Prečo v plastikárskom priemysle prevládajú karteziánske roboty?

  • 20.08.2019
  • Stroje, zariadenia
Prečo v plastikárskom priemysle prevládajú karteziánske roboty?

Plastikársky priemysel je odvetvím priemyslu, v ktorom sú lineárne roboty pre lisovne plastov prvou voľbou, na rozdiel od iných odvetví priemyslu, kde dominujú 6-osé priemyselné roboty. Prečo je tomu tak?

Na úvod z terminológie:

- karteziánsky robot – tiež nazývaný ako lineárny alebo 3-osý robot alebo manipulátor (v angličtine tiež známy ako beam, alebo gantry). Pomenovanie karteziánsky je inšpirované menom Reného Descarta. René Descartes bol francúzsky filozof a matematik, ktorý definoval trojrozmerný priestor tromi základnými osami: X-Y-Z

- 6-osý priemyselný robot – tiež nazývaný ako kĺbový robot alebo manipulátor

- EOAT (End of Arm Tooling) – výmenný nástroj, ruka alebo uchopovač robota (v angličtine nazývaný aj ako end effector)

Karteziánske roboty v plastikárskom priemysle sú platformou stavané pre (spolu)prácu so vstrekovacím lisom desiatky rokov. To znamená, že jazyk a výrazy v programoch sú ušité na mieru pre plastikárov do pohodlnej a zrozumiteľnej podoby, s lineárnymi pohybmi z bodu do bodu, kde je každý definovaný v trojrozmernej karteziánskej sústave súradníc.

Prečo v plastikárskom priemysle prevládajú karteziánske roboty?Prečo v plastikárskom priemysle prevládajú karteziánske roboty?

Karteziánsky robot Sepro

6-osý robot Stäubli 


Rozhranie.
Karteziánske roboty majú jasne definované štandardy pre rozhrania medzi vstrekovacím strojom a robotom (E67, E12, SPI a iné), čo robí inštaláciu, adaptáciu a prepojenie robota so vstrekolisom veľmi jednoduchou záležitosťou. U 6-osých robotov je to spravidla komplikovanejšia záležitosť, vyžadujúca náklady navyše.

Nosnosť. Výrobcovia oboch typov robotov ponúkajú naozaj širokú škálu nosností. Do vysokých hmotností. Hlavný rozdiel je však v tom, že u 6-osých robotov je táto nosnosť variabilná v závislosti od polohy osí a klesá s nárastom dosahu. Navyše, na ich nosnosť má vplyv aj rýchlosť. Kým karteziánske manipulátory si držia svoju maximálnu nosnosť v celom dosahu a rozsahu pohybov pri všetkých rýchlostiach.

Flexibilita pohybov. Niet pochýb, že 6-osé kĺbové roboty poskytujú širokú škálu flexibility pohybov, ktorej sa karteziánske nemôžu vyrovnať. Avšak karteziánske možno vybaviť aj servo rotačnou hlavou na konci vertikálneho ramena pre orientáciu EOAT. Vďaka nej môže mať aj karteziánsky robot až do 6 číslicovo riadených osí. Stále sa to nedá porovnať s flexibilitou pohybov kĺbového ramena 6-osého robota, avšak servo rotačné osy poskytnú manipulátoru oveľa väčšiu flexibilitu pohybov, než je požadovaný predpoklad u väčšiny aplikácií vo svete vstrekovania plastov.

Priestor. Podlahová plocha okolo vstrekolisu býva vzácnou komoditou. S rôznymi externými zariadeniami, ako napríklad regulátory teploty, miešače, granulátory, ktoré zaberajú priestor okolo vstrekovacieho stroja, sa väčšina výrobných závodov snaží minimalizovať dopad každého zariadenia na plošný priestor. 6-osý robot montovaný na podlahe vedľa vstrekolisu bude vyžadovať veľké množstvo priestoru. A lis môže byť potrebné upraviť tak, aby bezpečnostná zábrana ostala otvorená počas prevádzky robota, čo otvorí otázku bezpečnosti a znamená dodatočné náklady na úpravu vstrekolisu.

Naproti tomu, karteziánsky robot montovaný na lise, s nájazdom do formy z hora, uvoľňuje cennú podlahovú plochu. Pri voľbe takéhoto prevedenia montáže u 6-osého robota je ho vo väčšine prípadov potrebné predimenzovať kvôli zabezpečeniu dostatočného dosahu ramien pre odoberanie dielov z lisu a ukladanie na dopravník, či na paletu.

Prečo v plastikárskom priemysle prevládajú karteziánske roboty? 

6-osý robot Kuka, inštalovaný vedľa vstrekolisu

 


S touto témou súvisí aj otázka konfigurácie robota z hľadiska usporiadania a dosahu ramien. Tu sa karteziánske roboty vyznačujú vysokou variabilitou. Klasická konfigurácia je horizontálne nosné rameno (traverza) kolmo na os vstrekolisu. Buďto do strany obsluhy (k ovládaciemu panelu vstrekolisu), alebo do strany opačnej k strane obsluhy.

Takéhoto robota možno využiť aj v T-prevedení, čiže s opciou výjazdu k strane obsluhy a do strany opačnej k strane obsluhy zároveň.

Ďalším možným prevedením karteziánskych robotov, potenciálne zaujímavým z hľadiska usporiadania pracoviska okolo vstrekolisu, je prevedenie s traverzou pozdĺž osi stroja, s ukladacím priestorom za jeho uzatváracou jednotkou. Dosiahnuť aj s výrazne predimenzovaným 6-osým robotom do ukladacieho priestoru za uzatváraciu jednotku vstrekolisu je takmer nemožné.

Prečo v plastikárskom priemysle prevládajú karteziánske roboty? 

Štandardné konfigurácie montáže karteziánskeho robota, ponúkané výrobcom Wittmann-Battenfeld

 


Rýchlosť.
Vo svete vstrekovania plastov je kľúčovou podmienkou minimalizovať čas stavu otvorenia formy. A tým pádom celkového cyklového času. Karteziánske roboty vyhrávajú aj v tejto oblasti. Napriek tomu, že za posledné roky sa 6-osé roboty stali porovnateľnými v mnohých druhoch pohybov, čo sa týka rýchlosti lineárnych pohybov, majú stále navrch karteziánske. Okrem toho, výrobcovia karteziánskych robotov, ako hráči s desiatkami rokov skúseností v tejto oblasti priemyslu, ponúkajú riešenia špeciálne pre skrátenie času odoberania dielu zo stroja. Ako napríklad nájazd robota do formy pred dosiahnutím jej úplného otvorenia, bez potreby akejkoľvek modifikácie vstrekolisu. (Rýchlejší vjadz a výjazd z lisu znamená viac dielov vyrobených za hodinu, zmenu, deň. Čo znamená aj rýchlejšiu návratnosť investície.)

Špecifické funkcie pre vstrekovanie plastov. Výrobcovia karteziánskych robotov sústavne pracujú na zefektívnení vstrekovacieho procesu. Dnes je celkom bežná funkcia odbrzdenia osi, ktorá umožní vyhadzovačom formy výsunom posunúť rameno za asistencie robota. Robot monitoruje silu aplikovanú počas tohto pohybu a využíva ju na odtlačenie ramena dozadu.

Ďalšou zaujímavou funkciou je, keď robot nemá v programe pevne stanovený odoberací bod a pozícia tohoto bodu je podmienená detekciou dielu. Napríklad vákuom: Pre odobratie dielu teda robot vykonáva pohyb k dielu až do momentu, kým ho vákuum neprisaje. U starších hydraulických vstrekolisov má dráha otvárania tendenciu kolísať cyklus od cyklu. S touto funkciou sa dá eliminovať tento problém.

6-osé roboty nemajú takéto funkcie, špecifické pre potreby odvetvia vstrekovania plastov.

Prečo v plastikárskom priemysle prevládajú karteziánske roboty?  

Funkcia Smart Removal od Wittmann-Battenfeld

 

Stack molds, alebo formy pozostávajúce z troch platní. Aby mohli byť takéto formy efektívne prevádzkované, musí byť robot vybavený dvomi vertikálnymi ramenami, aby mohol odoberať diely z oboch deliacich rovín formy súčasne. Jednoramenný 6-osý robot pre tieto aplikácie teda nie je ideálny, nakoľko by ovplyvnil čas cyklu.

Prečo v plastikárskom priemysle prevládajú karteziánske roboty? 

Robot Yushin YCII-250 s dvomi vertikálnymi ramenami

 

Podpora. Samozrejme, že aj výrobcovia 6-osých robotov poskytujú technickú podporu. Podstatné ale môže byť, že ich personál nemusí nevyhnutne poznať princíp vstrekovania plastov, či to ako funguje vstrekolis. Pri kontaktovaní podpory pri technickej závade sa hodí, ak pracovníci dodávateľa rozumejú bežným pojmom sekvencovania robota pri vstrekovaní plastov, ako napríklad nájazd a výjazd jadra,  sekvencia vyhadzovačov, alebo čas chladenia.

Mnoho prípadných problémov, ktoré sa vyskytnú sa týka rozhrania vstrekolisu a robota. A opäť, výrobcovia karteziánskych robotov chápu ako toto rozhranie funguje. A to im umožňuje rýchlo zistiť koreňovú príčinu problému.

Na záver možno konštatovať, že 6-osé roboty majú svoje miesto v plastikárskom priemysle. Vhodnejšie však bývajú skôr pre špecifické aplikácie. Spravidla také, kde je vyžadovaná veľká flexibilita pohybov, keďže rameno takéhoto robota dokáže dosiahnuť na takmer akýkoľvek bod pod akýmkoľvek uhlom vo svojom dosahu. A to sa hodí zväčša tam, kde proces výroby pozostáva zo zložitejších pohybových činností pred samotným vstreknutím plastu, či po jeho následnom vyňatí z formy.

Okrem toho, napriek ich nevýhode pri prevedení montáže vedľa vstrekolisu, vyžadujúcej viacej priestoru sa napríklad stávajú jediným rozumným riešením pre prevádzky s nízkym stropom. Výškový faktor je limitujúcim pre karteziánske roboty kvôli ich vertikálnemu ramenu, ktorého dĺžka môže byť bez komplikovaného a nákladného teleskopického prevedenia veľmi obmedzujúca. 6-osého robota je možné inštalovať na vstrekolis aj v prevádzkach, kde je výškový priestor veľmi obmedzený. V prevedeniach vedľa vstrekolisu je ho zase možné inštalovať v závislosti od jeho pracovného priestoru aj na stenu, či strop pracovnej bunky pre efektívnejšie využitie priestorových možností a dosahu ramena pre prípadné následné operácie. Vysoká miera flexibility pohybov týchto robotov pri následnom orezávaní, montáži, balení, či paletovaní a celkovo kompletizovaní dielov pre zákazníka s požiadavkou na vysoký stupeň automatizácie im zabezpečuje veľmi dôležité postavenie aj vo svete vstrekovania plastov.

Prečo v plastikárskom priemysle prevládajú karteziánske roboty?  

Stropne inštalovaný 6-osý robot Sepro-Stäubli

 

V poslednom desaťročí bol svet 6-osých robotov nanovo definovaný z hľadiska bezpečnosti kolaboratívnymi robotmi, ktoré nepotrebujú fyzické ochranné zábrany, čo môže v mnohých prípadoch znamenať ušetrenie cenného plošného priestoru a rad ďalších možností. Výrobcovia intenzívne hľadajú cestu ako ich využiť aj plastikárskom priemysle v spolupráci so vstrekolismi.

Zdroje a referencie:

www.ptonline.com

www.yushinamerica.com

www.wittmann-group.com

www.sepro-group.com

www.kuka.com

www.staubli.com

www.yaskawa.com

www.universal-robots.com

  • autor:
  • Štefan Dobosi


Mohlo by vás tiež zaujímať