Roboti se stávají přesnými nástroji

Roboti jsou všestrannými prvky moderní výroby — dokud se nesetkají s pevnou ocelí nebo složitými frézovacími cestami. Tehdy začíná velký třes. Protože to, co standardní průmyslové roboty nabízejí v flexibilitě, postrádají tuhost. Právě zde přichází společný vývoj společností Siemens a Fraunhofer Institute for Manufacturing Technology and Advanced Materials (IFAM) ve Stade: nový hybridní pohon, který doslova dodává robotům novou sílu — aniž by obětovala přesnost. Vývoj získal Stephan Hansen a Tobias Hamann z Fraunhofer IFAM a Svena Tauchmanna a Davida Bitterolfa ze společnosti Siemens letošního ocenění Inventor of the Year v kategorii „Otevřená inovace“. David Bitterolf vysvětluje nápad svým spoluvynálezcům

Spolupráce je výhra pro přesnost

Koncept je založen na kombinaci dvou zásadně odlišných typů pohonů: přímé pohony pracují s vysokou přesností a rychlostí, ale při použití jako jediný hnací systém by se staly příliš těžkými a příliš drahými. Nepřímé pohony jsou robustní a výkonné, ale méně citlivé. Inteligentní kombinací obou systémů do jediného hnacího ústrojí hybridní pohon je vytvořen, který nabízí to nejlepší z obou. Výsledkem je robot, který zůstává stabilní a má nízké vibrace i při vysokých rychlostech posuvu — čímž se blíží přesnosti klasických obráběcích strojů.

Čtyři mysli, jedna myšlenka

Tuto inovaci umožnila společná odbornost čtyř výzkumných pracovníků z průmyslu a vědy. Zatímco Hansen a Hamann poskytli vědecké základy a řídicí logiku, Tauchmann a Bitterolf přispěli roky průmyslových a aplikačních znalostí v robotice. Společnosti Siemens a Fraunhofer se dlouhodobě těší důvěryhodnému partnerství a spolupracují na společných projektech, z nichž některé jsou financovány z veřejných zdrojů. To umožňuje oběma stranám spojit své zdroje. „Máme také dobrou chemii na osobní úrovni a vytváříme pracovní prostředí, ve kterém můžeme rychle vyzkoušet a implementovat nové nápady,“ vysvětluje Tauchmann.

Sven Tauchmann (Siemens Digital Industries Motion Control, Bezpečnost a Uživatelská technologie)

Kde se aditiva setkává se subtraktivní — dva procesy, jeden robot

Tento vynález umožňuje robotu pracovat jak aditivně (přidávání materiálu), tak subtraktivně (odstraňování materiálu) - jinými slovy, máme 3D tisk a frézování tvrdých materiálů, jako je ocel, v jednom systému. Komponenta je vytvořena vrstva po vrstvě a poté odborně upravována bez nutnosti opětovného upínání nebo výměny strojů. Nakonec se robot stane jakýmsi švýcarským armádním nožem pro výrobu - v závislosti na úkolu může tisknout, frézovat nebo opravovat, „vysvětluje David Bitterolf. To nejen šetří čas, energii a náklady, ale také prostor ve výrobě. Zároveň se procesy stávají flexibilnějšími a udržitelnějšími, což je důležitý krok směrem k výrobním systémům účinně využívajícím zdroje.

David Bitterolf (Siemens Digital Industries Motion Control, Mechatronic Support)

Od laboratoře k aplikaci

Inovace již dlouho opustila fázi výzkumu a je již testována v počátečních pilotních projektech s průmyslovými partnery. Hlavním cílem je ukázat, že roboti s novým pohonem mohou spolehlivě sledovat cesty i při náročných obráběcích úkolech. To otevírá nový potenciál pro malé a střední podniky - díky kompaktnějším a efektivnějším výrobním buňkám lze procesy přehodnotit nebo uvolnit nevyužitý potenciál automatizace. Jedním z příkladů je sjednocení aditivních a subtraktivních procesů v rámci jedné robotické buňky.

Stephan Hansen (Fraunhofer IFAM Stade, Automatizace a výrobní inženýrství)

Co řídí vývojáře

„Problémy zákazníků v reálném životě jsou nejlepší inspirací pro nové nápady,“ říká Bitterolf. Pro Tauchmanna je týmový duch rozhodující. „Pokud se na hřišti dobře koordinujete, vstřelíte nejlepší góly.“ Hansen si cení zejména kombinace výzkumu a výchovy mladých talentů: „Mentorování mladých kolegů po několik let a společné sledování výsledků je neuvěřitelně motivující.“ A pro Hamanna cena splňuje dětský sen: „Vynálezce není povolání, o které se můžete ucházet. Je to atribut, který můžete vydělat a nosit s hrdostí, „vysvětluje.

Tobias Hamann (Fraunhofer IFAM Stade, Automatizace a výrobní inženýrství)

Pohled do budoucna

Nová architektura pohonu otevírá průkopnické možnosti v řízení osy robota. Partneři v současné době pracují na optimalizaci algoritmu a zkoumání toho, jak lze hybridní princip přenést do jiných tříd strojů. Cílem je nová generace průmyslových robotů, které kombinují maximální přesnost dráhy s přesností, všestranností a udržitelností ve frézovacích a aplikačních procesech — příklad toho, jak úzká spolupráce mezi výzkumem a průmyslem posouvá technologické hranice.

Robot v akci

Výzkumné aktivity Fraunhofer IFAM

Další informace k produktu 'Run MyRobot /Direct Control' (včetně kontaktního formuláře) naleznete