Robotbaseret montageanlæg accelererer produktion af controllere

Industrielle styreenheder, der anvendes i entreprenør- og landbrugsmaskiner, kræver præcis montage, pålidelig test og softwarekonfiguration tilpasset specifikke maskinanvendelser. Automatisering anvendes i stigende grad til at reducere manuelt montagearbejde, samtidig med at ensartet kvalitet og sporbarhed opretholdes. I denne sammenhæng har Danfoss Power Solutions implementeret et semiautomatisk montageanlæg til controllere udviklet af RoboTool, som integrerer robotteknologi, inspektion og automatiseret test i én kompakt produktionscelle.

Semiautomatisk montage af industrielle styreenheder
Anlægget producerer elektroniske controllere, der fungerer som styrebokse i store entreprenør- og landbrugsmaskiner. Hver controller kan konfigureres efter kundens krav og understøtter 62 ind- og udgange. Den semiautomatiske produktionslinje reducerer produktionstiden med omkring 50 % sammenlignet med manuel montage og programmering.

I en manuel proces ville operatører samle komponenter og programmere controllere ved arbejdsstationer, hvor de gentager de samme bevægelser over længere tid. Den automatiserede celle udfører disse opgaver med reproducerbar positionering og kontrollerede procestrin, hvilket øger ensartetheden og reducerer risikoen for montagefejl.

Produktionssystemet er designet og opbygget af den danske automationsvirksomhed RoboTool. Operatøren placerer kabinetter og printkort på to indfødningsbaner, hvorefter resten af processen foregår automatisk. Når op til 14 emner er lagt klar, kan anlægget køre i omkring 30 minutter uden indgriben, hvilket giver operatøren mulighed for at udføre andre opgaver.

Kompakt produktionscelle med flere procestrin
Selv om produktionslinjen kun fylder 6 × 7 meter, indeholder den otte procestrin, der omfatter mærkning, montage, inspektion og test.

Processen starter med lasergravering, hvor controllerhuset mærkes med Danfoss-logo og serienummer. Tidlig mærkning sikrer sporbarhed gennem resten af produktionsprocessen.

Et robotbaseret håndteringssystem placerer derefter printkortet præcist i huset gennem smalle føringsspor med tolerancer på brøkdele af en millimeter. Når printkortet er korrekt placeret, presses huset sammen med en kraft på op til 500 kilogram, hvilket skaber en hermetisk lukket enhed. Da robotarmen kun kan løfte 10 kilogram, udfører en specialdesignet presse selve samlingsoperationen.

Kameraer og sensorer kontrollerer derefter, at huset er korrekt lukket, og at samlingen overholder de nødvendige tolerancer. Systemet kan registrere selv meget små afvigelser, som ikke er synlige ved manuel inspektion.




Tæthedstest, elektrisk kontrol og softwarekonfiguration
Efter den mekaniske samling gennemgår hver controller en tæthedstest i et trykkammer, hvor enheden skal holde trykket i 60 sekunder. Målingen udføres med en præcision på fjerde decimal, hvilket gør det muligt at opdage selv meget små utætheder.

Herefter gennemføres en elektrisk test, hvor controllerens elektronik kontrolleres for fejl. Kun enheder, der består testen, går videre til softwarekonfiguration.

I denne fase downloades applikationssoftware til controlleren. Programmet bestemmer, hvordan enheden fungerer i forskellige maskiner såsom gravemaskiner, mejetærskere eller kraner, og kan tilpasses lokale regler og standarder. Softwarekonfigurationen tager typisk otte til ti minutter, hvorefter der udføres en sidste kontrol.

De færdige controllere transporteres derefter til en udgangsbane til pakning og levering. Fordi anlægget indeholder fire parallelle softwarestationer, kan en ny controller færdiggøres cirka hver andet minut, selv om den samlede gennemløbstid er otte til elleve minutter.

Robotkoordination og udvikling af anlægget
Midt i produktionscellen styrer en KUKA-industrirobot materialeflowet mellem de otte maskiner, der tilsammen udgør anlægget. Automationsløsningen blev udviklet over ni måneder i samarbejde mellem Danfoss og RoboTool.

Under udviklingsprocessen blev flere trin optimeret. Blandt andet blev lasergraveringen flyttet til begyndelsen af processen, så fejl i huset kan opdages tidligt, inden flere komponenter monteres.

Udviklingsfasen omfattede omfattende konstruktionsarbejde før selve opbygningen. Omkring 200 timers design- og udviklingsarbejde blev gennemført, så ændringer kunne foretages i planlægningsfasen frem for efter installationen.

Modulært design og digital integration
Systemets arkitektur er designet med henblik på fleksibilitet og fremtidige opdateringer. Under udviklingen blev det undersøgt at erstatte traditionelle kabelforbindelser med SQL-baseret kommunikation, der giver trådløs forbindelse mellem produktionssystemet og cloudbaserede programmer.

Denne tilgang gør anlægget mere modulært og gør det muligt at flytte eller opdatere enkelte enheder uden omfattende ændringer i infrastrukturen.

Sådanne modulære løsninger bliver stadig mere almindelige i moderne industriel automation, hvor produktionslinjer skal kunne tilpasses forskellige produktvarianter og digitale integrationskrav.

Resultatet er en kompakt produktionscelle, der kombinerer robotteknologi, inspektion, automatiseret test og softwarekonfiguration i én integreret proces til produktion af industrielle elektroniske controllere.

www.danfoss.com