Productieproces optimalisatie met een generieke 3-assige robot

Datum: 2 april 2019

Het bedrijf AME in Eindhoven maakt verschillende producten voor diverse klanten. De volumes zijn zodanig dat met een voldoende mate van automatisering de productie in Nederland mogelijk is. Daarbij kijkt AME continue naar mogelijkheden om haar productieprocessen te verbeteren.

Yves Elmensdorp (system engineer bij AME) heeft als afstudeeropdracht gekeken naar wat de mogelijkheden zijn voor verbetering van het productieproces bij AME door het toepassen van een generieke 3-assige robot. Onderdeel van deze opdracht was het maken van een robot. Dit kon zijn voor testen of voor assemblage. Daarbij is gekeken naar actuatoren, een bepaalde precisie en bepaalde specificaties om zo tot een mooi resultaat te komen. Hierbij is Yves in contact gekomen met ATB Automation waar ze zowel de hardware als de kennis van motion control hebben die nodig zijn bij een dergelijk systeem.

De 3-assige robot
We mogen een kijkje nemen in de werkplaats van AME waar de metaalbewerkingsmachines en robots voor assemblage staan en waar de 3-assige robot (de afstudeeropdracht) staat opgesteld. Alvorens de werkplaats te betreden krijgen we een blauwe katoenen jas aan en moeten er geaarde bandjes om en in onze schoenen worden gedaan om statische elektriciteit en ESD schokken (Electro Static Discharge) te voorkomen. De werkplaats is ruim en schoon en we lopen naar de 3-assige robot.

De applicatie is een 3-assig robotsysteem in de vorm van een H-brug. Dit houdt in dat er 2 X-assen, een Y-as en een Z-as zijn. Specifiek bij dit project was de wens om een generiek systeem te maken, wat bij de verschillende producten en productieprocessen ingezet kan worden. ‘In ons geval betekent dit dat je een specifieke productplate hebt. Een soort houder van het product waarbij een specifieke tool op de robot kan worden gezet zonder dat je de gehele robot om zou moeten bouwen. Het enige wat je zou moeten doen bij ons is een plaat van de bodemplaat afhalen en een nieuwe erop zetten zonder deze vast te hoeven schroeven en een specifieke tool op de robot zetten. Daar hebben wij een soort generieke houder voor verzonnen waarbij je makkelijk met 4 schroefjes snel een nieuwe tool erop kunt zetten. We zijn nu eigenlijk al zo ver dat het bij een nieuwe versie op een stukje logica aankomt’, verteld Yves Elmensdorp.

Er zit een stuk logica in de robot waar een check mee wordt gedaan,  een soort ID-herkenning. Hiermee kun je in de software kijken of de goede tool en de juiste productplate erop zitten, waardoor je fouten afvangt. Hiervoor is een intelligente besturing nodig die bovendien de 3-assige robot flexibel en nauwkeurig kan aansturen.

Een goede combinatie
AME heeft in ATB een leverancier gevonden die zorgt voor goed advies in het voortraject en hen ook in het vervolgtraject voorziet in de benodigde adviezen en ondersteuning. ‘Toen we begonnen met de eerste versie heeft de inbreng en expertise van ATB Automation over het project ons heel erg veel geholpen. Dit is een positieve ervaring gebleken, ‘ verteld Yves. Op basis van de specificaties heeft ATB berekend welke IAI RoboCylinder lineaire assen geschikt waren voor de 3-assige robot. Voor de X-assen en de Y-as zijn we uitgekomen op de RCP6-SA types voorzien van sledes en voor de Z-as is de RCP6-TA gekozen die voorzien is van een robuust geleide tafel en daardoor zeer geschikt is voor verticale toepassingen. Daarnaast heeft ATB geadviseerd in de mogelijkheden voor het toepassen van een motion controller waarbij het mogelijk was andere applicaties direct op dat platform te kunnen draaien. Het resultaat was het toepassen van de TRIO PC-MCAT, een industriële pc met geïntegreerde motion controller. Hierbij is gebruik gemaakt van de TRIO Flexslice modules, voor aansturing van de lineaire assen en uitbreiding van digitale en analoge I/O.

De IAI RoboCylinder lineaire assen en de TRIO PC-MCAT passen goed bij het nauwkeurige karakter van de applicatie. De gewenste nauwkeurigheid wordt in de praktijk ruim behaald door de combinatie van de precisie van de IAI lineaire assen en de mogelijkheden die de TRIO motion controller biedt voor het programmeren van precieze geïnterpoleerde bewegingen.

‘ATB Automation is een goede leverancier. Een top bedrijf qua support en qua communicatie. De technische support van de application engineers is snel en bovenal goed. Ook de support van de verkoop is flexibel en betrouwbaar door het hoge technische niveau.’

 
Het gebruik van vision
Bij de eerste ontwikkeling van de 3-assige robot is er gebruik gemaakt van een combinatie met Vision. Yves zegt: ‘Wij gebruiken een camera om een bepaald product bijvoorbeeld uit te lijnen. Voor het lijmen van een object, bijvoorbeeld een glasplaatje, wil je op een bepaalde precisie zitten van bijvoorbeeld 10µm. Als je product met een paar micrometer scheef ligt, wat kan gebeuren door onnauwkeurigheden in de houder, dan gaat je lijmpad ook verkeerd. Voor een applicatie met lijmen kiezen we dan voor een opzet met een camera, omdat je dan bepaalde herkenningspunten kunt zien en daarmee de software weer kunt rechttrekken en aan je precisie komt.’ Dit vision systeem hebben we eenvoudig direct op de Trio PC-MCAT kunnen aansluiten.

 

Toekomstplan

AME maakt op de generieke 3-assige robot haar eigen userinterface in een C-sharp omgeving die draait op de PC-MCAT. Deze software communiceert met het motion controller deel. ‘Het toekomstplan is om 3-assige robots tegen een 6-assige robot aan te zetten. De 6-assige robot is dan alleen voor het ‘handlen’. De 6-assige robot pakt bijvoorbeeld een stuk glas of een stuk plastic en die plaatst het bij een 3 assige robot. De 3-assige robot wordt dan aangestuurd vanuit een centraal systeem. Het centrale systeem stuurt gestandaardiseerde commando’s naar de motion controller voor een vertaalslag. Dat is nu ons plan. We hebben al testen uitgevoerd waarbij we vanaf een andere computer gestandaardiseerde commando’s wegsturen naar de 3-asser en die pakt dat perfect op’, zegt Yves.

Wie is AME?

AME staat voor Applied Micro Electronics en is een onafhankelijke ontwikkelaar en producent van elektronische producten van hoge kwaliteit in de top van de technologische wereld (Brainport Eindhoven). Er worden veel verschillende producten gemaakt en het werkvlak ligt heel breed, van automotive tot in de energie met bijvoorbeeld energieomvormers. ‘Eigenlijk overal waar producten in zitten daar maken wij de producten voor. Dit kan voor de ene klant een PCB zijn en voor een andere klant een ontwerp, maar het kan ook de hele assemblage zijn. Stel een klant wil een userinterface hebben en die heeft een idee. Wij werken dit uit en produceren dit hier, zegt Yves Elmensdorp.

Het doel van AME is om innovatieve producten te maken die de verwachtingen van de klant overtreffen. De support van ATB Automation heeft daarbij goed geholpen.

www.ame.nu