Akselimittauskoneen automatisointi

Olipa kyse pyörivistä osista, joilla on turvallisuuden kannalta merkityksellinen tehtävä autoteollisuudessa, tai luuruuveista lääketieteellisessä teknologiassa, monien teollisuustuotteiden on täytettävä tiukat vaatimukset ja kyettävä tarkkoihin ja toistuviin mittauksiin laadunvalvontaa varten. Mittaukset on lisäksi suoritettava nopeassa sarjassa. Monia erilaisia optisia mittausmenetelmiä, etenkin korkeita suoritustehoja tai sovelluksia, on kokeiltu ja testattu.

Sellainen mittausjärjestelmä on nyt saatavana teollisen tuotannon mittaustekniikan asiantuntija Mahr GmbH:lta, joka kattaa laajan sovellusvalikoiman laadunvalvonnan alalla. Tämä mittausjärjestelmä on MarShaft Scope 750 plus -akselimittausasema. Ratkaisu on suunniteltu erityisesti pyörivien symmetristen työkappaleiden, akseleiden ja muiden pyörivien osien automaattiseen tarkastamiseen ankarassa työpajaympäristössä. Siinä on optinen mittausjärjestelmä, joka analysoi työkappaleen muodot välittömästi. Mittauksen tarkkuus voi olla tehtävästä tai mallista riippuen 0,0001 mm tai 0,0001°. Järjestelmä tarjoaa suuren joustavuuden. Mitattavissa on monia erilaisia muotoja ja myös suuria työkappaleita, joiden pituus on enintään 600 mm ja halkaisija 120 mm. Laitteiston lisäksi MarWin EasyShaft -ohjelmisto tarjoaa merkittäviä etuja, koska se on erikoistunut pyörimissymmetristen työkappaleiden mittaamiseen.

Täysin automaattinen optisen akselin mittausjärjestelmä
Erityisesti korkean läpäisyasteen vuoksi, jonka MarShaft Scope 750 plus mahdollistaa, mittausasema on ennalta määritetty automatisointia varten, esim. robotilla lataamiseen ja purkamiseen. Mahr ja YASKAWA esittelivät tämän tyyppisen täysin automaattisen optisen akselimittausjärjestelmän Hanoverin messuilla 2019. Mittausasema ladataan YASKAWA MOTOMAN HC10 teollisuusrobotilla. Joustavalla tarttujalla se täyttää laajan valikoiman mahdollisia työkappaleita koskevan käsittelyn erityisvaatimukset. Robotti ja koneohjain kommunikoivat MotoLogix Profinet -liitännän kautta, joka mahdollistaa robotin ohjlmoinnin IEC61131-ympäristössä ja siten suoraan PLC:n kautta.

Käytännössä mittausasema ja robotti sijoitetaan suoraan tuotantokoneen tai tuotantolinjan viereen, missä vastavalmistetut työkappaleet tarkastetaan täysin automaattisesti. Robotti asettaa tarkastettavat osat itsenäisesti koneeseen ja poistaa ne noudattaen – niin ikään täysin automaattista - mittausprosessia. Tavanomaiseen manuaaliseen lataukseen verrattuna on monia etuja ja koko laadunvarmistusprosessi on nopeampi ja luotettavampi. Koska toimintavirheet ovat käytännössä mahdottomia, jatkuva korkea mittaustarkkuus ja tarkasti toistettavat mittaustulokset ovat taattuja. Lisäksi vuorokauden ympäri tapahtuva toiminta on mahdollista ilman ylimääräisen henkilöstön käyttöä.

MOTOMAN-HC10 hybridirobotti: sekä yhteistyörobotti että täysiverinen teollisuusrobotti
Tässä nimenomaisessa sovelluksessa YASKAWA ja Mahr päättivät käyttää MOTOMAN HC10:ta ohjausyksikön YRC1000 kanssa, hybridirobottia, jonka kantavuus on 1,2 m ja käsittelypaino 10 kg. Robotilla on erityinen etu: yhteistyörobottina tämä malli mahdollistaa suoran yhteyden käyttäjän kanssa ihmisen ja koneen välistä yhteistyötä varten. Jos tämä ei ole tarpeellista, MOTOMAN HC10:ta voidaan käyttää myös korkealaatuisena teollisuusrobotina ja silloin käyttää sitä täydellä nopeudella.

Yhteistyörobottina MOTOMAN HC10 ei täytä vain Euroopan konedirektiivin 2006/42/EY vaatimuksia. Sen YRC1000-ohjain, jossa on FSU- ja PFL-piirilevy, täyttää myös DIN EN ISO 13849-1 -standardin mukaisen suorituskykytason (PL) “d” luokka 3 ja ylittää siten vakiovaatimukset. Illmoitetun laitoksen (NB) TÜV Rhinelandin myöntämä EY-tyyppitarkastustodistus vahvistaa näiden erityisvaatimusten noudattamisen. Mitä tulee Saksan ja eurooppalaisiin turvallisuusstandardeihin, MOTOMAN HC10:tä voidaan käyttää robottina, jonka tehon ja voiman rajoitus on 4. yhteistyötyyppi teknisten ohjeiden ISO TS15066 mukaisesti. Vaadittu turvallisuus suorassa yhteydessä käyttäjän kanssa taataan ainutlaatuisella kuusiosasella voiman ja vääntömomentin valvonnalla, joka mahdollistaa joustavan vuorovaikutuksen robotin ja sen ympäristön välillä.

Monimutkaisen mallinsa vuoksi MOTOMAN HC10 – joka esiteltiin ensimmäiseksi prototyyppinä vuonna 2016 - on vahva esimerkki ihmisen ja robotin väliseen yhteistyöhön robotista. Soveltuvaan sovellukseen säädettynä se ei vaadi lisäsuojatoimenpiteitä, kuten turva-aitausta, mikä säästää tilaa ja kustannuksia. Asennus on erittäin joustavaa, joten se on mahdollinen eri työpaikoilla ja monissa erilaisissa konsepteissa.

Turvallisuusnäkökulmien lisäksi HC10-konseptin kehittämisessä painotettiin erityisesti käyttäjäystävällistä toimintaa. Ohjelmointi voidaan valinnaisesti suorittaa itse robotin ”Easy Teaching HUBin” avulla. Jos robotti pysähtyy tiettyyn asetettuun kohtaan, liike voidaan aktivoida uudelleen suoraan robottivarressa (manipulaattorissa). Robottivarsi suunniteltiin huolellisesti ottaen huomioon ergonomiset ja yhteistyöhön liittyvät näkökohdat. Teräviä reunoja tai muita ulkonevia muotoja ei ole.

Mahdollisuudet ja näkökulmat
Teknisten näkökohtien ja siitä johtuvien asiakashyötyjen lisäksi yhteistyö YASKAWA:n kanssa on linjassa Mahrin tavoitteen kanssa olla maailman johtaja automaattisen mittaustekniikan alalla. Yhtiö tarkkailee tällä hetkellä lisääntynyttä kysyntää tällä alueella ja näkee suurta potentiaalia muille mittausasemille. Jos robotteja on tarkoitus käyttää, yhteydet muihin malleihin ovat aina mahdollisia - kuten viimeisimmät MOTOMAN GP -sarjan käsittelyrobotit, joiden hyötykuorma on 7 - 225 kg. Optimaalinen automaatioratkaisu on aina räätälöitävä tiettyyn tehtävään. Oikea konsepti - ja siten myös robottimallin valinta - ottaa huomioon muuttujat, kuten testaussyvyyden, kappaleen painon ja muodon, tuotantonopeuden ja mittausajan. On myös mahdollista, että valittu robotti hoitaa useita erilaisia mittausjärjestelmiä.

Tekijät: Dr. Andreas Kelling, Tuotepäällikkö Marketing Engineered Solution Systems - Mahr GmbH, 37073 Göttingen, Saksa
Dirk Drehsen, Projektipäällikkö Rental & Fairs - YASKAWA Europe GmbH Robotics Division, 85391 Allershausen, Saksa