Zesassige robots voor volledig geautomatiseerd testen van vliegtuigonderdelen

Niet-destructief onderzoek (NDT) is cruciaal om de veiligheid en integriteit van componenten en producten te garanderen. De toevoeging van robotica en andere technologieën helpt om de nauwkeurigheid, herhaalbaarheid en efficiëntie te verbeteren. Arcadia Aerospace Industries, belast met de ontwikkeling van een uiterst complex geautomatiseerd NDT-systeem, wendde zich tot Stäubli – en zette een vruchtbare samenwerking in gang met Stäubli’s Robotics, Electrical Connectors, en Fluid Connectors divisies.

Arcadia Aerospace Industries (AAI) uit Florida is gespecialiseerd in op maat gemaakte inspectieoplossingen voor lucht- en ruimtevaart. Toen een klant vroeg om een robot-gebaseerd geautomatiseerd NDT-systeem dat ongeveer 100 DC 

elektrische verbindingen, acht dataverbindingen, drie vloeistofverbindingen met hoge stroomsnelheid en krachtige AC elektrische verbindingen nodig had, stond ook AAI voor een complexe uitdaging. Bovendien moesten alle componenten in één compacte, relatief lichte eenheid worden ondergebracht die in een natte, stoffige omgeving kon werken. De noodzakelijke elektrische, vloeistof- en dataconnectoren vereisten een zeer flexibel tool changersysteem dat ook harmonieus zou werken met robots. De efficiëntie van de cel zou afhangen van de naadloze integratie van alle componenten met de Stäubli TX200L robots van AAI. 

Een kant-en-klare oplossing dankzij samenwerking

AAI wist dat het bij Stäubli de juiste technologie en expertise kon vinden. “We wisten dat er een geautomatiseerde oplossing nodig zou zijn”, zegt Mark Pope, engineering project manager bij AAI. “Daarom keken we naar een tool changer om toe te voegen aan onze Stäubli robots. We hadden al Stäubli Robotics en Stäubli CombiTac connectoren gebruikt en wilden deze graag combineren.” Teams van drie verschillende Stäubli divisies – Robotics, Electrical Connectors en Fluid Connectors – werkten samen om tot een kant-en-klare oplossing te komen van één enkele leverancier. 

Controle nemen met uniVAL aandrijving

Het geautomatiseerde NDT-systeem moest tijdens de tests absolute padnauwkeurigheid kunnen garanderen. Daarom werd gekozen voor de uniVAL aandrijving van Stäubli Robotics. Dankzij deze programmeeroptie kunnen Stäubli robots geïntegreerd worden in bestaande besturingsplatformen en bestuurd worden door generieke industriële meerassige controllers. Het maakt verbinding met real-time Ethernet-gebaseerde veldbussen en ondersteunt de belangrijkste communicatieprotocollen, in dit geval CANopen over EtherCAT (CoE). Het NDT-systeem moest de acties van achttien verschillende assen coördineren. De uniVAL aandrijving communiceert met de meerassige besturing, zodat de gebruiker elke as afzonderlijk kan besturen en precies weet waar en hoe hij moet bewegen. 

Tijd voor tool changers enorm gereduceerd

Door een tool changer te integreren kon een groot aantal verschillende tests worden uitgevoerd met dezelfde robot met ongeveer veertien verschillende tools. Het team koos voor een automatische MPS 260 tool changer. Het gewicht was ook een factor, maar met slechts 6 kilogram bleef de compacte MPS260 ruim onder de vastgestelde grens van 20 kilogram. De automatische tool changer bleek een echte gamechanger. Voorheen kostte het handmatig van tool wisselen tussen verschillende tests 30 tot 60 minuten. Nu duurt het slechts 30 tot 60 seconden.

Verbindingen maken

Dan was het nog zaak alle verbindingen te beheren. “De Stäubli CombiTac stelt me in staat om thermografische, conventionele UT, röntgenstralen, flash thermografie, laserscanning  in één zeer compact pakket te realiseren”, aldus Pope. Naast ruimtebesparing biedt het multifunctionele ontwerp optimale flexibiliteit. Het zorgt er ook voor dat de krachtige TX200L robots op volle efficiëntie kunnen werken. Het systeem werkt onder uitdagende omstandigheden, waaronder water en koolstofvezelstof. Stäubli’s team ontwierp en implementeerde optimale componenten om deze risico’s te weerstaan, zoals gereedschapsdeksels en waterbestendige CombiTac behuizingen. Ook de TX industriële robots zijn ontworpen voor gevoelige en ruwe omgevingen. De zesassige arm is volledig ingekapseld, dankzij de gepatenteerde tandwielkast met holle as en zonder externe kabels. De robot werd voor deze toepassing uitgerust met een optionele drukverhogingskit, waardoor de arm een IP65-classificatie heeft.

Krachtenbundeling

Het resultaat van Stäubli’s samenwerking met AAI is een op maat gemaakte kant-en-klare oplossing die niet alleen voldoet aan alle toepassingsvereisten, maar ook de flexibiliteit heeft om gebruikt te worden in tal van verschillende testprocedures. De synergie tussen Stäubli Fluid Connectors, Stäubli Robotics en Stäubli Electrical Connectors heeft een enorme meerwaarde opgeleverd voor AAI:

• grotere productiviteit en efficiëntie, met behoud van de hoogste kwaliteitsniveaus en lagere kosten;
• een innovatieve aanpak die helpt om te voldoen aan de snel veranderende eisen en de strenge kwaliteitseisen van de sector;
• een flexibele aanpak die geconfigureerd kan worden met de niet-destructieve testtechnologieën die nodig zijn om te voldoen aan de specifieke behoeften van individuele klanten.