Diseño, programación, simulación y desarrollo de una celda robotizada de adhesivado de paneles exteriores para la industria del automóvil

Abstract

[ES] En este proyecto se desarrolla el diseño, programación y simulación de una celda robo;zada des;nada al adhesivado de paneles u;lizados en la industria del automóvil, Comienza con una explicación de los materiales más importantes que permiten el correcto funcionamiento de la celda. Se introduce una pequeña historia de su aparición en la industria del automóvil y cuál es su función ya que es de gran ayuda para entender el proyecto. Una vez conocidos los componentes principales y su funcionamiento, se introduce un poco la interface de los soGwares u;lizados para poder programar el PLC, el Robot y el PLC de Seguridad. Además, se muestran todas las posibilidades de programación que aportan estos soGwares desarrollados por los mismos proveedores. Desarrollada la parte teórica del proyecto toca presentar la parte prác;ca realizada durante el diseño y programación de la celda robo;zada. En esta parte se muestran los pasos seguidos a la hora de desarrollar una celda de esta envergadura. Todo comienza con un estudio del Layout presentado por la parte responsable del diseño mecánico, con esta información permi;rá sobre todo elegir los materiales eléctricos necesarios para el correcto funcionamiento de la celda. Conocidos los materiales lo siguiente es comenzar con la programación del PLC, en esta parte se comienza con la configuración de los elementos que comunican con el PLC. Con;nua con la explicación de la secuencia programada que debe seguir el PLC en el proceso de control y termina explicando las dis;ntas funciones u;lizadas para conseguir que la celda funcione con total seguridad y de una forma robusta ante cualquier fallo. El HMI se programa en el mismo soGware que el PLC como se verá más adelante, dentro de su programación se muestran las diferentes pantallas u;lizadas para controlar el proceso de adhesivado así como los pasos a seguir para crear los diferentes elementos que la conforman. Una vez configurado el PLC y el HMI lo siguiente es la programación del robot el cual se comunica con el PLC a través de una conexión ethernet mediante el protocolo profinet. Esta parte muestra los pasos seguidos a la hora de programar el robot el cual presenta un parte en la que se realiza a través del soGware RobotStudio y otra que se realizará in situ en la maquina ya construida. Lo siguiente a realizar y de las partes más importantes es el estudio de seguridad, en esta parte se muestra la configuración del relé de seguridad, su conexión eléctrica y la manera de actuar ante una emergencia. La otra parte que aparece durante el estudio de seguridad es el cálculo de la distancia de la barrera de seguridad ya que es necesario calcular la distancia mínima a la que debe estar las barreras permi;endo cortar la tensión de los accionamientos con el ;empo suficiente para que el operario no resulte herido. Por úl;mo, ya que no se ha podido mostrar un video de la celda en funcionamiento se ha decidido realizar una simulación en RobotStudio del proceso realizad por la celda. En él se muestra el movimiento de los cilindros que intervienen en el proceso, así como el adhesivado realizado por el robot.

[CA] En aquest projecte es desenvolupa el disseny, programació i simulació d'una cel·la robo;tzada des;nada a l'adhesivat de panells u;litzats a la indústria de l'automòbil. Comença amb una explicació dels materials més importants que permeten el funcionament correcte de la cel·la. S'introdueix una pe;ta història de la seva aparició a la indústria de l'automòbil i quina és la seva funció ja que és de gran ajuda per entendre el projecte. Un cop coneguts els components principals i el funcionament, s'introdueix una mica la inter\cie dels programaris u;litzats per poder programar el PLC, el Robot i el PLC de Seguretat. A més, es mostren totes les possibilitats de programació que aporten aquests programaris desenvolupats pels mateixos proveïdors. Desenvolupada la part teòrica del projecte toca presentar la part pràc;ca realitzada durant el disseny i programació de la cel·la robo;tzada. En aquesta part es mostren els passos seguits a l'hora de desenvolupar una cel·la d'aquesta envergadura. Tot comença amb un estudi del Layout presentat per la part responsable del disseny mecànic, amb aquesta informació permetrà sobretot triar els materials elèctrics necessaris per al funcionament correcte de la cel·la. Coneguts els materials, el següent és començar amb la programació del PLC, en aquesta part es comença amb la configuració dels elements que comuniquen amb el PLC. Con;nua amb l'explicació de la seqüència programada que ha de seguir el PLC en el procés de control i acaba explicant les diferents funcions u;litzades per aconseguir que la cel·la funcioni amb total seguretat i d'una manera robusta davant de qualsevol error. L'HMI es programa al mateix programari que el PLC com es veurà més endavant, dins de la seva programació es mostren les diferents pantalles u;litzades per controlar el procés d'adhesivat així com els passos que cal seguir per crear els diferents elements que la conformen. Un cop configurat el PLC i l'HMI el següent és la programació del robot que es comunica amb el PLC mitjançant una connexió ethernet mitjançant el protocol profinet. Aquesta part mostra els passos seguits a l'hora de programar el robot que presenta una part en què es realitza a través del programari RobotStudio i una altra que es realitzarà in situ a la màquina ja construïda. El següent a realitzar i de les parts més importants és l'estudi de seguretat, en aquesta part es mostra la configuració del relé de seguretat, la connexió elèctrica i la manera d'actuar davant d'una emergència. L'altra part que apareix durant l'estudi de seguretat és el càlcul de la distància de la barrera de seguretat ja que cal calcular la distància mínima a què ha d'estar les barreres permetent tallar la tensió dels accionaments amb el temps suficient perquè el operari no sigui ferit. Finalment, ja que no s'ha pogut mostrar un vídeo de la cel·la en funcionament s'ha decidit fer una simulació a RobotStudio del procés feta per la cel·la. S'hi mostra el moviment dels cilindres que intervenen en el procés, així com l'adhesivat realitzat pel robot.

[EN] This project develops the design, programming and simula;on of a robo;c cell intended for gluing panels used in the automo;ve industry. It begins with an explana;on of the most important materials that allow the cell to func;on correctly. A short history of its appearance in the automobile industry and what its func;on is is introduced as it is of great help to understand the project. Once the main components and their opera;on are known, the interface of the soGware used to program the PLC, the Robot and the Safety PLC is briefly introduced. In addi;on, all the programming possibili;es provided by this soGware developed by the same providers are shown. Once the theore;cal part of the project has been developed, it is ;me to present the prac;cal part carried out during the design and programming of the robo;c cell. This part shows the steps followed when developing a cell of this size. It all begins with a study of the Layout presented by the party responsible for the mechanical design, with this informa;on it will above all allow you to choose the electrical materials necessary for the correct func;oning of the cell. Once the materials are known, the next step is to begin programming the PLC. In this part, we begin with the configura;on of the elements that communicate with the PLC. It con;nues with the explana;on of the programmed sequence that the PLC must follow in the control process and ends by explaining the different func;ons used to ensure that the cell works completely safely and in a robust way in the event of any failure. The HMI is programmed in the same soGware as the PLC as will be seen later, within its programming the different screens used to control the adhesive process are shown as well as the steps to follow to create the different elements that make it up. Once the PLC and the HMI are configured, the next step is to program the robot, which communicates with the PLC through an Ethernet connec;on using the profinet protocol. This part shows the steps followed when programming the robot, which presents a part in which it is carried out through the RobotStudio soGware and another that will be carried out in situ on the already built machine. The next thing to do and one of the most important parts is the safety study. This part shows the configura;on of the safety relay, its electrical connec;on and how to act in an emergency. The other part that appears during the safety study is the calcula;on of the distance of the safety barrier since it is necessary to calculate the minimum distance at which the barriers must be, allowing the voltage of the drives to be cut with enough ;me for the operator is not injured. Finally, since it has not been possible to show a video of the cell in opera;on, it has been decided to carry out a simula;on in RobotStudio of the process carried out by the cell. It shows the movement of the cylinders involved in the process, as well as the gluing carried out by the robot.