Precyzyjny system sterowania robotem

Kontrola pozycji przestrzennej elementu ma przy produkcji samochodów szczególne znaczenie, zwłaszcza w czasie montażu wstępnego i końcowego. Obecnie pomiar ten jest wykonywany przede wszystkim za pomocą skomplikowanych systemów przetwarzania obrazu.
Jednak gdy ma się do czynienia z trudnymi powierzchniami i skomplikowanymi konturami, szybko dają znać o sobie ograniczenia tych systemów. Nowe, inteligentne systemy czujników laserowych oferują całkowicie niespodziewane możliwości.
Renomowany producent samochodów, firma Audi AG, ma obecnie swoje największe zakłady w Ingolstadt i zatrudnia w nich około 33 000 pracowników. W ramach produkcji rzędu 2 200 samochodów dziennie wytwarza około 1 400 sztuk modelu A4 i około 800 – modelu A3. Dodatkowo produkuje różne elementy nadwozia dla innych serii.
Ze swoimi najnowocześniejszymi urządzeniami produkcyjnymi zakłady Audi należą do najbardziej zaawansowanych technicznie w branży producentów samochodów.
Na początku roku 2004 firma Omron wdrożyła, w sekcji montażu wstępnego kabiny nowego modelu A3, system sterowania robotami w trzech wymiarach oraz system monitorowania spoin.
Precyzyjne określanie pozycji
Określenie pozycji deski rozdzielczej A3 odbywa się przy użyciu inteligentnych czujników laserowych. Rozwiązanie to jest wdrożone na ostatniej stacji linii montażu wstępnego deski rozdzielczej, poprzedzającego jej instalację w pojeździe. Deska rozdzielcza, dostarczana na wieszadle przenośnika podwieszonego, jest mocowana pneumatycznie w stacji, tak by można było przeprowadzić pomiary przy użyciu laserowego czujnika profilu Z550. W tym celu robot ustawia czujnik w odległości około 200 mm przed określonymi punktami znajdującymi na czarnej płycie montażowej deski rozdzielczej i dokonuje pomiarów określonych cech, skanując łącznie 3 punkty.
Podłączony do systemu czujnika sterownik PLC serii CS1 rejestruje uzyskane wartości i w wyniku ich analizy określa przestrzenną pozycję płyty montażowej. Wyliczone w ten sposób wielkości korekcyjne (liniowe przesunięcia i obroty) są przekazywane do robota. Znajomość tych wartości umożliwia robotowi z dokładnością ok. ±0,4 mm pozycjonowanie dyszy nakładającej spoiwo na montażową płytę deski rozdzielczej.
Bieżąca kontrola bez straty czasu i pogorszenia jakości
W przeszłości nie dokonywano pomiarów płyty montażowej. W rezultacie spoiwo było nakładane stosunkowo niedokładnie wskutek sumowania się tolerancji pozycji płyty montażowej i wieszadła. Aby spoina była wystarczająco szczelna, wprowadzano jako zabezpieczenie dodatkową ilość spoiwa.
Teraz, kiedy robot nakłada spoiwo, czujnik laserowy bez przerwy monitoruje nałożenie i poprawną wysokość połączenia. Tym sposobem jakość spoiny jest monitorowana w trakcie procesu, wszystkie wartości uzyskiwane w wyniku pomiarów są rejestrowane i wyświetlane na sterowniku stacji i są również później dostępne na potrzeby kontroli jakości.
Oszczędności już po krótkim czasie
Już po niecałym roku działania opisany tu system przyniósł firmie Audi wiele korzyści w różnych aspektach. Sprawujący nad nim pieczę planista Fleckenstein podkreśla, że pierwszą i najważniejszą korzyścią jest fakt bardziej precyzyjnego nakładania spoiwa i osiągania dzięki temu znacznych oszczędności zużywanego spoiwa. Znaczy to także, że nie jest już potrzebna stała wizualna inspekcja płyt montażowych, na które naniesiono spoiwo.
Innym pozytywnym efektem wprowadzenia tego systemu jest to, że dzięki prowadzonym pomiarom płyt montażowych można w porę usunąć uszkodzone lub niewspółosiowe wieszadła, gdy zostaną przekroczone określone wartości graniczne.