Preprava veľkých nosičov nákladu s vysokou spoľahlivosťou a presnosťou

Spoločnosť RO-BER Industrieroboter GmbH so sídlom v nemeckom Kamene vyvíja automatizačné riešenia založené na plošných a lineárnych portálových robotoch pre intralogistiku. Tieto riešenia vrátane nového robotického systému Twin-Gantry sa vyznačujú vysokým výkonom, spoľahlivosťou a flexibilitou. Ako vysoko škálovateľná platforma riadenia a pohonov predstavuje riadenie na báze PC ideálny základ riešenia, ktoré možno prispôsobiť individuálnym požiadavkám aplikácie. Výrobca zariadení okrem toho ťaží z univerzálnej integrácie PLC, CNC a bezpečnostných funkcií v rámci jednotnej technológie riadenia na báze PC, čo umožňuje implementáciu rôznych systémových architektúr.
Preprava veľkých nosičov nákladu s vysokou spoľahlivosťou a presnosťou

Robotické systémy sa bežne používajú na paletizáciu, depaletizáciu a chystanie objednávok, na uskladnenie a prepojenie strojov a prevádzok. Dôležitým prvkom týchto technológií sú aj zodpovedajúce manipulátory. RO-BER okrem iného vyvíja a vyrába upínacie, vidlicové a vákuové uchopovače na manipuláciu s rôznymi výrobkami v režime individuálneho, viacnásobného alebo vrstvového uchopenia. Oblasti použitia sú rovnako rozmanité ako samotné výrobky – od automobilového, potravinárskeho a nápojového priemyslu cez logistiku pre maloobchodníkov a veľkoobchodníkov s potravinami až po farmaceutický a chemický priemysel.

V jednom z aktuálnych intralogistických projektov sa nosiče rozmerných produktov, ako sú paletové klietky s rôznou veľkosťou a konfiguráciou, ktoré majú nosnosť až do 1 500 kg, presúvajú dopravníkovým systémom. Tieto kontajnery musia byť následne rozpoznané robotickým systémom a presunuté do vlečných vozíkov, ktoré nakoniec zásobujú výrobné prevádzky. Podľa generálneho riaditeľa Elmara Stöveho si implementácia manipulačnej technológie vyžiadala riešenia niekoľkých výziev: „RO-BER doteraz nemala robot, ktorý by zvládal manipuláciu s takými ťažkými bremenami. Okrem toho majú tieto nosiče, s ktorými sa má manipulovať, veľké rozmery, takže sa musia zdvíhať z dvoch strán. Z týchto dôvodov bolo potrebné prepracovať robotický aj uchopovací systém. Pri návrhu robota sme dávali dôraz na to, aby bolo stále možné používať moduly z existujúceho modulárneho systému RO-BER. Nový uchopovací systém, podobný ako pri vysokozdvižných vozíkoch, pozostáva z dvojice vidlicových hrotov, ktoré možno navzájom nastavovať pomocou servoovládania. Do technológie pohonu postavenej na EtherCAT je tiež integrovaných niekoľko osí prepojených zbernicou CAN, čo z hľadiska pripojenia do hlavného komunikačného systému nerobilo žiaden problém. Vďaka otvorenosti systému riadenia na báze PC bol systém prakticky hneď použiteľný a funkčný.“

Celkovo sa novovyvinutý robotický systém Twin-Gantry skladá z piatich osí: horizontálna os X a dve ďalšie horizontálne osi Y s dvoma vertikálnymi osami Z. Osi Y/Z sa môžu pohybovať jednotlivo alebo spolu s ostatnými osami, pričom sa môžu dynamicky spájať a oddeľovať od skupiny osí. Rýchlosť posuvu na jednu os je až 4 m/s so zrýchlením až 2,5 m/s2.

Riadenie na báze PC: univerzálna a otvorená platforma

RO-BER, špecialista na manipuláciu, používa V/V zbernicové svorkovnice od Beckhoff už mnoho rokov. Podľa E. Stöveho to bol celkovo dobrý východiskový bod na prechod na riadenie na báze PC: „V roku 2015 sme sa rozhodli nahradiť technológiu riadenia a pohonov, ktorú sme v tom čase používali, a začali sme skúmať ponuku trhu. V roku 2016 sme sa rozhodli využiť technológiu riadenia na báze PC od spoločnosti Beckhoff, pretože spája všetky automatizačné technológie, ktoré používame, v jednom systéme. Okrem klasických PLC vyžadujú naše portálové roboty aj CNC a bezpečnostné funkcie. Softvér TwinCAT poskytuje univerzálne programovacie prostredie pre tieto funkcie a ponúka vysoko výkonný nástroj na zjednodušenie a prehľadnosť vývoja. Keďže naše systémy prevádzkujeme v intralogistickom prostredí, kľúčovou je aj bezproblémová komunikácia s nadradenými systémami toku materiálu alebo so systémami riadenia skladov. V tomto smere ponúka otvorená technológia riadenia na báze PC od Beckhoffu nespočetné výhody.“

Ďalším dôvodom prechodu na riešenia spoločnosti Beckhoff bol vysoký výkon komunikačnej technológie, pretože EtherCAT je rýchly zbernicový systém a pretože uľahčuje implementáciu mnohých topológií. „Čo bolo pre nás skutočne dôležité, bola na jednej strane filozofia a na druhej strane otvorenosť riadiaceho systému. Prostredníctvom portfólia svorkovníc EtherCAT pokrýva riadenie na báze PC od spoločnosti Beckhoff extrémne veľkú škálu aplikácií, čo znamená, že na výber je minimálne jeden alebo niekoľko V/V produktov pre takmer všetky úlohy týkajúce sa riadenia, pohonov či komunikácie. Predovšetkým pokiaľ ide o elektromechanické komponenty, ako sú pneumatické komponenty, vysoko sme ocenili ľahkú integráciu zariadení tretích strán cez EtherCAT, ako aj cez CAN, PROFINET alebo iné protokoly. Okrem toho nám spoločnosť Beckhoff od začiatku poskytovala veľkú podporu a dokonca integrovala nové funkcie do TwinCAT, ktoré sú dôležité pre našu aplikáciu,“ konštatuje E. Stöve.

Technológia riadenia ako stimulátor inovácií

Ako ďalej vysvetľuje E. Stöve, do V/V systému so svorkovnicami TwinSAFE možno bez problémov integrovať aj bezpečnostnú technológiu: „Týmto spôsobom sme nielen dokázali znížiť požiadavky na zapojenie systémov, ale tiež výrazne zvýšiť flexibilitu. Pre našich zákazníkov sa táto flexibilita odráža vo vyššej dostupnosti systému. Ďalšie výhody ponúka kompaktná technológia pohonu so servopohonmi EL72xx v podobe V/V svorkovníc. Uľahčuje vykonávanie mnohých ovládacích a uchopovacích funkcií vidlicových a vrstvových uchopovačov. Navyše takto možno vyvinúť aj nové vyhotovenia uchopovačov s nízkymi nákladmi na kabeláž. V spomínanom projekte bolo riadenie na báze PC hnacou silou návrhu úplne nového robotického systému Twin-Gantry. Jeho hlavnou výhodou je to, že dvojosové systémy sa na jednej strane môžu pohybovať nezávisle od seba, zatiaľ čo na druhej strane sa môžu po tomto režime kedykoľvek pripojiť k interpolačnej skupine ďalších osí – vrátane všetkých kľúčových funkcií, ako je optimalizované riadenie trajektórie pohybu vo vzťahu k času cyklu. Tento nový spôsob návrhu a výsledného riešenia tiež umožňuje použitie robotov na manipuláciu s dlhými bremenami.“

RO-BER sa pri vizualizácii spolieha na softvér TwinCAT HMI. „TwinCAT HMI ako webový systém umožňuje zobrazenie v ľubovoľnom webovom prehliadači na najrôznejších platformách. Vďaka podpore štandardu HTML5 je tento systém pripravený aj do budúcnosti. TwinCAT HMI navyše poskytuje kompletnú knižnicu funkcií na optimálny návrh a generovanie zákazníckych špecifických HMI. To nám ako dodávateľovi strojov umožňuje štandardizovať HMI a zároveň stále poskytovať individualizované návrhy pre špecializované aplikácie,“ vyzdvihuje prínosy zvoleného riešenia E. Stöve. Na zobrazenie vizualizácie bol použitý dotykový ovládací panel CP2921 od Beckhoffu. Toto 21,5“ operátorské rozhranie je podľa E. Stöveho ideálne na jasné zobrazenie všetkých potrebných informácií v textovej aj grafickej podobe. „Vzhľadom na aktuálne trendy viacnásobných dotykových aplikácií, ktoré sú známe napríklad z inteligentných telefónov, bolo pre nás dôležité zabezpečiť podobné funkcie pre operátora, aby sme dosiahli vyššiu akceptáciu zo strany používateľa. Na to je veľmi dôležitá funkcia viacnásobného dotyku, ktorá sa s výhodou využíva okrem iného aj na zväčšenie.“ Zabudované PC CX2040 sa osvedčilo aj v požadovaných aplikáciách CNC, a to pri zachovaní dostatočnej rezervy vzhľadom na maximálny výkon.

Riešenia pre intralogistiku:

  • manipulačné roboty pre veľké nosiče nákladu.

Prínos pre zákazníka:

  • univerzálnu technológiu riadenia možno prispôsobiť individuálnym požiadavkám aplikácie,
  • komplexný základ pre inovatívne, výkonné a používateľsky prívetivé manipulačné a uchopovacie systémy.

Aplikované riadenie na báze PC:

  • technológia riadenia a pohonov na báze PC ako vysoko škálovateľný a otvorený systém,
  • TwinCAT ako univerzálna platforma riadenia pre PLC, CNC a bezpečnostné funkcie,
  • TwinCAT HMI na flexibilnú a otvorenú vizualizáciu,
  • CX2040 a CP2921 ako vysokovýkonná platforma riadenia s technológiou viacnásobného dotyku.

Zdroj: Transporting large load carriers with high reliability and precision. Beckhoff, PC Control 03/2019.

www.beckhoff.cz