В 2015 году наша компания выполнила модернизацию робота-паллетайзера для компании Каргилл, г. Ефремов. Задачей данного робота является автоматическая укладка мешков с крахмалом весом по 25 кг на паллет, т.е. на стандартный поддон. При этом типичная укладка имеет вес 1 т и содержит 40 мешков.
Данный робот-паллетайзер Robotex 12/A компании Tecnopack в исходной комплектации был смонтирован и запущен в 2000 году. Его номинальная производительность до 6 тонн крахмала в час.
В состав оборудования входят следующие узлы:
В процессе укладки мешков производятся следующие операции:
За время эксплуатации робота произошло моральное и физическое старение оборудования, был выявлен ряд конструктивных и функциональных недостатков, стали происходить частые поломки и отказы, сказалась невозможность приобретения ряда комплектующих.
С целью восстановления рабочих характеристик робота, устранения выявленных недостатков и реализации дополнительных функций была выполнена модернизация робота с полной заменой системы управления и системы безопасности персонала, была проведена частичная модернизация механизмов. Результат работ описан ниже.
Схема укладки требует поворота части мешков на 90 градусов. Для этого в исходной конструкции захвата был использован электропривод на основе шагового двигателя, редуктора и зубчатой передачи. За время эксплуатации происходили многочисленные отказы и поломки данного узла. Шаговый двигатель многократно заменялся. Происходили отказы контроллера шагового привода. В результате сложилась неприемлемая ситуация, усугубленная отсутствием запчастей. При проведении модернизации было принято решение заменить шаговый двигатель однооборотным пневматическим приводом фирмы Festo. Нашими специалистами были выполнены проектные работы и произведено изменение механической и пневматической части конструкции. При этом надежность системы выросла и за время опытной эксплуатации отказы отсутствовали.
Другим важным моментом модернизации было устранение ошибок позиционирования робота. Каждая из осей манипулятора оборудована индивидуальным электроприводом и датчиком положения - энкодером. В исходной конструкции были установлены инкрементальные энкодеры компании Eltra. В первом рабочем цикле робот проводил инициализацию по контрольным дискретным датчикам положения и начинал работу. При этом стартовые операции производились на низкой скорости и занимали достаточно много времени. Кроме того в процессе работы по различным причинам происходило накопление ошибки и робот терял корректную позицию – «уплывал», это вызывало перекос укладки. Единственный действенный способ борьбы с этой проблемой – останов цикла укладки и принудительная инициализация, что сильно снижало производительность робота. При проведении модернизации были заменены инкрементальные датчика на абсолютные с интерфейсом SSI и установлены дополнительные контрольные дискретные датчики (реперы). Таким образом, решена проблема потери точности и производится контроль правильности функционирования датчиков при укладке каждого мешка. За время опытной эксплуатации потеря позиции не наблюдалась.
Специалистами нашей компании разработана и внедрена новая современная АСУ на базе оборудования ф. SIEMENS. В ее состав входит программируемый логический контроллер серии SIMATIC S7-300 CPU 315-2DP, панель оператора TP900, частотные преобразователи серии MICROMASTER 440. Это оборудование размещено в конструктиве пульта Rittal TP. Элементы АСУ связаны сетью ProfiBus DP. Для связи с заводской диспетчерской присутствует коммуникационный модуль Ethernet.
Новое программное обеспечение робота разработано в среде TIA Portal V13 с использованием стандартных языков программирования. Программное обеспечение выполнено открытым и передано заказчику в виде исходного проекта, с целью облегчения обслуживания робота. В случае изменения номенклатуры продукции имеются широкие возможности для дальнейшей модернизации.
По требованию заказчика в исходную логику поведения робота были внесены существенные изменения, с целью увеличения удобства работы операторов и получения дополнительной гибкости в настройках технологического процесса.
Основными функциями АСУ робота являются:
Монтажные и пуско-наладочные работы были проведены в кратчайшие сроки с минимальным временем простоя линии. В течение двух недель были заменены кабельные трассы, датчики, пневмотрассы, АСУ и выполнен пуск робота в эксплуатацию. В результате модернизации робота-паллетайзера были решены все технические проблемы, повышена надежность и удобство эксплуатации. В данный момент робот активно используется в производственном процессе.
