nevyhnutné do štruktúry programu pridať niektoré procesy, ktoré vykonávajú kontrolu všetkých dôležitých stavov a program tvoriť tak, aby nemohlo dôjsť k neočakávanej situácii vyžadujúcej zásah programátora.
Postup prác a úlohy, ktoré bolo nutné vyriešiť pre dosiahnutie cieľa:
Na začiatku realizácie sa premiestnil stroj Comasmo podľa požiadaviek spoločnosti Danfoss. Toto premiestnenie však muselo zodpovedať dosahu robota Fanuc. Už pri príprave projektu bolo jasné, že robot bude musieť stáť na podstavci. Výška tohto podstavca bola presne určená v simulačnom softvéri ROBOGUIDE, kde bola namodelovaná známa výška miesta, kde sa obrobok odoberá a kde sa vkladá. Výsledkom je, že pri výške podstavca 650mm bude mať robot optimálny dosah na miesto odobratia, aj na miesto vloženia obrobku.Na prvý pohľad, je konštrukcia podstavca veľmi masívna, no je to nevyhnutné, pretože sily a momenty, ktoré na podstavec prenáša robot sú značné. Najnepriaznivejšia situácia nastane v okamihu núdzového zastavenia robota, kedy na podstavec pôsobia sily a momenty rádovo tisíce N a N.m. Tomu zodpovedá aj ukotvenie podstavca do podlahy prostredníctvom závitových tyčí a chemického kotvenia. Samotný robot držia na podstavci štyri skrutky M16x35 požadovanej pevnostnej kategórie. Robot bol spolu s podstavcom presunutý do miesta určenia. Pred samotným ukotvením podstavca, bolo ešte nutné vykonať skúšku realizovateľnosti všetkých pohybov, aby sa overilo či sa robot pri pohybe nedostane niektorou osou na limit.
Ďalším krokom bolo vytvorenie komunikácie medzi strojom Comasmo a zapojenie bezpečnostného okruhu. Komunikácia prebieha tak, že stroj comasmo vyšle signál pripravenosti robotu vtedy, keď dokončí operáciu a je možné vybrať hotový obrobok a vložiť neopracovaný. Na základe prijatia tohto signálu robot vyberie hotový obrobok, vloží nový,opustí pracovný priestor stroja a odošle signál štartu cyklu, ktorý vlastne nahrádza ručné spustenie pracovníkom. Bezpečnostný okruh obsahuje prepojenie okruhu núdzového zastavenia a bezpečnostného vypínača na dverách oplotenia. Komunikačný aj bezpečnostný okruh je medzi strojom a robotom galvanicky oddelený.
Ďalšou dôležitou časťou je koncový efektor, ktorý tvorí dvojité pneumatické chápadlo s paralelným pohybom prstov. Všetky časti koncového efektora majú medzi sebou centrovacie kolíky a objímky, ktoré zabezpečia vždy rovnakú geometriu celku pri rozobratí a opätovnom zložení. Toto je obzvlášť dôležité nakoľko sa robot pohybuje veľmi presne po naučených pozíciách a akákoľvek zmena rozmerov koncového efektora by mohla spôsobiť nesprávne zakladanie obrobku do stroja comasmo. Obe chápadlá koncového efektora sú konštruované ako dvojčinné, pneumatické s vratnou pružinou, ktorá udržuje chápadlo v zatvorenom stave. Sila tejto pružiny sa pripočítava k sile vyvolanej tlakom vzduchu a teda zvyšuje silu uchopenia obrobku. Okrem toho, zabezpečí táto pružina aj udržanie obrobku v prípade náhlej straty tlaku vzduchu v pneumatickom rozvode. Keďže obrobky sú znečistené od reznej kvapaliny a od triesok z procesu obrábania, bolo nevyhnutné vybaviť obe chápadlá trvalým prefukom vodiacich častí prúdom vzduchu, aby sa zabránilo tomu, že sa do ich klzného vedenia dostane trieska a chod prstov zablokuje. Obe chápadlá sú vybavené snímačmi polohy prstov. Snímaná je poloha úplného otvorenia a poloha úplného zatvorenia prstov. Pri uchopení obrobku je poloha prstov práve medzi týmito dvoma krajnými polohami a teda ani jeden snímač nie je aktívny. Tento stav pre riadiaci systém znamená, že v čeľustiach je uchopený obrobok. Všetky pneumatické a elektrické vedenia vedú z koncového efektora do krabice umiestnenej na ramene robota, kde sú nainštalované ovládacie ventily oboch chápadiel. Samotné vedenia majú takú dĺžku, aby sa dokázali prispôsobovať pohybom robota a voči oteru a zalomeniu sú chránené plastovým chráničom.
Zastavovanie vozíkov s obrobkami na páse dopravníka má na starosti tzv. Stoper. Je to v podstate dvojčinný pneumatický piest s veľmi krátkym zdvihom, konkrétne 20mm. Je prispôsobený na účinok bočnej sily, ktorá vzniká pri zastavovaní pohybujúcich sa predmetov. Zo stopera sa do dráhy vozíka vysunie čap, ktorý ho zastaví. Vysunutie a zasunutie stopera ovláda opäť robot prostredníctvom elektromagnetického ventilu. Vysunutie stopera je snímané snímačom a tento signál kontroluje robot ako spätnú väzbu správnej činnosti stopera. Na dopravníku môžu nastať rôzne situácie ako napr. preplnenie dopravníka na strane za stoperom, nahromadenie vozíkov pred stoperom, náhodné zastavenie pásu dopravníka v prípade jeho poruchy a môžeme sem prirátať aj poruchu niektorého zo snímačov sledujúcich situáciu na dopravníku. Niektoré vozíky idúce po dopravníku smerom zo stroja Jestadt môžu byť dokonca prázdne. Z tohto hľadiska bolo náročné vytvoriť algoritmus riadenia stopera a s tým súvisiacich činností robota práve tak, aby sa zabránilo akejkoľvek neštandardnej situácii vedúcej k havárii robota. Toto sa podarilo a k havárii by nemalo dôjsť ani po poruche ktoréhokoľvek snímača, prípadne aj viacerých snímačov.
Posledným krokom pri tvorbe aplikácie bolo samotné naladenie rýchlostí pohybov pre dosiahnutie požadovaného času taktu. Spolu s rýchlosťou sme upravili aj spôsob pohybov, doladené boli aj niektoré trajektórie. Výsledkom je dosiahnutie na pohľad harmonickejšieho pohybu, ale čo je dôležitejšie znížilo sa opotrebovanie a namáhanie jednotlivých pohonov robota, čím sa predĺži jeho životnosť.
