Valk Welding: 1999

Robotický systém pracuje nejlépe, pokud permanentně vykonává jednu a tu samou činnost. Tohle si firma Van Hool uvědomovala  po celou dobu. Ale objevily se nové robotické systémy Panasonic, které mohou vykonávat všechny druhy nejrůznějších úkolů.

Zdá se, že stejně jako většina ostatních automatizovaných zařízení jsou robotické systémy nejvhodnější pro vykonávání standardních operací. Do výrobních linek, v rámci kterých se provádí řada standardních a neustále se opakujících činností, jsou robotické systémy zaváděny již dávno. Často má robot za úkol přemisťovat obrobky z výrobní linky, a to po stále stejné dráze a neustále dokola. Nejlepším příkladem je tzv. řešení „pick-and-place“ („uchop a ulož“), které se využívá v elektronickém průmyslu. Také v automobilovém odvětví se již dlouho využívá robotických systémů, které provádějí jedny a tytéž standardní a neustále se opakující úkoly typu „pick-and-place“, řezání a svařování.

Robotická automatizace
To se týká i belgického výrobce autobusů, firmy Van Hool. Krátka exkurze na jejich pracovišti dokazuje, že svařovacích prací je tady dost a dost. Podle pana Karela Vanderslotena (z oddělení „public relations“) to není žádné překvapení: „Autobusy Van Hool sestávají z kovové konstrukce a pokud nenajdeme jinou techniku spojování, bude svařování jedním z nejdůležitějších úkolů.“

Van Hool má dlouholetou zkušenost se svařovacími roboty. „Před pár lety jsme do výroby zavedli náš systém FMS (Flexible Manufacturing System – „pružný výrobní systém“), a to nejprve s jedním svařovacím robotem, a později s druhým. Systém FMS představuje automatizovaný víceetážový skladovací systém s robotickým zařízením. To pojíždí stále dokola s upínadly, které odebírá z regálů a předává zaměstnancům. Mezitím také robot odebírá z regálů naplněná upínadla a předává je ke zpracování svařovacím robotickým systémům. Poté co je svařování dokončeno, vydává se robot v opačném směru na cestu zpět a ukládá upínadlo se svařeným profilem do regálu.“ Také tento systém je efektivní především díky standardizaci: obrobky a profily jsou nejdříve zpracovány dle požadovaných rozměrů, a poté ukládány do speciálně navrženého skladovacího systému.

Cesta ke standardizaci
Pro ostatní výrobní úseky je využití robotů méně samozřejmé. „Protože se nemůžeme opřít o žádný standardizovaný obrobek, je pro nás využití robotů málokdy efektivní,“ říká Jean De Wilde z úseku pro výrobu průmyslových vozidel.

Prostřednictvím robotických systémů Panasonic našla firma Van Hool řešení, jak roboty využívat mnohem efektivněji, a to i při svařování nestandardizovaných obrobků. Abychom optimalizovali svařovací činnost, posoudili jsme jednotlivé obrobky, pro které máme upínací zařízení, ze tří hledisek:

• kolik času je zapotřebí pro manuální svařování
• kolik kusů musí být svařováno současně
• při jaké frekvenci

Již samotná existence upínadel, do kterých se jednotlivé kusy upevňují, předpokládá určitý stupeň standardizace. Pro obrobky, které jsou svařovány v poměrně malých sériích, musíme mít na jeden robotický systém k dispozici více pracovišť. Dvě pracoviště rozhodně nestačí. Pro každé upínadlo existuje zvláštní svařovací program. Robotický systém automaticky naplňuje a vyprazdňuje upínadlo poté, co je identifikuje. Pokud máme k dispozici dvě a více pracovišť, programování v režimu „off-line“ nabývá na důležitosti. Během programování v režimu „on-line“ totiž robot nemůže pokračovat ve svařování, a řada pracovišť je tedy mimo provoz. Prostřednictvím současného systému programování v režimu „off-line“ jsme schopni programovat jednotlivé svařovací operace pro tyto téměř standardní výrobky, aniž by robot musel přerušit svařování.

Nedávno firma Van Hool zavedla do výroby nové robotické zařízení Panasonic za účelem automatizace svařování rámů určených pro cisternové kontejnery. Tyto rámy jsou součástí podpůrné konstrukce kontejnerů a jejich maximální rozměry jsou  2,5 x 3 m. Svařovací robotický systém (dodaný firmou Valk Welding) je upevně do závěsné pozice k podélnému vodicímu zařízení o užitné délce 23 m. Výrobní linka má čtyři pracoviště, na kterých jsou rámy umisťovány do forem mezi dva manipulátory do všech možných pozic. „Výhoda takového uspořádání spočívá v tom, že zatímco robotický systém na některém z pracovišť svařuje rám, mohou být další rámy dále zpracovávány na jiných pracovištích. Taková flexibilita za běžných podmínek vyžaduje dosti času na programování, protože mezi rámy nejsou dva totožné výrobky. Na první pohled se zdá, že jsou rámy totožné (pokud bereme v úvahu jejich rozměry), ale je tomu tak jen zřídka, pokud bereme v úvahu měřící toleranci trubek. Kromě toho je každá podpěra ke kontejnerům úplně jiná. Programování v režimu „off-line“ nám dává možnost vyvíjet množství základních programů, které mohou být na počítači v režimu „off-line“ rychle přizpůsobovány. Programy je možno také kopírovat, např. z jednoho upínacího zařízení na další pracoviště. Rozdíly v toleranci jsou zvládány prostřednictvím měřícího systému robota. Na základě naměřených hodnot počítač robota přemístí a znovu vypočítá jeho svařovací stopu. Robotická automatizace se vyplatí pouze v případě, pokud můžeme naprogramovat „rámy“ rychleji, rychleji nastavit změny pro výrobu podobných rámů nebo nechat robota, aby se s těmito změnami sám vypořádal.

Programovací systém DTPS
Programovací systém DTPS (Desktop Programming & Simulation-system), který je dodáván společně s robotickými systémy Panasonic, představuje nový softwarový balík, který lze používat ve Windows. Jedná se o „off-line” programovací systém, v rámci kterého může být robot naprogramován, aniž by musela být pozastavena výroba. K dispozici jsou také řídící, optimalizační, stahovací a simulalční programy. Jde o grafické programové prostředí, které umožňuje monitorovat všechny pohyby robotického systému. Systém umožňuje také přiblížení. Produkty lze importovat přes formáty DXF nebo IGES přímo ze systému CAD/CAM.

Programovací systém DTPS je navržený stejně jako kterýkoliv jiný programovací systém určený pro robotická zařízení. Nejdříve jsou nastaveny jednotlivé parametry (typ robotického systému, vybavení, vnější osy apod.). Po zadání základních parametrů následuje instalace programu.

Aktuální programování nebo jeho výuka nevyžadují žádnou další fyzickou aktivitu. Je zvolen odpovídající typ svaru a v případě potřeby i pozice svařovacího hořáku, a celý svar je tímto naprogramováno. Kvalitu programu (co se týče nežádoucích pohybů nebo skvrn) můžeme kontrolovat pomocí simulace. Poté co je nastaven pohyb robotického systému, je nutno zadat i další parametry, např. údaje týkající se svařování (tavidlo, napětí a rychlost procesu) a logické povely.

Je to až neuvěřitelné - robotický systém dokonale svařující přesně podle plánu. Program nebo diagram vytvářejí  pro robotický systém pouze ideální „svařovací“ vzor. Prostřednictvím senzorů je robot schopen změřit odchylku mezi nastavením a touto ideální šablonou, a tomu přizpůsobit svoji dráhu. Samozřejmě, pokud je tato odchylka příliš velká (např. pokud je vzdálenost mezi dvěma trubkami příliš velká na to, aby mohl být proveden svar), musí být robot nastaven.

(Zdroj: Belgian Business & Industrie, březen 1999)