Fraunhofer制造工程和自動化研究所(IPA)研發的“pitasc”軟件工具允許通過單獨的程序模塊對機器人進行帶力調節的編程。該研究所和萬可的一個聯合研究項目證明了DIN導軌自動安裝應用的可能性。
一個輕量級的機器人用它的雙指抓手拿起一個塑料部件，將其引導到要連接的部件上，并能使用帶有力調節的傾斜運動將其牢牢卡住。如果安裝應用需要重新配置，就不需要對機芯重新編程。編程是針對工件的，力的調節允許對部件和位置的公差進行智能補償。
Fraunhofer IPA研究所多年來一直致力于研究完全或部分自動化裝配解決方案。眾所周知，這一安裝程序在很大程度上仍然是由手工完成的。2020年，在全球售出的所有機器人中，只有十分之一的機器人從事裝配工作。諸如小批量型號和眾多的單獨工序等挑戰往往使得實施具有成本效益的裝配自動化更加困難。
優勢一覽
1、創新性：自動化DIN導軌安裝應用
2、優越性：TOPJOB S軌裝式接線端子用于自動化控制柜組件更換
3、簡便性：完全替代手工操作、節約時間
4、通用性：憑借種類豐富的接線端子，機器人可以結構化的方式進行裝配
該解決方案是完全自動化嗎?
許多控制柜生產商都面臨著相似的挑戰，作為控制柜制造領域的解決方案合作伙伴，萬可擁有熟悉這些問題的專家。例如，采用導軌、部件和電線組裝控制柜，這個過程涉及許多手工步驟。這些過程往往耗時、昂貴，并且容易出錯。
在一個標準的控制柜中，僅控制技術就需要500個連接，這包括各種顏色、橫截面和組件的電纜。為了優化現有流程，完全自動化并不總是滿足每個要求的理想解決方案。這需要多種考慮因素。
盡管自動化提供了清晰的流程，并為熟練的裝配工減少了工作量，但它的成本較高，并且只在大批量時才有效。此外，專門的裝配機器并不能一直滿足具體要求。然而，正如萬可從經驗中了解到的那樣，為了將部分工作量從熟練的裝配工手中轉移出來，簡化或數字化流程往往就可以。
如果仍然需要自動化，采用標準的、市場上買到的機械臂便為一種解決方案。標準機器人手臂的優勢顯而易見：它們的價格相對較低，可以靈活使用和擴展。標準機器人可以將組件安裝到DIN導軌上嗎?我的回答是：“可以。甚至可以用于設計復雜的接線端子。”萬可控制柜組件產品管理團隊負責人Michael Drbaum說道。
為了確定這種標準的機器人硬件和復雜的軟件能夠在多大程度上實現軌裝接線端子的自動安裝，萬可和Fraunhofer IPA在一個聯合項目中建立了一個DIN導軌安裝測試場景。其目的是通過機器人將各種萬可TOPJOB S軌裝接線端子通過卡入式安裝方式安裝到DIN導軌上。
我們使用了各種尺寸的TOPJOB S軌裝接線端子(標稱截面從1mm2到16mm2)進行測試，其中包括涉及復雜的多層接線端子或建筑安裝用接線端子等。他們還測試了帶有導電的DIN導軌觸點的接線端子安裝。
對于這些接線端子，PE腳使得卡入式安裝變得有些困難。測試的另一個標準是所安裝的接線端子的接線密度，因為自動裝配需要達到與手工裝配相同的密度，以便隨后進行標記，例如使用萬可連續標記條。
在一個聯合研究項目中，萬可和Fraunhofer IPA對標準的機器人硬件進行了測試，以探討其是否適合用于軌裝式接線端子的卡入式安裝。
裝配任務的結構化編程/模塊化系統軟件
這種裝配任務由于接線端子的多樣性和苛刻的插接過程而帶來挑戰，為此Fraunhofer IPA為這種類型的裝配任務提供了“pitasc”軟件。它允許對裝配應用程序進行結構化編程。它可用于為每項應用建立一個機器人系統。
Fraunhofer IPA的研究員、Pitasc的開發者之一Lorenz Halt說：“通過我們的軟件，一旦任務被建模，它們就可以快速轉移到新的產品型號上。在這種情況下是指接線端子轉移到新產品上，甚至轉移到其他制造商的機器人上。該軟件采用模塊化結構，包含許多可直接使用的、可重復使用的程序模塊，允許有針對性地進行組合、參數化和使用，以建立一個機器人系統。”
Pitasc還使用傳感器進行主動過程控制調節。在萬可測試中，我們使用了一個已經集成了力傳感器UR10e機器人。“這使機器人系統能夠補償部件和位置公差，避免施加過度的力，”Halt解釋說，“這樣便可保護敏感部件。”
由于過程是從工件的角度進行編程的，一旦程序創建，就可以很容易地適應各種產品型號，只需要修改某些參數，如過程力和抓取位置即可。最后但同樣重要的是，該軟件獨立于特定的機器人制造商。
使用機器人進行安裝的成功案例
通過萬可軌裝式接線端子進行裝配測試取得成功。借助pitasc軟件，該機器人成功將所有接線端子進行了安裝。項目合作伙伴能夠通過程序參數輕松地使軟件適應不同的接線端子型號，包括設計復雜的接線端子，如雙層或接地接線端子。無需耗時進行重新編程。此外，即使是接地接線端子，也可以通過讓機器人在力的調節下進行安裝，從而實現高布線密度。
這些測試結果表明，只要使用的軟件能夠戰勝應用挑戰，用機器人和接線端子進行DIN導軌的裝配自動化即可輕松實現。“我們與客戶的經驗表明，在實現控制柜制造自動化時，必須考慮到許多具體要求。結果表明，如果可以使用標準硬件，即可實現一個簡單的解決方案。”Drbaum解釋說。
這種解決方案的優點是應用的投資成本可控，同時具有靈活性。該軟件還可以幫助管理大量的產品型號。然而，這種應用的工業化應用仍然需要進一步的開發，因為經驗表明，在不同的組件的數量、吞吐量時間和不同的工藝步驟的集成方面，控制柜制造商的要求有很大的不同。
這說明：沒有一種標準方法可以實現控制柜安裝自動化。在這里展示的“標準機器人安裝接線端子”的方法基礎上，還有許多問題需要解決。例如，是否有可能直接在小型配電板內放置元件，然后進行布線?供應接線端子的最佳方法是什么?“基于這些測試的成功，用IPA軟件在DIN導軌上進行機器人安裝是在這個工業研究領域進一步合作的良好起點，也是在生產使用方向上的進一步發展。”Drbaum介紹道。