אוטומציה חכמה ובטוחה יותר עם קובוטים Lexium‏ של Schneider Electric‏

רובוטים שיתופיים (קובוטים) ממלאים תפקיד יותר ויותר מכריע במתקני ייצור של Industry 4.0, אשר נותנים עדיפות ליעילות, תפוקה גבוהה ותקני איכות מחמירים. הם מסייעים להתמודד עם מחסור בכוח אדם מיומן ובשונות בייצור, תוך שהם מאפשרים פעולות בטוחות וגמישות יותר. יצרנים מאיצים את אימוץ הקובוטים על ידי מינוף כלי בינה מלאכותית (AI), למידת מכונה (ML) וכלים להנדסה דיגיטלית כדי לייעל את הפרישה ולשפר את הביצועים. זמינות מוצרים רחבה יותר ועלויות מימוש מופחתות ממשיכות להוריד את חסמי הכניסה.

מאמר זה בוחן כיצד קובוטים Lexium‏ של Schneider Electric‏ מאפשרים אוטומציה מידרגית ממוקדת-אדם במגוון תעשיות, כולל רכב, מדעי החיים, אלקטרוניקה, לוגיסטיקה ואריזה. המאמר מדגיש את קו המוצרים המלא של רובוטי Lexium שיתופיים בעלי שישה צירים של Schneider‏, עם קיבולות עומס בין 3 ל-18 ק"ג. הוא מכסה אפשרויות בקרים שנועדו הן לשימוש עצמאי והן לשילוב עם ארכיטקטורות של מכונות מחוברות.

המאמר מתאר גם כיצד מפעילי מתקנים יכולים לפרוש במהירות רובוטי Lexium הודות למבנה קל-משקל, מאפייני בטיחות מובנים ותכנות אינטואיטיבי באמצעות ממשקי גרירה-ומיקום או על ידי הנחיה פיזית של הזרוע הרובוטית. אינטגרציה עם התוכנות Machine Expert‏ ™EcoStruxure‏ ו-EcoStruxure™ Machine Expert Twin‏ של Schneider‏ מייעלת את בניית התצורה, מפחיתה את זמן הכינון ותומכת בסביבות ייצור מחוברות מוכנות-IoT‏.

לבסוף, המאמר סוקר יתרונות עיקריים של קיימות וביצועים, הכוללים צריכת אנרגיה מופחתת, בזבוז חומרים נמוך יותר והחזר השקעה (ROI) מהיר יותר. DigiKey מספקת את הפתרונות הללו, שפותחו על ידי Schneider Electric‏, ומציעה נתיב מעשי לאוטומציה חכמה, בטוחה וזריזה יותר.

ביצועים שיתופיים עבור תהליכי-עבודה תובעניים

הקובוטים Lexium תומכים במגוון רחב של יישומי Industry 4.0 הדורשים דיוק, גמישות ויכולות בטיחות משולבות. מקרי שימוש נפוצים כוללים אריזה, לוגיסטיקה וייצור רכב, כמו גם הרכבת אלקטרוניקה, ייצור מוליכים-למחצה ומדעי החיים.

הקובוטים Lexium משתמשים בחיישני מומנט ומאפייני בטיחות תואמי ISO/TS 15066 כדי לפעול בבטחה לצד עובדים אנושיים ורובוטים אחרים, ובכך מבטלים את הצורך בתשתית שמירה פיזית. דיוק נתיב גבוה ובקרת תנועה עקבית מאפשרים טיפול מדויק והרכבה עדינה. חתימות-שטח קומפקטיות וגמישות מכנית מאפשרים פרישה-מחדש מהירה בין תחנות עבודה, מפחיתים את זמן ההשבתה ותומכים בייצור Just-in-Time‏ (JIT‏) ובמודלים מעורבים.

תחום העומסים והדיוק

סדרת הקובוטים Lexium כוללת דגמים בעלי שישה צירים עם קיבולות עומסים של 3, 5, 7, 12 ו-18 קילוגרמים. כל דגם תומך בתהליכי-עבודה עם תפוקה גבוהה ודיוק תנועה עדין, עם עקביות תוצאות בין ±0.0 עד ±0.03 מ"מ, בהתאם לסוג העומס.

ה-Lexium Cobot 3KG ‏(LXMRL03S0000)‏ (איור 1) מתוכנן עבור משימות מדויקות כגון הרכבת חלקים קטנים, טיפול בדגימות וביקורת איכות. עם טווח של 626 מ"מ ושלדה קלת-משקל של 12 ק"ג, הוא משתלב בקלות בתחנות שולחניות, עגלות ניידות או תאים קומפקטיים.

איור 1: ה- Lexium Cobot 3KG של Schneider Electric הוא בעל מבנה קל-משקל, תנועה בעלת שישה צירים וחישת מומנט משולבת לתמיכה בפעולה בטוחה ומדויקת בסביבות מוגבלות-מקום ובסביבות שיתופיות. (מקור התמונה: Schneider Electric)

ה-Lexium Cobot 5KG‏ (LXMRL05S0000) משיג איזון בין רגישות לתנועה לבין קיבולת עומס, ההופך אותו מתאים להרכבת אלקטרוניקה, הידוק מכני קל ומשימות ליקוט-והשמה בעומס בינוני. הטווח של 954 מ"מ ומשקל הבסיס של 23 ק"ג מספקים ביצועים יציבים ומהירים ביישומים הדורשים בקרת תנועה עקבית, כולל הרכבת מעגלים, התקנת מחברים ובדיקות.

טווח ועומס עבור יישומים תובעניים

ה-Lexium Cobot 7KG ‏(LXMRL07S0000)‏ מציע טווח של 819 מ"מ ובקרת תנועה מהירה ומגיבה היטב עבור פעולות ליקוט-והשמה דינמיות. הוא נפוץ בשימוש בקווי אריזה ולוגיסטיקה לצורך תיוג, בניית משטחים, העברת חומרים ובניית קרטונים.

דגמי Lexium Cobot 12KG ‏(LXMRL12S0000)‏ ו-Lexium Cobot 18KG ‏(LXMRL18S0000)‏ מתוכננים עבור טיפול והרכבה של חלקים גדולים ביישומי רכב. עם טווחים של 1327 מ"מ ו-1073 מ"מ בהתאמה, מערכות אלו מתאימות עבור תהליכי-עבודה עם פעולה-מאומצת מבלי להתפשר על הדיוק.

הטבלה להלן מסכמת את המפרטים העיקריים עבור כל דגם של Lexium Cobot.

טבלה 1: מפרטים טכניים ומקרי שימוש מייצגים עבור קובוטים Lexium של Schneider Electric‏.

אפשרויות חומרה ובקר מודולריות

קובוטים Lexium תומכים בארכיטקטורת בקר מודולרית שנועדה להתאים לקטגוריות עומס ולדרישות פרישה ספציפיות. הבקר הקומפקטי (LXMRL00C2000)‏ (איור 2), לדוגמה, מאפשר התקנה וכינון קלים ביישומים מוגבלי-מקום או עם עומסים נמוכים יותר.

איור 2. הבקר הקומפקטי Lexium‏ של Schneider Electric‏ (LXMRL00C2000) כולל מארז קומפקטי עם ממשקי I/O‏ ורשת מובנים, והוא אידיאלי עבור בקרה פשוטה בפרישות קובוטים בעלות זרוע אחת או שולחניות. (מקור התמונה: Schneider Electric)

דגמים בעלי קיבולת נמוכה יותר - כגון הקובוטים של 3 ק"ג ו-5/7 ק"ג - יכולים גם כן להתחבר לבקרים ייעודיים (LXMRL03C1000 ו-LXMRL07C1000, בהתאמה) כדי לייעל את בקרת התנועה ופונקציות הבטיחות עבור כל סוג עומס.

כל בקרי הקובוטים Lexium תומכים בתצורות I/O‏ גמישות ותאימות Fieldbus‏ עבור שילוב עם מערכות Industry 4.0 של צד-שלישי. הפלטפורמה מאפשרת גם שילוב של אפקטורי קצה באמצעות ממשקים סטנדרטיים, עם ארכיטקטורה מודולרית המפשטת את שינוי התצורה ומרחיבה את היישומים על פני תהליכי-עבודה ותעשיות שונים.

יתרונות הפרישה: פשטות, תכנות ובטיחות

הקובוטים מדגם Lexium, הבנויים מסגסוגות אלומיניום קלות-משקל, קלים יותר בעד 10% וקטנים יותר ב-20% לעומת מערכות דומות. גורם-הצורה הקומפקטי שלהם מאפשר שילוב יעיל בתוך קווי עבודה חדשים או בתאי עבודה משודרגים, עם הרכבה גמישה על רצפות, קירות, תקרות או פלטפורמות ניידות. ההתקנה וההפעלה אורכות פחות מ-30 דקות, מה שמקצר את זמן הכינון בעד 50% בהשוואה לרובוטים קונבנציונליים.

הגדרות התצורה והתכנות נגישות הן למהנדסים והן לטכנאים. המשתמשים יכולים לתכנת תנועה על ידי הכוונת זרוע הקובוט או לחיצה על כפתורי FREE ו-POINT שעל הזרוע, אשר קובעים מיקומים ישירות ומבטלים את הצורך בהתקנים חיצוניים. לחלופין, ניתן לתכנת רצפי תנועה באמצעות ממשק גרירה-ומיקום האינטואיטיבי של Schneider Electric‏ בפאנל HMI שלו או בתוכנה. אפשרויות נוספות כוללות את תוכנת EcoStruxure Cobot Expert‏ עבור טאבלטים גרפיים מבוססי-Android‏.

בקרי קובוט Lexium 3KG ‏(LXMRL03C1000) ו-5/7KG ‏(LXMRL07C1000) (איור 3) תומכים הן בהנחיה פיזית והן בתכנות גרפי, תוך קיצור זמן ההתקנה והאצת אתחול הייצור.

איור 3: בקר קובוט Lexium 5/7KG‏ (LXMRL07C1000) מתוכנן עבור ביצועים ממוטבים עם דגמים בעלי עומס נמוך יותר, תוך שילוב בקרת תנועה מתקדמת, פונקציות בטיחות וחיבוריות במארז עצמאי וחסון. (מקור התמונה: Schneider Electric)

אינטגרציה ושירותים ברמת-המערכת

הקובוטים Lexium משתלבים עם תוכנות EcoStruxure Machine Expert ו-Machine Expert Twin, ומאפשרים תצורה וירטואלית וסימולציה לפני הפרישה. המהנדסים יכולים לאמת את מיקום הרובוט, האינטראקציה של אפקטור-הקצה ואילוצי סביבת העבודה כדי לזהות התנגשויות או אי-יעילות פוטנציאליים. כלים אלה מסייעים בקיצור הכינון, בהפחתת ניפוי-השגיאות באתר ובמיטוב ביצועי מחזור החיים באמצעות בדיקות וירטואליות וכוונון.

מעבר לפעולה עצמאית, הקובוטים Lexium פועלים בצורה חלקה עם האקוסיסטם EcoStruxure הרחב יותר של Schneider Electric‏. הם משתלבים עם בקרי התנועה Modicon M262‏ ודוחפי ומנועי סרוו Lexium 32‏ באמצעות פרוטוקולי Ethernet/IP ו-Sercos‏. הפלטפורמה תומכת גם בשירותים מתקדמים כגון EcoStruxure Machine Advisor‏ עבור תחזוקה חזויה, EcoStruxure Plant Advisor‏ עבור ניטור IIoT, ו-EcoStruxure Augmented Operator Advisor‏ עבור איתור תקלות ללא-מגע.

ניהול בטיחות וסביבת עבודה מובנים

הקובוטים Lexium תומכים בשילוב SCADA ובניטור מרחוק לצורך ניתוח בטיחות וביצועים. כדי להבטיח שיתוף פעולה בטוח ויעיל בין אדם לרובוט, כל הדגמים עומדים בתקני ISO 10218 ו-ISO/TS 15066, וכוללים חיישני מומנט משולבים עבור גילוי כוח ומחווני LED עבור סטטוס המערכת. ההתקנות כוללות לחצני עצירת חירום, מסלולים מוגדרים-מראש והדרכת מפעילים מנדטורית. מוט הבקרה מספק בקרה ישירה של המערכת, כולל עצירת חירום, פקודות נעילה/שחרור ומשוב סטטוס ויזואלי.

הקובוטים Lexium‏ מגדירים חמישה אזורי עבודה הניתנים להגדרת-תצורה ותומכים בתפעול בטוח ויעיל:

• אזורים שיתופיים מאפשרים משימות משותפות של אדם-רובוט.
• אזורי רובוטים-בלבד מבודדים את אזורי הפעולה האוטונומית.
• אזורים מוגנים המגבילים את הגישה במהלך הפעולה.
• אזורי כיוון-כלים המגבילים את תנועת אפקטור-הקצה כדי למנוע הפרעות.
• אזורי עקיפת התנגשות מאפשרים מגע מבוקר עבור שלבי הרכבה מיוחדים.

אופטימיזציה של ביצועים וקיימות

לקובוטים Lexium‏ יש תכן כולו-חשמלי המבטל את הצורך באוויר דחוס או בהידראוליקה, מפחית את צריכת האנרגיה ומוריד את עלות הבעלות הכוללת (TCO). הדיוק של שישה הצירים ועקביות התוצאות של ±0.02 עד ±0.03 מ"מ שלהם תומכים באיכות עקבית בתהליכי-עבודה עם תפוקה גבוהה, כגון ליקוט-והשמה, תחיבה, והרכבה עדינה.

יכולות אלו מסייעות לשפר את תפוקת ההפעלה-הראשונה, להפחית בזבוז חומרים ולהגביל עיבוד-חוזר - יתרונות עיקריים באלקטרוניקה, מדעי החיים וייצור מוליכים-למחצה, שבהם טולרנסים הדוקים ועקיבות הם חיוניים. תנועה מדויקת ובקרת כוח ממזערות עוד יותר את בזבוז החומרים והנזק לרכיבים, בעוד שטיפול חלק וחוזר על עצמו מאריך את חיי החלק ומפחית את הסיכון להפלות, התנגשויות או סטיות-יישור.

הקובוטים Lexium‏ תומכים עוד יותר באופטימיזציה של כוח העבודה על ידי אוטומציה של משימות חוזרות או תובעניות מבחינה ארגונומית. זה מאפשר למפעילים אנושיים להתמקד בפעילויות בעלות ערך גבוה יותר, כגון אבטחת איכות, ניטור מערכות ושיפור מתמיד, ובכך להפחית את הסיכון לפציעות תוך שיפור שביעות הרצון בעבודה והפרודוקטיביות הכוללת.

לבסוף, פרישה מודולרית ואפשרויות בקר גמישות מייעלות את הכינון והפרישה-מחדש. הבקר הקומפקטי תומך בהתקנות של קובוט יחיד ובסביבות מוגבלות-מקום, בעוד שבקרי 3KG ו-5/7KG מאפשרים תצורות ממוטבות-ביצועים המותאמות לעומסים ספציפיים. בשילוב עם כלי תכנות וסימולציה אינטואיטיביים, יכולות אלו מפחיתות את זמן האינטגרציה, מאיצות את זמן-הפעולה-עבור-ערך ומשפרות את ההחזר על ההשקעה (ROI).

סיכום

הקובוטים Lexium משלבים הפעלה כולה-חשמלית, בקרים מודולריים ועומסים מידרגיים כדי לתמוך באוטומציה עם ביצועים עיליים בתעשיות שונות. עם תנועה של שישה-צירים, מאפייני בטיחות משולבים ותוצאות עקביות מ-±0.02 מ"מ עד ±0.03 מ"מ, קו המוצרים תומך במשימות הנעות בין הרכבה עדינה לבין טיפול בעומסים כבדים בתחום העומסים של 3 עד 18 ק"ג. בקרים גמישים, תכנות מהיר וכלים של תאומים דיגיטליים מייעלים את הפרישה בתחומי אריזה, אלקטרוניקה, רכב ומדעי החיים. הקובוטים Lexium עוזרים ליצרנים למדרג אוטומציה עם שינויים מינימליים בתשתית, ותומכים בסביבות ייצור עם תמהיל גבוה ונפח בינוני המשולבות דיגיטלית.