Branża robotyki i automatyki przemysłowej dynamicznie rozwija się od wielu lat. Zapotrzebowanie na roboty i inteligentne obrabiarki CNC pojawia się obecnie praktycznie w każdej branży. Głównym powodem rosnącego zainteresowania nowymi technologiami ze strony firm działających w sektorze produkcji jest przekonanie, że inteligentne maszyny są znakomitym rozwiązaniem, które zwiększa efektywność, skutecznie obniża koszty produkcji i poprawia konkurencyjność firm w nie inwestujących.

Wzrost zainteresowania nowoczesnymi środkami automatyzacji produkcji najwyraźniej widać
w branżach, które mierzą się z wyśrubowanymi wymaganiami produkcyjnymi i wysokimi kosztami produkcji. To właśnie te sektory, najaktywniej poszukują sprawdzonych rozwiązań, które z jednej strony mogłyby pomóc sprostać najbardziej aktualnym wyzwaniom, takim jak np. potrzeba ciągłego podnoszenia jakości wytwarzanych produktów, a z drugiej strony sprawić, że wzrost zadowolenia kontrahentów, którzy są ich bezpośrednimi odbiorcami nie będzie wiązał się
z dodatkowymi, wygórowanymi nakładami.

Właśnie takie cele w dużej mierze dotyczą także producentów wytwarzających produkty w ramach procesów formowania wtryskowego. Oprócz niezawodnych wtryskarek poszukują oni dodatkowych środków, które pozwoliłyby na pełne wykorzystanie potencjału tkwiącego w maszynach,
a dodatkowo także zoptymalizowanie pozostałych odcinków linii produkcyjnej.

Roboty, jako skuteczne wsparcie procesów formowania wtryskowego

Roboty przemysłowe znajdują zastosowanie w wielu branżach. Z uwagi na rozwój automatyzacji
i robotyki, niemal z dnia na dzień stają się coraz bardziej inteligentne. A to sprawia, że maszyny te mogą z powodzeniem wspierać także te najbardziej wymagające procesy produkcji, m.in. wytwarzanie wyrobów z tworzyw sztucznych. Dzięki wielofunkcyjności i możliwości wszechstronnego programowania roboty mogą być przeznaczone do wykonywania różnorodnych zadań. Jednak w branży przetwórstwa tworzyw sztucznych najczęściej wykorzystywane są do odbierania gotowych detali z formy wtryskowej. Sterowanie takiego robota, przeważanie odbywa się bezpośrednio z panelu operatorskiego wtryskarki.

Jakie roboty do procesów formowania wtryskowego

Jednym z producentów, który oferuje roboty do procesów formowania wtryskowego jest FANUC.

Pierwszą propozycję FANUC stanowi robot LR Mate 200iD - nowy, udoskonalony, stworzony specjalnie do integracji z maszynami standardowymi oraz maszynami specjalnego przeznaczenia, jak również operacji pick’n’place. Ulepszone parametry jego konstrukcji sprawiają, że robot jest doskonałym rozwiązaniem dla systemów transportowych i montażowych o wysokiej wydajności. Dzięki jeszcze mniejszej wadze i smuklejszej sylwetce, robot wykorzystuje mniejszą powierzchnię hali produkcyjnej, oferując jednocześnie większe osiągi, w zakresie szybkości osi, udźwigu i wykorzystania obszaru pracy. Zastosowane udoskonalenia predysponują robota do pracy w zwartych gniazdach zrobotyzowanych, na liniach produkcyjnych oraz montażu bezpośrednio do lub na maszynie, w pozycji „do góry nogami” czy pod dowolnym innym kątem. LR MATE 200iD oferuje producentom różnorodne możliwości wsparcia procesu produkcji, choćby z uwagi na to, że może być wyposażony w zintegrowane czujniki (siły lub wizji), poza przyłączami linii sprężonego powietrza oraz trzema elektrozaworami podwójnego działania. Warto wiedzieć, że LR Mate 200iD posiada również większą kopertę pracy, co bezpośrednio przekłada się na lepsze wykorzystanie obszaru pracy. Nowa udoskonalona konstrukcja robota czyni go idealnym rozwiązaniem do integracji z wtryskarkami wykorzystywanymi w procesach formowania wtryskowego. Mimo, że ma stosunkowo niewielki udźwig (7 kg), to wygrywa bardzo dużą szybkością. Robot we współpracy z wtryskarką gwarantuje elastyczność, łatwość instalacji i obsługi oraz niezawodność.

W zakresie sterowania LR Mate 200iD wykorzystuje nowy, energooszczędny kontroler R- 30iB. Urządzenie to gwarantuje jeszcze większą wydajność, przy zwiększonym poziomie oszczędności energii. Dzięki czemu stanowi optymalne kosztowo rozwiązanie do budowy systemów transportowych dla maszyn, jak również całych systemów.

Kolejnym robotem, polecanym do automatyzacji procesów obróbki tworzyw sztucznych jest robot FANUC M-10iA/10M. Ten nowy robot firmy FANUC, dzięki swoim inteligentnym i unikalnym funkcjom z impetem wchodzi na rynek europejski i rewolucjonizuje przemysł obrabiarkowy. Robot został stworzony do pracy w aplikacjach załadunku i rozładunku maszyn oraz do zadań przenoszenia. Ulepszone parametry jego konstrukcji (m.in. szybsze osie, mocniejszy, a jednocześnie węższy
i bardziej elastyczny nadgarstek, możliwość osiągania wyższych prędkości - w aplikacjach przenoszenia cienkich i długich elementów: w poziomie o 20 %, w pionie o 10% i o 17% szybsze obroty nadgarstka, etc.) zapewniają możliwość łatwej integracji robota z maszynami standardowymi oraz maszynami specjalnego przeznaczenia. W efekcie nieustannej pracy japońskich inżynierów najnowszy model robota FANUC oferuje użytkownikom możliwość pracy z jeszcze większymi i dłuższymi elementami,
w krótszym czasie cyklu. Jest to inteligentne i niezawodne urządzenie najnowszej generacji, które pracuje z wysoką efektywnością, gwarantuje łatwą obsługę oraz znaczne oszczędności energii. 

Systemy umożliwiające płynną współpracę robota z wtryskarką

W zrobotyzowanym systemie obsługi maszyn sam robot nie jest rozwiązaniem wystarczającym, do osiągnięcia pełnego sukcesu. W celu pełnego wykorzystania potencjału robota niezbędne jest opracowanie koncepcji systemu, umożliwiającego bezpieczną i płynną współpracę wszystkich elementów układu.

Wymiana sygnałów pomiędzy urządzeniami

Robot zintegrowany z maszyną może kontaktować się z nią dzięki specjalnemu interfejsowi oraz protokołowi komunikacyjnemu. Może to się odbywać poprzez „hardware’owe” sygnały cyfrowe czy analogowe lub poprzez dedykowany protokół transmisji danych (jak np. obsługiwane przez kontroler FANUC protokoły DeviceNet, ProfiNet, EthernetIP, Profibus czy Interbus). Sygnały przekazywane pomiędzy urządzeniami decydują o tym, że proces przebiega bardzo płynne, z dużą precyzją i powtarzalnością, a także z zachowaniem wysokiego poziomu bezpieczeństwa. Co ważne, cały proces jest realizowany w ściśle zdefiniowanym cyklu pracy.

Warto wspomnieć, że Europejski Komitet Producentów Maszyn dla Przemysłu Tworzyw Sztucznych
i Gumy zdefiniował nowy standard interfejsu pomiędzy wtryskarką a robotem przemysłowym.
W ramach nowego standardu Euromap 67 są stosowane sygnały nadmiarowe. W porównaniu do poprzednio stosowanego standardu Euromap 12 do nowego standardu Euromap 67 wprowadzono podwójne sygnały od osłon maszyny i wyłącznika bezpieczeństwa.

SpaceCheck, wirtualna strefa pracy

Autorskie oprogramowanie FANUC oferuje możliwość dowolnego definiowania przestrzeni ochronnych, które można elastycznie dopasować do potrzeb i przebiegu procesu. Użytkownikowi daje to możliwość bezpiecznego definiowania przestrzeni roboczych, w których zachodzi interakcja pomiędzy poszczególnymi urządzeniami, realizującymi proces produkcji oraz maszynami i człowiekiem.  W przypadku aplikacji stosowanych w procesie formowania wtryskowego wirtualna strefa pracy dotyczy przestrzeni, do które robot może mieć dostęp dopiero po zezwoleniu maszyny.
W praktyce, oznacza to, że robot jest „wpuszczany” do wnętrza maszyny bezpośrednio po wytworzeniu detalu.

HMI na iPendancie FANUC, aby wyświetlić stan pracy obu maszyn...

Medium pomiędzy robotem lub maszyną, a człowiekiem obsługującym dane stanowisko zrobotyzowane jest interfejs użytkownika (ang. HMI – human machine interface). Może on przybierać prostą formę przycisków, lampek i potencjometrów, wyświetlacza graficznego wraz z klawiaturą lub bardziej zaawansowaną - wyświetlacza graficznego z panelem dotykowym. Ostatnia opcja jest bardzo często wybierana do współpracy ze stanowiskami zrobotyzowanymi.

Dzięki wyświetlaczowi graficznemu i zdefiniowanym, przygotowanym dla użytkownika kontrolkom FANUC, można w czytelny i jednoznaczny sposób wizualizować stan procesu odbywającego się aktualnie na stanowisku np. poprzez wskazania graficzne, wykresy czy grafy. Dodatkowo, można wyświetlać informacje pomocnicze, takie jak np. ilość cykli wykonanych danego dnia, temperaturę z czujnika, czas pracy, czy komunikaty dotyczące błędów. Czytelne przedstawienie takich informacji zwiększa komfort pracy z maszyną oraz umożliwia szybszą detekcję ewentualnych błędów, co ostatecznie skutkuje większą wydajnością pracy.

Poza prezentowaniem informacji z maszyny interfejs umożliwia użytkownikowi także przesłanie informacji do maszyny. Przykładem wykorzystania takiej funkcjonalności może być kasowanie informacji o błędzie po usunięciu przyczyny jego wystąpienia, ustawienie prędkości pracy robota, zmiana stanu wyjścia cyfrowego kontrolera lub zatrzymanie procesu.

Na rynku istnieje wiele różnego rodzaju graficznych paneli operatorskich wyposażonych w ekrany dotykowe, ceny takich paneli zależą od marki oraz poziomu funkcjonalności, mogą wynosić od kilku do kilkunastu tysięcy złotych. Firma FANUC proponuje w swoich aplikacjach rozwiązanie umożliwiające osiągnięcie podstawowej funkcjonalności panelu operatorskiego bez dodatkowych kosztów związanych z zakupem takiego panelu.