20. dubna 2015 00:19

Malé roboty zvládají velké překážky

Automatizační řešení s malými roboty se v průmyslu umělých hmot dostávají stále silněji do popředí

Umělé hmoty jsou surovinami 21. století. Nejenže významně přispívají k šetření zdrojů, ale dále se díky svým optimálním vlastnostem ve velké řadě oborů nacházejí v centru zájmu nových perspektivních použití. Průmysl umělých hmot je charakterizován setrvalým rozvojem, a surovina tak pomocí odpovídající techniky zpracování umožňuje vznik zcela nových produktů a využití pro téměř každé odvětví. Sotva některé jiné odvětví vykazuje tak krátké životní cykly a tak vysokou komplexnost dílů. To staví výrobce umělohmotných dílů před nové výzvy – a skýtá takřka nevyčerpatelný potenciál pro robotickou automatizaci.

Kromě technických požadavků se vzhledem k rostoucí komplexnosti dílů zpřísňují požadavky trhu. Životní cykly produktů jsou stále kratší. Jestliže až dosud setrvávaly modelové řady několik let, modifikují se dnes aktuální modely již po několika měsících. Tato rychlá proměna znamená vysoký stupeň flexibility pro průmysl zpracovávající umělé hmoty. Výrobci musí pokrýt rostoucí variantnost modelů a umět efektivně vyrovnávat kolísající velikost zakázek.

Rostoucí trend směrem k průmyslovým robotům

Tyto požadavky mohou být sotva uskutečněny bez robotické automatizace. Nejnovější data Mezinárodní robotické federace (IFR) dokládají léta trvající narůst trendu směrem k průmyslovým robotům, jen v minulém roce se podařilo v odvětví gumárenství a umělých hmot zvýšit hodnotu o + 5 % na nyní 23 % podílu na trhu. Změna v počtu kusů v odvětví byla jen nepatrná, celkový vzestup tržních podílů připadl průmyslovým robotům. A přesto nejsou potenciály v branži zdaleka vyčerpány.

Podle klasifikace vstřikovacích strojů vytvořené Svazem pro německou konstrukci strojů a zařízení (VDMA) se pohybuje většinový podíl v oblasti uzavírací síly 250 tun a méně, podíl na trhu je cca 75 %. Potřeba automatizovat tyto stroje staví před výrobce robotů nové výzvy: používané roboty musí být malé, snadno ovladatelné a rychlé, a přesto musí přesvědčovat nosností, tuhostí, dosahem a flexibilitou.

Rychlost

Podstatná část strojů s nižší uzavírací silou se vyznačuje velice krátkým časem cyklu a také krátkou dobou otevření formy. Tento fakt je nutno vzít v úvahu při správném technickém řešení automatizace. Typickou obsluhou takových strojů je člověk, ale právě v tomto okamžiku se i u těchto malých vstřikolisů dostává ke slovu malý robot. Se sérií malých robotů KUKA KR AGILUS se dají realizovat časy otevření formy < 1 s, přičemž jeden robot dokáže díky lineárním osám obsluhovat i více strojů najednou.

Obsluhovatelnost a programovatelnost

Obsluhovatelnost a programovatelnost malých strojů představuje další překážku: Podle GKW (Zastřešující svaz průmyslu zpracovávajícího umělou hmotu) je jen v Německu 2 825 podniků s 20 a více zaměstnanci. Zpracovatelé plastů velmi dobře znají své primární technologie a průmyslový robot chápou jen jako obslužnou periferii, takže úroveň náročnosti obsluhy a programování analogicky očekávají na stejné úrovni jako u primárních zařízení. Někteří dodavatelů vstřikolisů, jako například KRAUSS MAFFEI, ARBURG nebo DEMAG toto vyřešili společným rozhraním pro obsluhu stroje přímo přes ovladač KUKA robotů smartPAD a integrací rozhraní mxAutomation vyvinutého ve spolupráci KUKA – SIEMENS.

Flexibilita a bezpečnost

Mnoho zpracovatelů zpravidla nemá stoprocentní vytížení jednoho stroje jen jedním produktem, obsazení a vytížení stroje se často děje přes n produktů. Pokud jsou produkty komplexnější, nejčastějším řešením je rozhraní EUROMAP, které bude do budoucna nahrazeno čistě softwarovým řešením integrovaným přímo do robotu s názvem Varan.

Čistota pro aplikace třídy ISO 2

Další výzvu představuje použití robotů v tzv. čistých prostorech. Výroba vysoce přesných konstrukčních dílů a komponent vyžaduje tu nejvyšší náročnost týkající se prostorového klimatu, čistoty a funkčnosti ve výrobním procesu. Od roku 2002 spolupracuje KUKA s Fraunhoferovým institutem. Tam se roboty testují a modifikují tak, aby dostály vysokým požadavkům techniky anebo medicíny v počtu emitovaných částic. KR AGILUS CR přináší osvědčené vlastnosti série malých robotů KR AGILUS: rychlost, extrémní ovladatelnost v minimálním prostoru, krátké časy cyklu a nejvyšší přesnost. Aby bylo možno tento univerzální robot nyní použít také pro úkoly automatizace v elektroprůmyslu, v průmyslu umělých hmot nebo též ve farmaceutické a lékařské technice, optimalizovala KUKA tento malý robot přesně dle požadavků výrobců komponentů v čistých prostorech.

S integrovanými vedeními procházejícími vnitřní konstrukcí robotu, jakož i integrovanými pohony se KUKA KR AGILUS CR velice dobře hodí pro výrobu v tomto prostředí. Strukturální prvky jsou hliníkové odlitky potažené práškovým lakem, veškeré šrouby anebo příruba jsou z nerezové oceli. Speciální několikavrstvé laky a ošetření povrchů odolávají i agresivním čisticím metodám a nepouštějí prakticky žádné částečky do čistého prostoru. Optimalizované klouby a těsnění zabraňují otěru, a tak bylo dosaženo čistoty dle klasifikace třídy ISO 2.

Výhled do budoucna

Integrace série malých robotů KR AGILUS do malých vstřikolisů a ostatních zařízení používaných v plastikářském průmyslu již dávno masivně začala i díky velmi příznivému parametrů TCO – celkové náklady na vlastnictví, kdy lze za ekonomicky výhodných podmínek vyrábět také v průmyslově rozvinutých státech kvalitní produkty. Dle studie T597/13 KuG Trend2020 VDMA a Odborného svazu umělých hmot a gumárenství budou měřítka jako například efektivita využití energie, technická kritéria a kvalita a přesnost až do roku 2020 získávat v oboru na významu – robotická automatizace plastikářských strojů, zejména v oblasti malých strojů pomocí malých robotů, se tedy stane rozhodujícím krokem do úspěšné budoucnosti.

Radek Velebil
Senior Sales Engineer
foto: KUKA Roboter GmbH

KUKA Roboter CEE GmbH,
organizační složka
Sezemická 2757/2
CZ-193 00 Praha 9 – Horní Počernice
GSM: (+420) 603 154 690
Tel.: (+420) 226 212 277
Fax: (+420) 226 212 270
radek.velebil@kuka.cz
www.kuka.cz

Robot KUKA v provozu společnosti Krauss Maffei

Robot KUKA v provozu společnosti ARBURG