Ny kinematik til tilpasset, fræsning med høj præcision

Producenter skal generelt tilbyde produkter af høj kvalitet til lave priser for at forblive konkurrencedygtige. Tre Fraunhofer-institutter arbejder derfor på den næste generation af industrielle robotter, som vil lette omkostningseffektive produktionsprocesser. Forskerne fokuserer på at udvikle en ny kinematik til fræsning af lette materialer, metaller, og stål. Målet:at opnå en produktionstolerance på kun 0,1 millimeter over hele robotarbejdsområdet startende med den allerførste komponent.

Flere og flere forbrugere kræver specialfremstillede, tilpassede produkter. Morgendagens produktionsfaciliteter skal være effektive og alsidige, hvis de håber at opfylde stadig strengere krav og hver enkelt kundes særlige behov - alt imens de mestrer presset med stigende omkostninger. Højpræcisionsværktøjsmaskiner, der giver en bestemt geometrisk form til emner, forbliver den foretrukne løsning. Konventionelle industrirobotter har simpelthen ikke været i stand til, på grund af deres utilstrækkelige præcision, at erstatte sådanne værktøjsmaskiner. Især udfordrende er det at bruge robotter til fræsning. Primært på grund af gearene, lav robotstivhed afbøjer værktøjet - hvilket reducerer dets appel til brug. Ja, produktionspersonale skal overholde ekstremt stramme produktionstolerancer hver gang de bearbejder lette materialer, såsom aluminium eller kulfiberforstærket plast (CFRP), såvel som metaller, og stål.

Tilpasset produktion, selv for en batchstørrelse på en

Forskere, der arbejder med Fraunhofers fælles "Flexmatik 4.1" fælles forskningsprojekt (se venligst boks), udvikler en industriel robot designet til højpræcisionsfræsning af lette materialer. Projektpartnerne er Fraunhofer Institutes for Production Systems and Design Technology IPK, til fremstillingsteknologi og avancerede materialer IFAM, og for strukturel holdbarhed og systempålidelighed LBF. Forskerne skal revidere kinematikken, hvis robotten skal vise sig at være en succes. Sascha Reinkober, afdelingsleder hos Fraunhofer IPK, forklarer:"Vi konstruerer en kinematisk kæde med flere akser, der er specielt designet til kontinuerlige sti-processer." Robotten fortsætter fra punkt A til punkt B i komponenten, der bearbejdes ved at krydse en lineær enhed, en slags skinne. "De systemsimuleringer, vi gennemførte i designfasen, indikerer, at vi kan nå et præcisionsmål på plus/minus 0,1 millimeter. Dette vil være muligt fra den allerførste komponent, på trods af proceskræfterne, der virker på det. Producenter kan derfor tilpasse produktionen, selv for en batchstørrelse på kun en enhed, siger Jan Hansmann, projektleder hos Fraunhofer LBF. "Under eksponering af proceskræfter, robotten vil afvige langt mindre fra sin programmerede målsti. Robotten kan følgelig bore et hul på komponentens tilsigtede sted med langt større præcision, for eksempel."

For at sikre høj præcision, forskerteamet udvikler et nyt drivkoncept for individuelle akser. Der bruges delvist direkte drev, som er betydeligt stivere under drift end nutidens højteknologiske gear. Og en ny klimastyringsstrategi minimerer upræcision på grund af temperatursvingninger. Robotten er også udstyret med en cnc -kontrol til værktøjsmaskiner. Sidst men ikke mindst, den nye Flexmatik har et aktivt vibrationsstyringssystem.

Den ny designet robot giver vigtige fordele i forhold til værktøjsmaskiner:anskaffelsesomkostningerne falder med så meget som en faktor 10 og energiforbruget med så meget som en faktor 15. Takket være sin lineære enhed, Flexmatik udviser et arbejdsområde på niveau med store portalfræsemaskiner - og bedre tilgængelighed. Sammenlignet med en portalfræsemaskine, Flexmatik kræver ikke et specielt tungt fundament. Dette holder byggeomkostningerne lavere og giver brugerne fleksibilitet i opsætningen. Fraunhofer -forskere ønsker at færdiggøre en funktionel prototype inden udgangen af ​​2018.

Deres innovative fræserobot kan håndtere en bred vifte af applikationer - herunder bearbejdning af store CFRP -strukturer som f.eks. Skrog, fræsning af komponenter til gasturbiner, og omkonturering af presseværktøjer. "Flexmatik er et velegnet valg til mange applikationer i praktisk talt alle sektorer, der bruger værktøjsmaskiner. Men det handler ikke om at udskifte værktøjsmaskiner. Flexmatik kan i stedet være en nyttig tilføjelse, der deler arbejdsbyrder. Det ultimative mål er at gøre produktionsprocesser mere omkostnings- effektiv, "understreger Sven Philipp von Stürmer, projektleder hos Fraunhofer IFAM.