Robotika pomáha pri manipulácii a zváraní tlakových nádob

Spoločnosť DAIKIN je jedným z najvýznamnejších výrobcov klimatizačných zariadení na svete. Od založenia materskej spoločnosti v Japonsku v roku 1924 sa skupina DAIKIN rozrástla na globálnu korporáciu prítomnú na všetkých svetových trhoch s takmer 60 000 zamestnancami a obratom okolo 14 miliárd eur ročne.
Robotika pomáha pri manipulácii a zváraní tlakových nádob

Daikin Device Czech Republic, s. r. o., (DDC) je súčasťou medzinárodnej skupiny DAIKIN. V Brne už od roku 2006 vyrába hlavne kompresory do klimatizačných jednotiek. Neustále pracuje na rozširovaní portfólia svojich produktov, a tak vyrába aj komponenty do tepelných čerpadiel, zásobníky na vodu, tlakové nádoby a iné. Práve pracovisko zvárania tlakových nádob prešlo v poslednom období modernizáciou. Do zváracieho pracoviska vybaveného dvomi robotmi sa integrovalo manipulačné pracovisko, kde ďalší robot zabezpečuje manipuláciu s prichádzajúcimi nádobami, ktoré vkladá a vyberá zo zváracieho prípravku. V závislosti od typu nádoby robot ukladá pozvárané nádoby na chladiace miesto alebo hotové na dopravný pás.

Modernizácia tlakových nádob si vyžiadala ďalší robot

Pôvodné riešenie manipulačného pracoviska bolo tvorené valčekovým dopravníkom, na ktorom prichádzali tlakové nádoby. Z neho boli posuvným výťahom zdvihnuté do upínacieho mechanizmu otočného stola a následne sa na zváracom pracovisku vykonali zvary. Postupom času sa však produkcia v brnianskom závode Daikin doplnila o nové typy klimatizácie s modernejšími tlakovými nádobami vybavenými snímačmi a riadiacou elektronikou. „Tá sa na veko nádoby osadzuje ešte pred zváraním, čo vyžaduje prispôsobiť celý proces spojenia horného a spodného veka a plášťa nádoby tak, aby sa elektronika nepoškodila teplom vznikajúcim pri zváraní,“ vysvetľuje Tomáš Vojtuš, aplikačný inžinier v spoločnosti Blumenbecker Slovakia, s. r. o., ktorá kompletne navrhla a zrealizovali zváracie aj manipulačné pracovisko. Riešením bolo vytvorenie zvaru v dvoch krokoch (vrstvách) a chladiaceho priestoru v rámci manipulačného pracoviska, do ktorého možno uložiť až osem tlakových nádob. „Vzhľadom na to, že nádoby majú po vykonaní prvého zvaru vysokú teplotu, nie je z hľadiska bezpečnosti vhodné, aby s nimi priamo manipuloval človek. Z tohto dôvodu sme sa rozhodli využiť priemyselný robot,“ dodáva T. Vojtuš.

Manipulácia a zváranie bez zásahu človeka

Na manipulačné pracovisko prichádzajú polotovary – veká a plášte, ktoré sú na predchádzajúcom pracovisku spolu zvarené v troch bodoch. Takto pripravenú tlakovú nádobu umiestni operátor pomocou manipulátora na poka-yoke paletky, ktoré zabezpečujú správne polohovanie nádoby. Na vstup výrobkov do pracoviska manipulačného robota slúžia dva lineárne servopohony FESTO umiestnené vhorizontálnej polohe. Operátor prostredníctvom HMI rozhrania zvolí v súlade s výrobným plánom typ tlakovej nádoby, ktorý sa bude zvárať, a potvrdí správne umiestnenie nádoby tlačidlom. Lineárny pohon presunie nádobu do pracovného priestoru robota.

Základným prvkom manipulačného pracoviska je priemyselný robot KUKA KR 120 R2500 pro s riadiacim systémom KRC4, ktorý je cez zbernicu Profibus prepojený s nadradeným riadiacim systémom PLC L-series od Mitsubishi Electric. Pomocou pneumaticky ovládaných čeľustí s dvomi pohonnými jednotkami od spoločnosti Zimmer robot uchopí nádobu a umiestni ju do upínacieho prípravku. Pohonná jednotka je umiestnená na prírube, pričom na jej zadnej strane sú päťcestné trojpolohové ventily Festo, ktoré okrem iného zabezpečujú, že v prípade výpadku elektriny a stlačeného vzduchu zostane objekt v čeľustiach bezpečne upnutý.

„Efektor na konci robota sme navrhli tak, aby bol schopný uchopiť všetkých trinásť typov nádob, ktoré sa aktuálne v brnianskom závode Daikin vyrábajú, a manipulovať s nimi,“ upresňuje T. Vojtuš. Hmotnosť tlakových nádob sa pritom pohybuje cca od 10 do 40 kg. Pracovisko je vybavené pasívnym chladiacim odkladacím priestorom na chladenie zvarencov medzi jednotlivými zvarmi, ako aj aktívnym ofukovaním elektroniky. Do pracoviska je tiež implementovaný dopravník na odsun dielov do ďalšieho chladiaceho tunela.

Základným prvkom zváracieho pracoviska sú dva priemyselné roboty KUKA KR16 s riadiacim systémom KRC4 s pripojením na nadradený riadiaci systém PLC L-series od Mitsubishi Electric. Priemyselné roboty sú vybavené zváracou technológiu Fronius CMT, pričom na jeden robot je použitý jeden zvárací zdroj s príslušenstvom. Ide o kompletný set vrátane vodného chladenia, kompletnej kabeláže, podávačky drôtu priamo na 3. os robota, horáka, zdroja, kolízneho boxu a komunikačnej karty. Pracovisko disponuje otočným stolom KUKA KP-3 vybaveným synchrónnou osou na každej strane pracovného priestoru.

Bezpečnosť na prvom mieste

Z dôvodu bezpečnosti je manipulačné pracovisko umiestnené v ohradenom priestore a vybavené bezpečnostnými dvierkami, pričom vstup do chráneného priestoru je zabezpečený bezpečnostnými snímačmi od spoločnosti Euchner. Vstupný priestor zakladania nádob do poka-yoke paletiek a následný presun do pracovného priestoru priemyselného robota je tiež ošetrený dvomi dvojicami svetelných závor Sick. „Tie dohliadajú na to, aby v prípade neočakávaného vstupu obsluhy rukou do pracovného priestoru robota, keď odoberá nádoby z poka-yoke paletiek, nedošlo k úrazu,“ vysvetľuje T. Vojtuš. Pracovisko zvárania je obkolesené nepriehľadnými panelmi tak, aby nedochádzalo k ohrozeniu zraku pracovníkov pohybujúcich sa v jeho okolí.

Ďakujeme spoločnostiam Daikin Device Czech Republic, s. r. o., a Blumenbecker Slovakia, spol. s. r. o., za poskytnuté technické informácie.