工業(yè)領(lǐng)域中的很多復(fù)雜流程都能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，比如將膠帶粘貼到不同幾何形狀的部件上。然而，對(duì)于機(jī)器人輔助貼膠帶系統(tǒng)來說，膠帶材料的供料是一個(gè)“痛點(diǎn)”。Innovative Automation公司采用倍?？刂萍夹g(shù)開發(fā)出RoboTape平臺(tái)，它配備遠(yuǎn)程供料模塊，可以提高生產(chǎn)效率，并可根據(jù)不同的應(yīng)用需求靈活定制。

　　文/德國(guó)倍福自動(dòng)化有限公司

　　工業(yè)領(lǐng)域中的很多復(fù)雜流程都能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，比如將膠帶粘貼到不同幾何形狀的部件上。然而，對(duì)于機(jī)器人輔助貼膠帶系統(tǒng)來說，膠帶材料的供料是一個(gè)“痛點(diǎn)”。Innovative Automation公司采用倍福控制技術(shù)開發(fā)出RoboTape平臺(tái)，它配備遠(yuǎn)程供料模塊，可以提高生產(chǎn)效率，并可根據(jù)不同的應(yīng)用需求靈活定制。

　　膠粘劑領(lǐng)域不斷涌現(xiàn)出需要使用定制化膠帶、泡沫等產(chǎn)品的應(yīng)用。然而，膠帶自動(dòng)分配系統(tǒng)卻沒有跟上發(fā)展的步伐，缺乏靈活性，無法滿足行業(yè)的多樣化需求。RoboTape為擺脫這一困境提供了解決方案。總部位于加拿大安大略省巴里市的定制設(shè)備制造商和系統(tǒng)集成商Innovative Automation公司開發(fā)了這一平臺(tái)，并專為該平臺(tái)單獨(dú)成立了一個(gè)新的業(yè)務(wù)部門。RoboTape將先進(jìn)的機(jī)器人技術(shù)和靈活的控制技術(shù)相結(jié)合，適用于各種應(yīng)用：從專注于汽車行業(yè)的B2B公司到大型快消品企業(yè)，以及各種零部件幾何形狀和膠粘劑類型。

　　位于安大略省紐馬克特的RoboTape業(yè)務(wù)部門推出了一款入門級(jí)解決方案，即結(jié)構(gòu)緊湊的“RoboTape Lite”工作單元。RoboTape標(biāo)準(zhǔn)工作單元配備了封閉式工業(yè)機(jī)器人，支持更高的生產(chǎn)吞吐量。這種高性能促成了全球領(lǐng)先的工業(yè)膠帶解決方案供應(yīng)商3M公司與Innovative Automation的合作，他們共同開發(fā)了用于 3M? 膠帶的RoboTape?系統(tǒng)。

　　1 從設(shè)備單元外部供給膠帶

　　現(xiàn)有解決方案的主要“痛點(diǎn)”在于機(jī)器人的尺寸和操縱性，因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)系統(tǒng)中，膠帶卷材以及一個(gè)用于接收廢棄離型紙的空卷一起放置在機(jī)械臂末端。此外，操作人員必須等到系統(tǒng)貼完膠帶，將系統(tǒng)置于安全狀態(tài)后才能進(jìn)入工作單元裝入膠帶卷材，這會(huì)浪費(fèi)很多寶貴的時(shí)間。

　　“因此，我們產(chǎn)生了使用遠(yuǎn)程供料模塊的想法，它可以與工作單元外部的卷位置相對(duì)應(yīng)。我們目前正在申請(qǐng)?jiān)撃K的全球國(guó)際專利?！盜nnovative Automation公司研發(fā)組長(zhǎng)Zac Cutt說道：“它還有助于解決機(jī)器人尺寸問題，允許使用更大的膠帶卷材，并延長(zhǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行時(shí)間。因此深受汽車行業(yè)大客戶的青睞;它目前也是唯一能真正解決所有問題的解決方案?！?/p>

　　RoboTape能夠接收并切碎遠(yuǎn)程供料模塊上的離型紙，其優(yōu)化設(shè)計(jì)顯著減小了所需機(jī)器人的尺寸，RoboTape專利所有者兼Innovative Automation公司總裁Michael Lalonde解釋道：“我們的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)10公斤級(jí)輕型機(jī)器人，因此將膠帶粘貼工具設(shè)計(jì)得輕巧緊湊是首要任務(wù)。這樣，工具可以在更狹窄的區(qū)域內(nèi)工作，并減小工作單元的整體尺寸和成本。這些都是我們的客戶一直以來的要求?！?/p>

　　在RoboTape投入使用之前，還有很多挑戰(zhàn)需要克服。團(tuán)隊(duì)必須針對(duì)各種各種不同類型的機(jī)器人進(jìn)行調(diào)整，確保解決方案能夠不斷適應(yīng)貼膠帶粘貼工藝中使用的新部件，并能夠收集和快速處理大量傳感器數(shù)據(jù)。

　　2 自動(dòng)化新技術(shù)簡(jiǎn)化項(xiàng)目實(shí)施

　　“2020 年，我們建立了一個(gè)決策矩陣，對(duì)比了四家控制系統(tǒng)供應(yīng)商。”Zac Cutt回憶道?！拔覀儗?duì)四家供應(yīng)商提供的所有技術(shù)、優(yōu)勢(shì)、成本等方面進(jìn)行了比較，最終決定選擇倍福，因?yàn)樗麄兊慕鉀Q方案與 RoboTape系統(tǒng)最為匹配?！盜nnovative Automation與倍福加拿大子公司的銷售和技術(shù)支持團(tuán)隊(duì)密切合作。區(qū)域銷售經(jīng)理Paul Pierre和應(yīng)用工程師Jim Fallowfield提供了從 TwinCAT 3 自動(dòng)化軟件編程到 EtherCAT 通信等各個(gè)方面的咨詢服務(wù)和技術(shù)支持，加快了設(shè)計(jì)、調(diào)試和運(yùn)行。

　　RoboTape公司控制工程師Sean Robillard對(duì)這種用戶友好的軟件方案表示了贊善：“我們?cè)赥winCAT項(xiàng)目中為每個(gè)基于PC的控制器創(chuàng)建了一個(gè)文件夾。該代碼中已經(jīng)包含所有的安全和I/O功能，因此可以輕松管理系統(tǒng)的開發(fā)過程。因此幫助我們實(shí)施了不同的配方，指導(dǎo)系統(tǒng)以規(guī)定的速度分配膠帶。”

　　“設(shè)備操作人員可以查看所有的輸入和輸出，切換氣缸、指示燈和傳感器，以及調(diào)整設(shè)備的其它方面?！盧oboTape項(xiàng)目經(jīng)理Josh Vander Doelen說道，“所有這些功能都集成在同一個(gè)TwinCAT軟件包中，因此加快了開發(fā)速度，并簡(jiǎn)化了HMI的設(shè)計(jì)。”

　　倍福適合控制柜安裝的經(jīng)濟(jì)型面板型 PC CP6706 為該應(yīng)用提供了足夠的計(jì)算能力。它搭載了 Atom? 雙核處理器、4 GB內(nèi)存、40 GB CFast卡和1秒U(xiǎn)PS。該工業(yè)PC配備了一個(gè)7英寸觸摸屏作為操作界面，并且通過TwinCAT自動(dòng)化軟件提供開箱即用的云連接。

　　控制系統(tǒng)采用 EtherCAT 工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)與機(jī)器人以及其它現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)通信。EtherCAT 是一項(xiàng)開放的技術(shù)，支持集成其它協(xié)議，這使得RoboTape團(tuán)隊(duì)可以將各種不同品牌的機(jī)器人以及傳感器和編碼器等第三方設(shè)備整合到客戶設(shè)備中。“例如，我們使用大量IO-Link 傳感器來收集盡可能多的數(shù)據(jù)。”Zac Cutt 補(bǔ)充道，“如果我們需要使用更多的傳感器，我們只需在主 I/O 網(wǎng)段中添加更多倍福的EL6224 IO-Link端子模塊即可?！?/p>

　　據(jù)RoboTape專家介紹，通過使用TwinSAFE 解決方案集成安全功能，平臺(tái)可以最大限度地保護(hù)人員和設(shè)備的安全。在操作人員打開其外殼時(shí)，遠(yuǎn)程供料模塊就會(huì)進(jìn)入安全狀態(tài)。由于供料模塊內(nèi)部裝有用于切碎離型紙的刀片及其它夾緊點(diǎn)，因此必須確保達(dá)到這樣的安全等級(jí)。Innovative Automation因此使用TwinSAFE 安全輸入和輸出端子模塊來直接連接機(jī)器人單元的安全防護(hù)門、光幕或地面?zhèn)鞲衅鞯?。這些TwinSAFE I/O端子模塊使用 Safety over EtherCAT(FSoE)協(xié)議和“黑通道”方法通過標(biāo)準(zhǔn)的EtherCAT網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行安全數(shù)據(jù)通信，因此安全設(shè)備之間無需復(fù)雜的硬接線。

　　3 為最終用戶提供支持

　　“我們的系統(tǒng)平均運(yùn)行時(shí)間為8小時(shí)，然后需要補(bǔ)料，但根據(jù)材料的不同，這個(gè)時(shí)間可能會(huì)更長(zhǎng)。”Zac Cutt說道。“例如，一位客戶使用一捆卷材生產(chǎn)了14,000 英尺(超過 4000 米)的毛氈膠帶，因此他們每天生產(chǎn)的量足夠大約2000輛汽車使用，每周只需更換一次卷材。”

　　另一家汽車零部件一級(jí)供應(yīng)商通過移除兩個(gè)手動(dòng)貼膠帶工位，減小了裝配區(qū)域的總占地面積。此外，它還能緩解勞動(dòng)力短缺問題。最終，客戶在粘膠劑應(yīng)用上每家工廠每年節(jié)省了約22.5萬加元。

　　“通過我們的新物聯(lián)網(wǎng)功能，我們可以看到哪些設(shè)備模式被激活以及持續(xù)時(shí)間。因此，如果一個(gè)系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間處于服務(wù)模式，這可能表明需要進(jìn)行維護(hù)，或者某個(gè)操作人員需要接受更多培訓(xùn)才能達(dá)到正常運(yùn)行時(shí)間?！盳ac Cutt說道，“我們可以看到設(shè)備綜合效率(OEE)，結(jié)合內(nèi)部和環(huán)境溫度等指標(biāo)，進(jìn)一步優(yōu)化和提高可靠性?！?/p>

　　“始終如一地為客戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)和技術(shù)支持是我們選擇倍福最重要的原因之一，希望未來我們能夠繼續(xù)合作?！盡ichael Lalonde說道。

　　RoboTape 是一種可擴(kuò)展的工業(yè)膠帶自動(dòng)化粘貼解決方案，其靈活、緊湊的粘貼頭可以處理處理任何形狀復(fù)雜的工件。

　　倍福面板型 PC CP6706 用于設(shè)備控制，提供直觀的操作界面，用于檢索配方和切換功能。

　　RoboTape 系統(tǒng)的遠(yuǎn)程供料系統(tǒng)讓操作人員能夠在不進(jìn)入機(jī)器人工作單元的情況下更換卷材。