Инструменты для роботов

В последнее десятилетие наблюдается значительный рост промышленной робототизации, особенно в нетрадиционных и прикладных отраслях. Автоматизация процветает, в частности, в литейном производстве: там, где когда-то роботы были низведены до простых задач перемещения, теперь их использование расширяется до настоящих технологических решений, таких как обрезка, подготовка кромок, шлифовка, полировка. Партнер компании Пумори-северо-запад разработчик решений по автоматизации компания SIR много лет участвует в развитии этого сектора, поставляя современные решения для чугунолитейных и алюминиевых заводов, а также на предприятия по переработке латуни и других сплавов. В этих случаях требуется не просто проектировать роботизированный комплекс, но и запрограммировать его применительно к условиям завода: чтобы автоматизация была успешной, нужно обладать знаниями о механической обработке и применяемых инструментах. Этот последний фактор имеет решающее значение для достижения требуемого качества. Работа ведется в тесном контакте с конечным заказчиком, потому что чрезвычайно важно выбрать инструменты и правильно их применять с роботами.

АЛМАЗ И ПОЛИМЕРЫ

Накопленный за двадцать лет опыт в области роботизированной финишной обработки дают SIR познания в отношении оснастки. В настоящее время, в зависимости от выполняемых действий и обрабатываемого материала, комплексы SIR оснащаются

алмазными и полимерными кругами,
алмазными дисками,
дисковыми или ленточными пилами,
твердосплавными или керамическими торцовыми фрезами,
щетками,
шлифовальными лентами и шлифовальными кругами из сизаля и хлопка.

Полимерные круги обычно используются для удаления большого количества материала или для обработки особо твердых специальных сталей с высоким содержанием хрома. Они недороги, но имеют ряд недостатков, которые необходимо учитывать при проектировании и применении роботизированной системы: во-первых, диаметр колеса изменяется на протяжении всего процесса, поэтому инструмент требует постоянного обновления, с учетом изменения его профиля. Манипуляции с деталями, контактирующими с колесом, также требуют особой осторожности, так как любые ошибки программирования или перемещения, вызывающие столкновения с инструментом, могут привести к поломкам и ударам, опасным как для оборудования, так и для оператора, если таковой присутствует.
Алмазные диски не подвержены этой проблеме и имеют более длительный срок службы, как правило, в четыре раза больше, чем у полимерных дисков. Поскольку их диаметр и профиль неизменны, то обновление не требуется, и это является ключом к успеху алмазных кругов в роботизированных применениях, поскольку системе не нужны инструменты и оборудование для восстановления профиля и постоянной коррекции программы обработки. Однако алмазные круги могут применяться только при обработке нетвердых материалов, а также для удаления малых и средних заусенцев.

Таким образом, существует два главных вида использования, и выбор между полимером или алмазом зависит от типа и количества удаляемого материала. Как и режущие диски, шлифовальные круги, независимо от их типа, должны использоваться с правильными параметрами обработки, особенно с частотой вращения и скоростью подачи роботом.

ПРИМЕНЕНИЕ

Для более четкого понимания того, как шлифовальные круги и другие инструменты используются в системах SIR, необходимо внимательно рассмотреть компоновку одного из типовых комплексов.
В большинстве установок деталь позиционируется шарнирным роботом и обрабатывается инструментами, установленными внутри ее рабочей зоны. Конфигурации такого рода более рациональны и обеспечивают более высокую производительность, чем компоновки, в которых деталь монтируется на фиксированной станции, а инструменты находятся в руке робота, поскольку деталь может быть взята и обработана сразу, без необходимости промежуточного размещения и смены патрона. Все стороны детали могут быть обработаны с помощью сменных захватов, а переход от одного инструмента к другому происходит очень быстро с сокращением времени пассивной обработки. Поскольку деталь удерживается роботом, нет необходимости в сложном оборудовании для ее опоры и поворота для ориентации нужной грани для обработки; все это снижает стоимость и время резки, в том числе при изменении типа детали.
Кроме того, если они не установлены на роботе, инструменты могут быть очень больших размеров и вращаться с исключительно высокими скоростями без приложения чрезмерных динамических нагрузок к самому роботу. Очевидно, что такая компоновка обеспечивает большую гибкость при меньшем времени цикла и более высоком качестве, более повторяемой механической обработке.
Однако SIR пошел еще дальше, внедрив решение, заменившее традиционное радиальное расположение инструментов в рабочей зоне робота. Профилированные системы обрезки, шлифовки и отделки, обычно используемые для обработки чугуна и алюминия, имеют выступающий модуль, помогающий роботу в процессе обработки. Недавно запатентованный, он состоит из универсального обрабатывающего устройства, настроенного под индивидуальные потребности, находится на вращающейся на оси, управляемой самим роботом. Модуль способен принимать четыре сменные станции с последовательными инструментами в рабочей зоне, обращенной к роботу, и доступен в стандартных конфигурациях для применения в чугунной и алюминиевой промышленности.

В первом случае, например, модуль совмещает шлифовальную машину и режущий диск с осевой компенсацией, с 2 фрезерными агрегатами с разнонаправленной компенсацией.
Каждая станция может принимать один или два шпинделя с возможным наклоном до 90° для обрезки.
Для обработки алюминия модуль оснащен дисковой или ленточной пилой, одним или двумя вертикальными ленточнопильными станками с маятниковой компенсацией, а также фрезой или пневматическим шпинделем с радиальной компенсацией. Эта компактная планировка (пространство 34-45м2) идет рука об руку с простым внутренним доступом и очисткой, с высоким качеством рабочей среды: система удаления предотвращает накопление опасной пыли, способной вызвать пожары или взрывы, особенно при обработке алюминия или магния.
Далее, вокруг самого робота установлены различные системы, основная из которых воспроизводит работу квалифицированного шлифовщика.
Они могут включать стандартный стол подачи с универсальными гнездами готовых/загружаемых деталей, местоположение которых определяется новой запатентованной системой VistaVision ®.
Готовые изделия выгружаются в бункеры, стоящие на втором поворотном столе, или с помощью разгрузочной ленты.
Захваты в комплекте с автоматическими модулями подбора/разгрузки размещены в новом концептуальном магазине, в то время как станции смены и дополнительные системы зрения также могут быть добавлены, чтобы дать этой небольшой фабрике-внутри-фабрики еще лучшую производственную логистику.
И последнее, но не менее важное: если используются полимерные колеса, то система оснащена автоматическими системами обновления колес, специально разработанными и построенными SIR для восстановления колеса до правильной геометрии. Так как форма колеса изменяется, координаты робота в различных запрограммированных точках должны быть автоматически скорректированы.

АЛЬТЕРНАТИВНАЯ КОНФИГУРАЦИЯ
Хотя профильная система является идеальным решением, существует альтернатива, которая, однако, гораздо меньше используется. В ней инструменты управляются роботом, когда заготовка находится в фиксированном положении или установлена на специальных вращающихся/ наклонных приспособлениях; системы такого рода имеют более высокие общие затраты на цикл и более длительное время обработки.
Очевидно, что, поскольку они установлены на роботе, инструменты не могут быть чрезмерно большими, также существуют ограничения на их просадку, поэтому шлифовальных кругов следует избегать в пользу режущих дисков малого диаметра, ленточных шлифовальных машин. Системы SIR, построенные с этой конфигурацией, используют инструменты с автоматическими модулями подключения/разгрузки, размещенными в магазинах. Сами электрические шпиндели оснащены автоматическими системами смены инструмента с коротким временем запуска для минимизации общего времени цикла. Очевидно, что решения с инструментами в руке робота предпочтительнее только при обработке очень больших, тяжелых деталей или предметов, которые проблематично захватить.
Но существует ли третья конфигурация, способная объединить преимущества обоих решений? Ответ - да, и SIR уже построил и запатентовал его. Она включает в себя модульный блок, способный использовать десятки различных инструментов, которые могут быть автоматически заменены в периоды, когда робот занят механической обработкой, в ответ как на изменение типа детали, так и на износ инструмента. Таким образом, эта идея обеспечивает исключительную гибкость и открывает новые горизонты развития для автоматизации литейного производства.

ВАЖНОСТЬ КОМПЕНСАЦИИ

Как уже упоминалось, инструменты, используемые в системах SIR, оснащены пассивными механическими компенсирующими устройствами - таким образом, проблема гибкости внутри производственных партий устраняется добавлением инструментов, способных адаптироваться к профилям с отклонениями от номинальной формы. В основном неподвижные или подвижные обрабатывающие узлы имеют степени свободы, которые позволяют им поддерживать контактное усилие между инструментом и деталью постоянным, даже если толщина припуска на обработку изменяется. Постоянная сила на контактной поверхности увеличивает удельное давление, когда инструмент сталкивается с нерегулярными выступающими частями, такими как заусенцы или выступы штампового соединения, придавая ему дополнительную мощность, необходимую для их полного удаления. Эти устройства позволяют достичь высокого качества и превосходной воспроизводимости даже при ошибках литья и прессования, переменных размерах заусенцев и неточном программировании. Компенсация - это ключ к технологическим применениям: высококачественная обрезка, шлифовка и полировка невозможны с помощью жестко удерживаемого инструмента. Как правило, однонаправленная, прямоугольная двунаправленная или всенаправленная пассивная компенсация позволяет автоматически управлять контактной силой с помощью программы робота, обеспечивая постоянную адаптацию даже при различных режимах обработки. Кроме того, в системах SIR последнего поколения используется активная компенсация со специальными датчиками, установленными на роботе для измерения интенсивности и направления сил, присутствующих при механической обработке.

КОМПЛЕКСНЫЙ ПОДХОД

Чтобы наилучшим образом использовать потенциал инструментов, система должна быть запрограммирована как можно точнее.

Подход робота к шлифовальным кругам должен быть безопасным и правильным, чтобы избежать риска повреждения инструмента или выброса искр очень высокой температуры в сторону робота, что потенциально может привести к возгоранию проводки и ламп.
При использовании режущих дисков подход должен быть рассчитан таким образом, чтобы вес детали или подающей головки способствовал открыванию производимого разреза.
Эти простые меры помогают сделать безопасным процесс механической обработки, так как компенсация не обеспечивает всю чувствительность, если не применяются четко определенные правила.
Чтобы быть точным, программа обработки выстраивается вокруг идеальной заготовки. Для этого SIR оснащает свои технологические системы виртуальным моделированием и автономными программными средствами, основанными на 3D-математической модели деталей.
Эти системы позволяют точно программировать роботы, не выходя из офиса, без остановки реального производства, с предварительным оповещением о критических характеристиках и экономией времени запуска. Проблемы выравнивания реальной и виртуальной обработки, обусловленные геометрией и изменяемостью деталей и позиций комплектации решаются с помощью контактных датчиков внутри системы или благодаря трехмерной синхронизации vistavision ®, которая обеспечивает быструю окончательную настройку программы.

SIR предлагает широкое видение, в котором достижение постоянного, воспроизводимого высокого качества результата требует правильного использования специально подобранных инструментов, которым помогают операционные устройства, режимы и стратегии.

Источник: SIR Soluzioni Industriali Robotizzate

Возврат к списку