Przeładunek kół samochodowych
Problem inwestora
Potrzebą klienta było zwiększenie ergonomii pracy na stanowisku, które w środowisku pracowników tego obszaru, uważane było za niegodne człowieka. Praca w tym miejscu wyjątkowo obciążała kręgosłup człowieka, a wyśrubowany czas cyklu powodował podwyższony poziom niezadowolenia pracownika z życia.
Rozwiązanie APA
Firma APA zaproponowała dostosowanie istniejącej infrastruktury pracy ręcznej przez zastąpienie człowieka robotem, w kwestii najbardziej nieergonomicznych czynności. Osiągnięcie tego celu uzyskano przy użyciu 6-cio osiowego robota FANUC wraz z systemami wizji 2D firmy Cognex oraz Keyence, natomiast bezpieczeństwo człowieka monitorowały skanery bezpieczeństwa SICK, a także bramy Efaflex. Dzięki tym działaniom, praca na tym stanowisku zyskała miano „królewskiej” wśród społeczności tego obszaru pracy.
Praca na stanowisku operatora przeładunku kół była bardzo niewdzięczna. Do obowiązków pracownika należały dwa główne zadania:
- transport wózkiem widłowym koszy zawierających 30 – 36 szt. kół samochodowych z hali rozładunkowej na halę montażu,
- przeładunek manipulatorem ręcznym każdego koła na przenośnik rolkowy.
O ile pierwsze z tych zadań nie stwarzało większych problemów, o tyle drugie było wyjątkowo męczące tak fizycznie, jak i psychicznie dla pracownika (głównie przez wyśrubowany czas cyklu – pracownik miał średnio 18s na przeładunek każdego koła). Taka sytuacja powodowała, że stanowiskiem tym często interesował się związek zawodowy, a pracownicy nierzetelnie wykonywali swoją pracę. Do kuriozalnych sytuacji dochodziło wówczas, gdy operator musiał załatwić potrzeby fizjologiczne, a nie mógł opuścić stanowiska pracy (postój produkcji) – jakie mogły być tego skutki, każdy może sobie dopowiedzieć.
W związku z tego typu sytuacjami, klient zdecydował się na wdrożenie rozwiązań, które pomogą zredukować te problemy, ale jednocześnie budżet zakładał low-costowy charakter projektu. W takich warunkach nie było mowy o automatyzacji całego procesu transportu kół już od hali rozładunkowej, a jedynie dostosowanie istniejącego stanowiska ręcznego do pracy z robotem.
Z tym ostatnim założeniem związanych jest kilka pytań na które należało znaleźć odpowiedzieć:
- W jaki sposób robot rozpozna pozycję oraz ilość kół w koszu transportowym ?
- W jaki sposób zapewnić zachowanie odpowiedniej sekwencji kół, ze 100% skutecznością?
- W jaki sposób miałby wyglądać chwytak, który przy pewnych błędach detekcji pozycji koła, nadal będzie zdolny do działania, a w sytuacji dużych błędów wykryje kolizję?
- W jaki sposób wszystkie elementy stacji mają zostać rozmieszczone, uwzględniając restrykcyjne ograniczenia warunków budowlanych?
W odpowiedzi na te i wiele innych pytań zaproponowano rozwiązanie z robotem FANUC posiadającym na swojej flanszy kamerę Cognex wraz z doświetlaczem, dalmierz laserowy Keyence, oraz chwytak podatny w kierunku natarcia w celu wykrywania kolizji – konstrukcja własna. Na czas podmiany kosza transportowego, do dyspozycji operatora wózka widłowego były zdalnie sterowane bramy Efaflex, a ponadto automatyczny skaner kodów kreskowych firmy Cognex. Całość zwizualizowano na dużym, 19” panelu HMI firmy Siemens. Za sterowanie i zarządzanie bezpieczeństwem odpowiadał sterownik S7-400, także firmy Siemens.
Opis główny
Firma APA realizując ten projekt musiała podejść do tematu kompleksowo analizując wielorakie problemy związane z budową tak dużej stacji zrobotyzowanej w przestrzeni produkcyjnej ograniczonej przez istniejące maszyny i ogrodzenia. Dobrane na etapie symulacji offline roboty KUKA Tytan ze względu na swoje duże gabaryty mocno obciążają posadzkę, stąd tez nastąpiła potrzeba wzmocnienia posadzki, na której stanęły roboty na cokołach. Pozostałe prace mechaniczno-budowlane skupiły się na demontażu starego sterowania i montażu nowych komponentów.
Prace elektryczno-softwarowe polegały na przeniesieniu sterowania do nowej grupy sterownikowej. W nowym rozwiązaniu zastosowano sterownik Siemens CPU 416F-3 PN/DP dzięki czemu cały układ bezpieczeństwa i jego logika została oparta o sterownik PLC. W projekcie zastosowano również panel HMI Siemens TP1900, tworząc wizualizację bardzo czytelną dla operatorów.
Robotycy APA uruchomili sterowanie robotów KUKA Tytan w oparciu o paczkę programową RoboTeam dzięki, której zapewniona jest praca synchroniczna pomiędzy 4 robotami. 1 robot pełni rolę Master a pozostałe 3 roboty pracują jako Slave. Tytany KUKA to prawdziwe giganty w świecie robotów przemysłowych. Te niezwykłe urządzenia przeznaczone są do podnoszenia i precyzyjnego przenoszenia nawet najcięższych ładunków i pracują wszędzie tam, gdzie człowiek i tradycyjne roboty przemysłowe nie dają sobie rady.
W projekcie tym zespół 4 robotów nie tylko współpracuje przy wspólnym zadaniu, ale jest też zintegrowany z platformą inteligentnej analizy Nazca. Platforma monitoruje zarówno każdego robota osobno, ale także łącznie jako stację, by dać holistyczny pogląd całej obsłudze technicznej. Dla każdej z 6 osi, monitorowana jest temperatura poszczególnej osi w stopniach Celsjusza, a w wartościach procentowych prędkości i zużycie prądu. Dodatkowo dołączone analizatory sieci rejestrują zużycie prądu na każdej fazie zasilania robota (łącznie 12 faz), a także moce czynne/bierne i napięcia.
Ponadto dla całej instalacji analizujemy napięcia dla wszystkich 3 faz, harmoniczne i prądy sumaryczne. Wszystko by obserwować czy roboty pracują w optymalnych warunkach. Nazca nie tylko gromadzi informacje, ale także wizualizuje je na wykresach, dając możliwości porównania i analizy. Dane można wyeksportować także do plików csv lub przechowywać je w archiwum platformy. Poza monitoringiem i archiwizacją zdarzeń Nazca ma także możliwość informowania o anomaliach. Przykładem mogą być progi maksymalnych temperatur zadanych w określonym czasie. Ich przekroczenie powoduje monit. Analogicznie taka akcja zachodzi dla przekroczeń prądów i napięć.
Co więcej cała stacja rozładunkowa dostarcza info o trybie w jakim pracuje stacja (manualny, automatyczny, serwisowy). Rejestrowane są rownież informacje na temat typu karoserii i numeru zawieszki, który przywiózł karoserię. Dodatkowo dla statystyk liczony jest czas rozładunku. Obszar całej stacji monitorowany jest przez 4 kamery.
