Robot frezujący. Siła, dynamika i wielkie możliwości

Nie ulega wątpliwości, iż rosnący udział robotów w procesach produkcyjnych przekłada się na większe prawdopodobieństwo ich skomplikowania. Prace realizowane przez manipulatory mogą być bardzo złożone, prowadzone w niezbyt komfortowych warunkach lub wymagać żmudnego powtarzania danego ruchu. Roboty stają się również siłą napędową rozwoju i stopnia zaawansowania oprzyrządowania.

Zaawansowana instalacja – proste programowanie

Bardzo dobrym przykładem zrobotyzowanego stanowiska, wyposażonego w zaawansowane narzędzia i akcesoria, jest aplikacja z sześcioosiowym robotem przemysłowym, którego elementem jest innowacyjna głowica frezująca. Dodatkowym atutem instalacji jest automatyczna wymiana narzędzi skrawających. Takie stanowisko ma w swoim laboratorium robotowym Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP. Na instalację składają się potężny sześcioosiowy robot przemysłowy firmy KUKA – model KR500 o imponującym udźwigu 500 kg – posadowiony na torze jezdnym, stanowiącym dodatkową oś robota. Robot jest ponadto wyposażony w pakiet technologiczny KUKA.CNC, który umożliwia uruchamianie programów NC bezpośrednio w układzie sterowania robotem KUKA KRC4. Z kolei przy użyciu systemu CAD/CAM mogą być one przetwarzane, programowane off-line, bez wcześniejszego przekształcenia na programy KRL (KUKA Robot Language). Tak przygotowany program może już być realizowany przez robota.

Stanowisko umożliwia obróbkę skrawaniem przedmiotów o bardzo dużych – jak dla procesu obróbki ubytkowej – wymiarach. Tor jezdny o długości ruchu roboczego 5 m oraz robot o zasięgu 2,8 m pozwalają uzyskać około 25 m3 przestrzeni roboczej. Skrawane przedmioty mogą być wykonane z materiałów o różnej gęstości właściwej – począwszy od materiałów miękkich typu pianka czy drewno, przez metale miękkie, aluminium, miedź, aż po materiały twarde typu stal, kamień itp.

Programy obróbkowe generowane są przez oprogramowanie CAM, które uwzględnia kinematykę przemysłowego robota sześcioosiowego oraz dostępne narzędzia, które powinny uwzględniać odpowiednie technologie obróbki. Dodatkowo oprogramowanie umożliwia symulację procesu z bardzo funkcjonalną wizualizacją toru ruchu narzędzia i detekcją jego ewentualnej kolizji z przedmiotem obrabianym. Tak przygotowane programy przesyłane są do kontrolera robota.

Mniejsze ryzyko dzięki symulacji

Przy frezowaniu z wykorzystaniem manipulatora sześcioosiowego niezbędne jest posiadanie symulatora obróbki. To nieodzowne narzędzie umożliwia wizualizację procesu obróbki przed uruchomieniem programu na robocie. Zastosowanie takiego oprogramowania pozwala przede wszystkim przewidzieć ewentualne kolizje narzędzia z przedmiotem obrabianym czy kolizje manipulatora z otoczeniem, a także umożliwia obliczenie pozycji i orientacji poszczególnych przegubów manipulatora względem siebie. Jest to niezwykle istotne z punktu widzenia ciągłości wykonywania programowanego procesu obróbki i zachowania istotnych parametrów technologicznych w toku obróbki skrawaniem, takich jak prędkość skrawania, posuw czy głębokość wejścia narzędzia. Nagła zmiana kierunku lub niekontrolowane przyspieszenie mogą prowadzić do uszkodzenia obrabianego detalu, narzędzia obrabiającego, a w skrajnych przypadkach nawet maszyny – w tym przypadku ramienia robota.

Z tego względu istotne jest określenie, czy w czasie programowanej obróbki robot będzie zmuszony przyjmować pozycje, w których zbliżał się będzie do limitów ruchu dla poszczególnych osi lub konieczne będą przejścia przez punkty osobliwe robota. W przypadku prac robota w pobliżu limitów ruchu poszczególnych osi manipulatora istnieje ryzyko zatrzymania procesu obróbki z powodu występujących przeciążeń. Natomiast w chwili, gdy trajektoria narzędzia wymaga przejścia przez punkt osobliwy manipulatora może wystąpić nieoczekiwane przyspieszenie lub spowolnienie ruchu narzędzia obróbczego, a także niepożądana zmiana kierunku ruchu ramienia robota. Może to być proces bardzo dynamiczny, który spowoduje uszkodzenie obrabianego przedmiotu czy narzędzia.

Wiele opcji

Opisane stanowisko może również służyć jako platforma badawcza dla nowych technologii, przenoszenia, łączenia (spawanie, klejenie, symulacje dokowania), cięcia (laser, waterjet), obróbki ubytkowej oraz innych technologii stosowanych w szeroko pojętej robotyzacji przemysłu.

Zapraszamy do współpracy. Oferujemy możliwość wykonania w naszym laboratorium testów z wykorzystaniem robota frezującego.

źródło: Automatyka 1-2/2018