Jednou z často opakovaných operací v průmyslové výrobě je manipulace s předměty jakéhokoliv druhu. Nemusí to být jen samotné výrobky nebo jejich části, ale i výrobní, měřicí či jiná zařízení. Manipulace je fenomén dnešní doby. Je to klíčová výrobní operace s velkými nároky na to, aby její hlavní tři fáze „uchopit, přemístit, uložit“ proběhly vždy „rychle, přesně a spolehlivě“. Zaměříme-li se na konstrukci manipulačních zařízení, splnění požadavků na rychlou, přesnou a spolehlivou manipulaci vyžaduje použití inovativních produktů a řešení. Pojďme si v následujícím článku některé z nich představit. A to přímo produkty a řešení společnosti, které byla již několikrát zveřejněna v seznamu 100 nejinovativnějších společností světa, tzn. společnosti SMC. Fází číslo jedna při manipulaci s předměty je samotné uchopení předmětu. Metod, jak předmět uchopit, je mnoho: mechanické uchopení, využití vakua nebo třeba magnetické síly. Zástupcem úchopných hlavic pro mechanické uchopení předmětů mohou být inovované úchopné pneumatické hlavice MHL2-Z. Zajímavou úpravou jsou speciální varianty těchto produktů do velmi prašného prostředí nebo do prostředí s jemným prachem o velikosti 10 až 100 μm. Dostupná je také varianta pro svařovací prostředí, která je vybavena odolným stíracím kroužkem pro ochranu pístnice a těsnění pístnice. Navíc jsou tyto hlavice mazány unikátním mazivem, které zabraňuje ulpívání okují na povrchu pístnice, čímž se minimalizuje poškození těsnění pneumatické úchopné hlavice. Velice důležitým parametrem pro stavbu manipulačního systému je nízká hmotnost veškerého příslušenství – včetně úchopných hlavic. I v tomto ohledu může nová řada MHL2-Z nabídnout až 10% úsporu hmotnosti oproti předchozí verzi. Zůstaňme ještě chvilku u hmotnosti komponent pro stavbu uchopovacího mechanismu. Každý konstruktér se snaží najít řešení, které bude funkčně spolehlivé, lehké a také odolné. Přesně pro tyto aplikace vyvinula společnost SMC řadu válců JMGP (s dvojitým pístem), JCQ a její odvozenou verzi s přesným vedením MXZ. Tyto válce patří do skupiny kompaktních pneumatických válců. Ovšem slovo „kompaktní“ přináší u obou řad zcela novou dimenzi a možnosti použití, které do dnešní doby na trhu nebyly vůbec možné. Například válce řady JMGP mají při stejném zdvihu, průměru pístu (tzn. i síle) až o 69 % nižší hmotnost a o 25–35 % menší výšku a délku v porovnání se standardními válci s vedením. Řada JCQ vykazuje podobné parametry. Válce mají ve srovnání se sesterskou řadou CQ2 až o 45 % nižší hmotnost a celková výška a délka se zkrátila o 29 až 35 %. Válce přitom stále vykazují výborné parametry bočního zatížení. Doplněním válců JCQ o přesné lineární vedení vznikl velmi zajímavý produkt: válce řady MXZ, které nabízejí jedinečný poměr hmotnosti a celkových rozměrů, zatížitelnosti a přesnosti pohybu. Dalšími inovativními produkty, které jsou často součástí uchopovacích mechanismů, jsou snímače řady D-MP pro sledování aktuální polohy pohonu. Tyto snímače umožňují v reálném čase zjišťovat aktuální pozici pístu válce a tím detekovat, došlo-li ke správnému upnutí předmětu. Tyto snímače jsou vybaveny analogovým a digitálním výstupem. Navíc jsou vybaveny komunikačním protokolem IO-Link. Nové komunikační moduly Na poli sériové komunikace může společnost SMC představit zcela nové, na trhu dosud nedostupné řešení. Jedná se o bezdrátovou komunikaci mezi ventilovými bloky, které mohou být navíc vybaveny také moduly s digitálními či analogovými vstupy a výstupy. Tato novinka byla blíže představena již v 17. vydání Technického týdeníku. Proto jen stručně. Nové komunikační moduly řady EX600-W vyžadují, aby pouze řídicí modul typu „master“ byl připojen na fyzickou komunikační linku, např. Profinet nebo Ethernet/IP. Ostatní tzv. periferní moduly typu „slave“ bezdrátově komunikují s řídicím modulem typu „master“. Oba komunikační protokoly (PLC – řídicí modul / řídicí modul – periferní moduly) jsou navzájem odděleny a spojuje je pouze řídicí jednotka typu „master“. Do hardwarové struktury nadřazeného řídicího systému (PLC) se pak pouze nadefinuje obecná konfigurace řídicího modulu (dostatečný počet I/O bitů). Periferní moduly je možné libovolně aktivovat a deaktivovat podle potřeby, aniž by to mělo vliv na správnost konfigurace PLC. Typickým příkladem může být manipulační robot, který si během výrobního cyklu mění přípravky pro uchycení různých typů výrobků. Celý systém pracuje velice spolehlivě, a v některých ohledech dokonce převyšuje tradičně používané topologie řídicích systémů využívajících pro komunikaci fyzických metalických nebo optických kabelů. Jedním takovým parametrem může být aktivace modulu po připojení napájení. Bezdrátový komunikační modul potřebuje přibližně o polovinu kratší čas pro svůj start než modul s klasickým komunikačním protokolem se zapnutou funkcí pro rychlý start systému. Navíc obsluze zařízení odpadají starosti o kabelové komunikační spojení a péči o něj. Přesunutí a uložení Nyní se přesuňme od fáze uchopení k fázi přesunutí a uložení. Může jít o jednoduchý posun pouze jedním směrem až po komplexní pohyb v prostoru ve všech třech rovinách. Kromě průmyslových robotů se pro tyto aplikace také velice hojně používají jednoaž několikaosé manipulátory, sestavené z elektrických pohonů. Sortiment společnosti SMC nabízí velmi širokou řadu elektrických pohonů. Šíře nabídky spočívá nejen v typech mechanických jednotek od elektrických kyvných pohonů, supportů, pohonů s pístnicí nebo s jezdcem vybavených řemenem či kuličkovým šroubem. Spočívá také v rozsahu motorů a driverů. Navíc je možné dodat i samotné mechanické jednotky pro montáž zákazníkem preferovaných motorů (Mitsubishi, B&R, Beckhoff, Omron, Yaskawa, Siemens a mnoho dalších). Při návrhu způsobu ovládání elektrických pohonů společnosti SMC bylo myšleno na uživatelskou příjemnost při zachování maximální flexibility. Proto v portfoliu SMC driverů pro elektrické pohony můžeme najít základní typy, které jsou určeny pro vykonávání jednoduchých pohybů do předem nastavených bodů, pro jejichž nastavení není nutný programovací software. Do této rodiny driverů typu „Plug and Play“ patří také drivery elektrických os řad LECP6, LECA6, LECP1 a LECP2. Tyto drivery umožňují řídit elektropohon s krokovým nebo DC servomotorem pomocí digitálních elektrických signálů přímo z PLC. Do driveru se nejdříve uloží pohybové parametry pohonu (poloha, zrychlení, rychlost, …), které jsou poté vyvolávány pomocí kombinace binárních signálů z PLC. Za chodu stroje tak nemůže dojít k přepsání těchto parametrů nebo neočekávanému pohybu pohonu v důsledku špatného zadání pohybového parametru přes nadřazený řídicí systém. Pro správné použití tohoto typu řízení je nutné znát pouze jednoduchý vývojový diagram řízení. Ten programátorovi znázorňuje, v jakých souvislostech a sekvencích jsou jednotlivé signály (vstupní i výstupní) zpracovávány driverem. Pokud chce mít programátor možnost měnit, řídit a diagnostikovat stroje a jejich komponenty v reálném čase, je nutné přejít od systému binárního řízení k řízení a komunikaci s nadřazeným řídicím systémem pomocí sériového přenosu dat. Tento způsob řízení umožní postavit program v širších procesních souvislostech, než by tomu bylo u systémů s binárním řízením. To platí zejména o diagnostických funkcích, které lze spolu s řídicími algoritmy strojů propojit s nadřazenými řídicími systémy celé výrobní haly a web servery, které přenášejí potřebné informace do kanceláří a mobilů manažerů výroby. Celý výrobní systém se tak stane kompaktním a flexibilním procesem, který šetří budoucí náklady a urychluje řešení výrobních nebo servisních problémů. I v této kategorii řídicích systémů má společnost SMC svoje zastoupení. Drivery elektropohonů s krokovými motory řady JXC umožňují připojení těchto jednotek na sběrnicové systémy s protokoly Profinet, EtherCat, IO-Link, DeviceNET, Ethernet/ IP aj. Drivery umožňují řízení elektrického pohonu podle výše uvedených možností s přihlédnutím k povaze ovládání driverů LECP6 (s podobným vývojovým diagramem). Jelikož jsou krokové motory těchto elektrických pohonů vybaveny rotačními enkodéry, řízení je skutečně na úrovni standardního servosystému, který umožňuje získávat diagnostická data o pohonu, aktuální hodnoty o poloze, rychlosti a zrychlení pohonu a také umožňuje tyto hodnoty měnit v reálném čase. Ještě více možností nabízejí SMC drivery pro řízení pohonů s AC servomotory, určené pro ty nejnáročnější aplikace, včetně složitých synchronizací a interpolací pohybu. Ve spolupráci se svými partnery může společnost SMC nabídnout také ucelené sestavy manipulátorů složené z elektrických pohonů SMC s vlastním řízením, popřípadě s partnerským řízením. Zákazník tak dostává komplexní nabídku včetně plné podpory během návrhu samotného řešení a jeho podpory během jeho realizace i po ní. Jak ukazují předchozí odstavce, rozsah produktů pro manipulaci společnosti SMC je velmi pestrý a obsahuje mnoho inovativních řešení. To nejen v oblasti periferií pro uchopení předmětu, ale i pro stavbu samotného manipulátoru. Omezený rámec tohoto článku však nemůže představit všechny produkty a chytrá řešení společnosti SMC. Více informací naleznete na stránkách www.smc.cz nebo u obchodních zástupců společnosti SMC. www.smc.cz
