System lutowania selektywnego na bazie robota KUKA Agilus
| Prezentacje firmowe ArtykułyALNEA jest obecna na rynku już od 4 lat i dostarcza specjalizowane rozwiązania dla przemysłu, takie jak na przykład urządzenia technologiczne do lutowania selektywnego. Oferowane przez firmę rozwiązania wyróżniają się nowoczesnością i dużymi możliwościami procesowymi. W odróżnieniu od innych urządzeń, jakie są wykorzystywane w branży, nie mają one wielu dokuczliwych ograniczeń i zapewniają wysoką powtarzalność procesu, zapewniając wymaganą normami IPC jakość połączeń, szczególnie przy lutowaniu bezołowiowym.
Punktem wyjściowym do stworzenia nowego urządzenia było określenie wad istniejących systemów. W ramach przygotowań określono 3 obszary, które wymagały udoskonalenia: kontrolowanie parametrów i procesu lutowania, interfejs użytkownika oraz precyzja i szybkość pozycjonowania.
Pierwszym zagadnieniem do rozwiązania był brak rozwiązań umożliwiających synchroniczne (jednoczesne) sterowanie wszystkimi parametrami procesu, takimi jak: temperatura, moc systemu grzewczego, pomiar temperatury w czasie rzeczywistym, kierunek i prędkość podawania lutowia, przemieszczanie grota lutującego w dowolnym czasie i w dowolnym kierunku.
Były to dość duże bariery procesowe, które znacznie ograniczały możliwości automatyzacji procesu lutowania selektywnego. Ponadto brak możliwości podgrzewania wstępnego stwarzał problemy przy lutowaniu stopami bezołowiowymi, które wymagają wyższej temperatury oraz lepszej kontroli nad procesem (mniejsze okno technologiczne).
Drugim zadaniem, które trzeba było wykonać, było opracowanie systemu sterowania, który do automatyzacji procesu nie wymagałby użycia wielu podzespołów, takich jak: sterownik PLC, panel operatorski HMI, kontroler lutujący i w przypadku użycia robota lutującego: kontroler i panel operatorski robota. Powodowało to, oprócz podniesienia kosztów realizacji automatycznych aplikacji lutujących, także wymóg zatrudnienia do prac dodatkowych inżynierów: procesu, automatyka i robotyka.
Trzecim zagadnieniem do rozwiązania była kwestia zapewnienia mobilności narzędzi, a w szczególności możliwości używania ich w różnych płaszczyznach, z różną prędkością i z możliwością ich przemieszczania i obracania w trakcie lutowania, czego nie zapewniały rozwiązania wykorzystujące roboty na układach kartezjańskich oraz typu SCARA.
Komponenty systemu
Cały system jest dostosowany do zabudowania w linii produkcyjnej lub na wydzielonym stanowisku i ma możliwość komunikacji z dowolnymi systemami zewnętrznymi w standardach Profinet, EtherNet /IP, Profi-Bus, DeviceNet, EtherCAT. |
Realizacja
Wszystkie te problemy udało się rozwiązać przy użyciu specjalnie zaprojektowanego do tego celu kontrolera lutującego ZEUS-100, współpracującego z 6-osiowym robotem KUKA Agilus. W prototypowej aplikacji wykorzystano model KR 6 R900 SIXX, ale równie dobrze można użyć Agilusa o zasięgu 706 mm lub 1101 mm, jak również przy mniej wymagających aplikacjach 5-osiowej wersji Agilusa (czwarta oś zastąpiona została regulowanym uchwytem mocującym głowicę lutującą do flanszy robota).
Ponadto na kontroler robota KUKA KR C4 Compact, który wyróżnia się otwartą architekturą, został napisany i wgrany pakiet komend sterujących procesem lutowania. Wszystkie komendy są wywoływane z poziomu panelu operatorskiego robota. Natomiast kontroler lutujący, poprzez swój soft ware i hardware, steruje głowicą lutującą, podajnikiem cyny, generatorem azotu oraz czyścikami. Całość systemu zrealizowana została bez użycia sterownika PLC, panelu operatorskiego HMI i dodatkowych interfejsów komunikacyjnych.
Rezultaty
Zbudowany system lutowania selektywnego w postaci kontrolera ZEUS firmy ALNEA i robota KUKA Agilus zapewnia pełny dostęp do wszystkich parametrów procesowych bezpośrednio z panelu operatorskiego (KUKA SmartPAD), a więc nie ma potrzeby używania w aplikacji sterownika PLC oraz panelu operatorskiego HMI. Dodatkowo w aplikacjach można wykorzystać wejścia i wyjścia cyfrowe robota do sterowania np. transporterem dostarczającym detale robotowi, uchwytem pozycjonującym czy maskownicą ograniczającą ryzyko upuszczenia kropli cyny na inne niż lutowane miejsca.
 |
 |
Dodatkową korzyścią z zastosowania powyższego rozwiązania było znaczne (czasami nawet dwukrotne) przyspieszenie procesu. Rozwiązanie firmy ALNEA ogranicza także liczbę osób potrzebnych do ustawienia procesu, do jednego wyszkolonego w podstawowym zakresie obsługi robotów inżyniera procesu, który za pomocą interfejsu robota jest w stanie określać wszystkie parametry procesu lutowania, a następnie je kontrolować w trakcie produkcji.
ALNEA
www.alnea.pl
