Veiligheid zonder compromissen: flexibele robotcel voor meer productiviteit bij Mills CNC

3-mei-2022

Innovatieve en flexibele robot productiecellen die veiligheid en productiviteit garanderen. Bij Mills CNC werd de veiligheidstechniek van SICK succesvol in deze robotcellen geïntegreerd - en tegelijk enkele mythes uit de wereld geholpen.

Deploying robots to tend the machines in a flexible cell relieves staff from heavy lifting or repetitive duties, can assure consistently high product quality, and enable 24/7 operation.
Deploying robots to tend the machines in a flexible cell relieves staff from heavy lifting or repetitive duties, can assure consistently high product quality, and enable 24/7 operation.

Flexibele productiecellen zijn een hoeksteen van industrie 4.0. Ze kunnen productiehallen onderwerpen aan revolutionaire innovaties, doordat ze verlossen van conventionele, vaste, vaak lineaire processen en maken zo kortere productieruns, een grotere flexibiliteit en kortere levertijden mogelijk. Door de inzet van robots voor de bediening van de machines in een flexibele cel, hoeft het personeel niet meer zwaar te tillen of repetitieve taken uit te voeren enkan een consistent hoge productkwaliteit worden gegarandeerd en is een 24/7 bedrijf mogelijk.

Maar op weg naar industrie 4.0 zijn veel fabrikanten eerst terughoudend bij de integratie van flexibele cellen in hun productieprocessen. Heb ik de extra ruimte om de robotcel te integreren? Wordt de productiviteit door frequente e-stops verlaagd, zodat de investering onrendabel wordt? Is de integratie te complex, te tijdrovend of te duur?

Weg met de mythes

Deze en andere vragen stellen potentiële klanten van de machinespecialist Mills CNC die is gevestigd in het Engelse Warwickshire. Mills CNC is een toonaangevend bedrijf op het gebied van het bouwen van machinecellen met industriële robots en ontkracht nu bestaande mythes. Mills CNC levert veilige en efficiënte automatische robotsystemen voor draaibanken, freesmachines en bewerkingscentra van Doosan als exclusieve toeleverancier in Groot Brittannië.

Voor Mills CNC was de integratie van machineveiligheid in zijn flexibele robot-machinecellen een bijzondere uitdaging omdat natuurlijk nog altijd een relatief hoog aandeel aan menselijke interactie vereist is, aldus Chris Ingham, Control and System Engineer bij Mills CNC.

"Onze nieuwe flexibele SYNERGi Premier-robotcellen bijvoorbeeld, beschikken over een laad-/losstation in twee richtingen met vijf automatische laden," vervolgt hij. "Zelfs bij dit hoge automatiseringsniveau is de betrokkenheid van de operator onvermijdelijk voor interactie met de Fanuc-robot, die de machine continu voedt."

The new SYNERGi Premier flexible robot cells, which have a two-way loading/unloading station with five automatic drawers.
The new SYNERGi Premier flexible robot cells, which have a two-way loading/unloading station with five automatic drawers.

"Buiten de cel laden de operators de werkstukken in en verwijderen de bewerkte componenten uit de automatische laden die in twee richtingen werken. Ondertussen werkt de robot continu binnen de cel, verwijdert de werkstukken uit de laden en vult de machine, voor het bewerkte onderdeel weer in de lade wordt teruggelegd. De monteurs moeten de robotcel regelmatig betreden, om de machine te onderhouden."

"Bij geautomatiseerde machinelaadsystemen is het hoofddoel, de robot in bedrijf te houden voor een efficiëntie productie en gelijktijdig de flexibiliteit te hebben reserveonderdelen te verwijderen en te vervangen. Onze klantspecifieke HMI-software maakt het mogelijk, de lade met zoveel onderdelen te vullen als men wil, of alle vijf dozen in één doorgang laten uirijden. Het is echt een volledig flexibele oplossing", zegt Ingham en vult aan: "Het personeel in de werkplaats kan nu veel efficiënter worden ingezet, omdat de operators en inrichters in meerdere cellen werken en ook andere taken kunnen uitvoeren."

De implementatie van de veiligheidstechniek was volgens Ingham bepalend voor de succesvolle marktintroductie van het complete palet van de flexibele SYNERGi-robotcellen. Om de voordelen van het concept van de flexibele cellen te behouden en te bevorderen, moesten de uitvaltijden van de machines worden gereduceerd en voor het bedienend personeel een onbeduidende bijzaak worden.

"Automatisering mag het leven nooit moeilijker maken. Zij moet het steeds makkelijker maken", zegt Ingham en voegt eraan toe: "Onze machinecellen moeten worden aangepast aan de werkmethoden van onze klanten, zonder dat de technologie daarbij te duur of complex wordt."

Daarom wendde Mills CNC zich tot de specialisten voor machineveiligheid van SICK en samen werkten ze aan de integratie van veiligheidssystemen, die maximale productiviteit en uptime mogelijk maken en tegelijkertijd volledig transparant zijn voor de exploitant.

Met veiligheid kwam het succes

"De implementatie van SICK's netwerkbeveiliging was voor ons een bepalende factor bij de marktintroductie van de machines", zegt Ingham. "Minder volgroeide systemen zouden een volledige uitschakeling hebben vereist zodra de robot en operator zich in dezelfde ruimte zouden bevinden. Waardoor een reset en een herstart nodig zou zijn. Bovendien zou een complexe bekabeling zijn vereist die moeilijk, zo niet onmogelijk, te implementeren zou zijn geweest."

Alle geautomatiseerde flexibele SYNERGi-productiecellen van Mills CNC zijn uitgerust met de nieuwste sensorhardware van SICK. Elk van de vijf geautomatiseerde laden van het SYNERGi Premier-systeem is uitgerust met een SICK TR110 veiligheidssluiting met vergrendeling. Aan de voet van de robot zit de veiligheidslaserscanner microScan3 van SICK, die voor de operator de veilige toegang tot de machinecel mogelijk maakt.

Het hart van het veiligheidsconcept is de netwerktechnologie SICK EFI Pro, die een directe integratie van de SICK-sensors en de robotbesturing via Ethernet/IPTM CIP SafetyTM tot SIL3 / PLe ondersteunt.

The SICK Safe EFI-pro System is SICK’s safety network for industrial automation, based on the CIP Safety protocol.
The SICK Safe EFI-pro System is SICK’s safety network for industrial automation, based on the CIP Safety protocol.

"De grootste uitdaging voor ons was, een systeem te vinden, dat native met de robot kan communiceren en daarbij dezelfde protocollen gebruikt", aldus Ingham. "Zonder de directe verbinding door het EFI-pro systeem van SICK via een enkele ehernetkabel, zou de integratie veel complexer en duurder zijn geweest."

Ingham: "De SICK TR110-vergrendeling interageert direct met de Fanuc Dual Check Safety (DCS)-besturingsarchitectuur van het robotcelsysteem via CIP Safety. Het DCS-systeem maakt het mogelijk, 3-dimensionale velden rond de schuifladen te trekken en zo de beweging van de robot te beperken en de nodige veiligheidsafstand voor de operator te garanderen."

Het Safe EFI-pro System is het veiligheidsnetwerk van SICK voor de industriële automatisering. Het is gebaseerd op het CIP-Safety-protocol. Het maakt veilige communicatie tussen EFI-pro-apparaten zoals de microScan3, andere SICK-sensoren en CIP-SafetyTM-apparaten van derden zoals robotcontrollers mogelijk via de veiligheidscontroller Flexi Soft en een EFI-pro-gateway. Het EFI-pro System maakt het bovendien mogelijk, een volledige diagnose op afstand uit te voeren, zodat de prestaties van het systeem kunnen worden geregistreerd en bewaakt.

Mills CNC heeft gekozen voor het gebruik van de microScan3 Core met een reikwijdte van 9 meter en SICK safeHDDM®-multiple-scanning-technologie op alle SYNERGi-systemen, om veilige toegang tot de cel te garanderen. Het veiligheidssysteem van SICK maakt het mogelijk de scanner te gebruiken als primair veiligheidsapparaat met twee beschermingsvelden om de robot af te remmen voor hij volledig tot stilstand komt.

Veiligheidslaserscanner
De robuuste veiligheidslaserscanner – buitengewoon intelligent
microScan3
Veiligheidsschakelaar
RFID-bewaakte veiligheidsvergrendeling met 180°-actieradius
flexLock
Veiligheidssystemen
Betrouwbare netwerkintegratie in productief samenspel
Safe EFI-pro System

Minimale vloeroppervlakte

"Soms moeten we machines in een zeer krappe ruimte installeren", zegt Ingham en gaat verder: "Dankzij de microScan3 kunnen we het vloeroppervlak minimaliseren enen door de robot te vertragen en toch te laten werken, verhoog je de productiviteit enorm. Het alternatief zou een volledig gesloten cel met verminderde uptime zijn geweest."

"Dankzij het dynamische EFI-pro systeem van SICK kunnen de velden dichter bij elkaar worden geplaatst, zodat minder vloeroppervlak nodig is en de robot zo lang mogelijk veilig kan doorwerken en de maximale uptime in stand blijft."

Martin Kidman, National Machinery Safety Product Manager SICK UK, legt uit: "Bij Mills CNC maakt het EFI Pro-systeem een veilige samenwerking mogelijk tussen de DCS van de Fanuc robot en het TR110 vergrendelingsconcept, voor het conform de standaard uitvoeren van de complexe veiligheidsgerelateerde logische functies van de machine."

Mills CNC have demonstrated a masterclass in delivering productivity through safety in their new SYNERGi automatic manufacturing cells.
Mills CNC have demonstrated a masterclass in delivering productivity through safety in their new SYNERGi automatic manufacturing cells.

"Het maakt de directe gegevensoverdracht naar de besturing van de robot mogelijk via een ehernetkabel zonder vaste bekabeling. Zonder dit zou elke veiligheidsfunctie de hoeveelheid benodigde bekabeling exponentieel vergroten. Bij een complex systeem zoals dit, zouden honderden kabels nodig zijn of zou het zelfs volledig onmogelijk worden", aldus Kidman en hij voegt eraan toe: "Stilstand is de vijand van elk productieproces. Mills CNC heeft met zijn nieuwe geautomatiseerde fabricagecellen SYNERGi een meesterwerk gerealiseerd op het gebied van productiviteit door veiligheid. Dankzij de voordelen van de dynamische netwerkveiligheid van safe EFI-pro konden we als partners een complex systeem ontwikkelen, dat vanuit veiligheidstechnisch oogpunt gemakkelijk en eenvoudig te bedienen is en voor de klanten van Mills CNC naadloze integratie mogelijk maakt.”

 

Verdere artikelen

Hier is HORST: een eenvoudig te bedienen industriële robot van fruitcore robotics

Lees verder

SICK en MasterMover – Veilige instap in de industrie 4.0

Lees verder