Valóban el lehet érni a pormentes robotgravírozást? Egy egyetemi hallgató RoboDK-t és egy egyedi effektort használt robotmaráshoz anélkül, hogy faforgácsot kapott volna az egész műhelyben. Íme, hogyan csinálták.
A gravírozás egyre népszerűbb feladat a gyártásban. A testreszabás egyre inkább a szabványossá válik számos különböző termék esetében, és a gravírozás lehetővé teszi a gyártók számára, hogy könnyen egyedi logókat és mintákat adhassanak termékeikhez. A robotgravírozás egy egyszerű módja annak, hogy nagyon kevés plusz munkával növelje a termék értékét.
Egy német egyetem egyik hallgatója kidolgozott egy rendszert a fa gravírozására robotmarás és egy együttműködő robot segítségével a RoboDK-ban. Ami különösen érdekes ebben a projektben, az az, hogy tartalmaz egy speciális vég effektort, hogy elkerülje a túl sok por és faforgács keletkezését.
Bemutatkozik… Jan Gosedopp
A projektet néhány évvel ezelőtt Jan Gosedopp hallgató dolgozta ki a németországi Hamm-Lippstadt Alkalmazott Tudományegyetemen végzett mérnöki diplomájának részeként.
Azért írunk most a projektjéről, mert úgy tűnik, a robotgravírozás nagyon népszerű lesz a közeljövőben. Például a Universal Robots gyártó cégnél valaki nemrégiben megemlítette, hogy azon gondolkodnak, hogy fagravírozással egészítsék ki az együttműködő robotalkalmazások egyre bővülő listáját.
Gosedopp projektje egy Univerzális Robot programozásából és egy egyedi gravírozási vég-effektor kifejlesztéséből állt, amely el tudja távolítani a port.
Hogyan történik a fagravírozás általában
Mint sok megmunkálási műveletnél, az autonóm gravírozás hagyományos módja egy dedikált CNC gép.
Ezeket a gépeket könnyű megtalálni, és sok versengő lehetőség van a piacon. Általában azonban rugalmatlanok – minden modell csak egy adott típusú gravírozáshoz alkalmas. Ha másik gravírozási eljárásra szeretne váltani, előfordulhat, hogy teljesen más gépet kell vásárolnia.
CNC gravírozó programozása
Ennek a hagyományos gravírozásnak az egyik kihívása a programozás. Ahogy James Hamilton CNC-szakértő mondja „Egy CNC gép csak annyira jó, mint a szoftvere. És nem minden szoftver egyforma.” Elmagyarázza, hogy a használt szoftver valóban korlátozhatja a gépe képességeit.
Egyes CNC-szoftverek például csak 2,5D-s marást képesek elérni. Ez jó gravírozáshoz, ahol általában csak egy 2 dimenziós formát akarunk marni az anyag felületébe. Ez azonban korlátozóvá válik, ha valaha is több 3-dimenziós alakzat felé szeretne haladni.
Gosedopp 2,5D-s forgógravírozást alkalmazott, amely magában foglalja a forgó maró- vagy marószerszámot, hogy vékony hornyokat vágjon a fába.
Mi az a robotgravírozás?
Jan Gosedopp azt a megközelítést választotta, hogy elkerülte a CNC-gép használatát. Ehelyett egy robotot választott, különösen az Universal Robots UR10-ét.
A CNC gépekhez képest a robotok nagyon rugalmasak. Valójában egyetlen robot használható szinte bármilyen típusú gravírozási folyamathoz… és még több feladathoz. Csak egy másik eszközt kell adni a robotnak, amit a megfelelő robotprogramozó szoftverrel nagyon könnyű megtenni.
Programozás Robot Gravírozás
A programozáshoz Gosedopp a RoboDK használatát választotta. Ez a választás segített neki elkerülni a hagyományos CNC gépeknél előforduló lehetséges programozási problémákat.
A RoboDK dedikált robotmaró varázslójával könnyen megvalósítható a 2,5D-s gravírozás, amelyre szüksége volt, és megadja neki a lehetőséget, hogy 3D-s marást is alkalmazzon pontosan ugyanazzal a beállítással, ha szüksége van rá.
Egyedi szerszám pormentes gravírozáshoz
Jan Gosedopp projektjének egyik fő fejlesztése a robotgravírozáshoz egyedileg épített végeffektor volt.
Érdekes tulajdonsága ennek az eszköznek, hogy olyan elemeket tartalmazott, amelyek eltávolítják a port és a faforgácsot a munkadarabról a művelet során, ami lehetővé tette a tiszta munkakörnyezetet.
Fontos tényezők a robotgravírozó szerszámhoz
Diplomamunkája keretében 2 különböző végeffektor-tervet értékelt, és a feladatra való alkalmasság alapján a legjobbat választotta.
Két tervét a következő kategóriák alapján értékelte:
- Kompatibilitás az UR3/UR10-el
- A maróorsó rögzítésének képessége
- Kompatibilitás az extrakcióval
- Pontos központosítás és igazítás
- Maróorsó egy síkban robotkarimával
- Oldalsó menetek rögzítéshez
- Kis szerszámterület
- Alacsony gyártási költségek
A két dizájn meglehetősen hasonló volt, és a legtöbb kategóriában pontosan ugyanazt értékelték. Az egyetlen két különbség a kivitelek között a maróorsó rögzítésének módjában és a szerszámnak a robotperemen való elhelyezésében volt.
Végül a két tényező, amely meghatározta a tervezést, az alacsonyabb gyártási költségek és az oldalsó menetek kiegészítése volt az extra rögzítéshez.
Biztonság
Az ilyen típusú eszközök fő szempontja a biztonság. A használt robot kollaboratív robot volt, így saját biztonsági funkciói voltak. Az egyedi eszközök azonban további biztonsági problémákat okozhatnak.
Gosedopp a biztonság két aspektusára összpontosított:
- Repülő tárgyak veszélye — A faforgács és a por könnyen elszállhat a gravírozási műveletből, és károsíthatja az embert. Ennek leküzdésére egy kefét helyezett a szerszám köré a repülő faforgács felfogására, és egy porszívót a por elszívására.
- Veszély, ha emberek lépnek be a maróorsó munkaterületére — Bár maguk az együttműködő robotok általában biztonságosak, ez nem jelenti azt, hogy az eszközeik biztonságosak. A forgó gravírozószerszám kárt okozhat az emberben, ha például a keze akadályba ütközik. A szerszám körüli kefe bizonyos mértékig segít elkerülni ezt. Gosedopp azonban úgy érezte, hogy további biztonságra van szükség, ezért hozzáadott egy biztonsági üvegtáblát és egy lézerszkennert.
A végső terv
A két terv értékelése után Gosedopp elérkezett a robotgravírozó végeffektor végső tervéhez. A következő összetevőket tartalmazta:
- Marófej — a munkadarabok marására szolgáló szerszám „üzleti célja”.
- Robot kar — az UR10 kollaboratív robot.
- PC — a programot a RoboDK-ban generálták és egy robotprogramba exportálták.
- Vezérlő doboz — jelfeldolgozást végzett és a RoboDK által készített robotprogramot futtatta.
- Vákuum — elvégezte a por és forgács elszívását.
- Biztonsági rendszer – lézerszkennerrel észlelték, ha valaki belép a munkaterületre, és megállította a robotot.