Roboteista tulee tarkkuustyökaluja

Robotit ovat nykyaikaisen valmistuksen monipuolisia tekijöitä - kunnes ne kohtaavat kiinteää terästä tai monimutkaisia jyrsintäpolkuja. Silloin alkaa iso vapina. Koska tavalliset teollisuusrobotit tarjoavat joustavuutta, niiltä puuttuu jäykkyys. Siemensin ja Fraunhoferin Institute for Manufacturing Technology and Advanced Materials (IFAM) on kehitetty yhdessä Stade: uusi hybridimoottori, joka kirjaimellisesti antaa roboteille uutta tehoa — tarkkuudesta tinkimättä. Kehitys on ansainnut Stephan Hansenin ja Tobias Hamannin Fraunhofer IFAMista sekä Sven Tauchmannin ja David Bitterolfin Siemensin vuoden keksijä -palkinnon ”Open Innovation” -kategoriassa.David Bitterolf selittää idean keksijöilleen

Yhteistyö on tarkkuuden voitto

Konsepti perustuu kahden pohjimmiltaan erilaisen taajuusmuuttajan yhdistämiseen: suoravaihtimet toimivat suurella tarkkuudella ja nopeudella, mutta muuttuisivat liian raskaiksi ja liian kalliiksi, jos niitä käytetään ainoana käyttöjärjestelmänä. Epäsuorat asemat ovat vankkoja ja tehokkaita, mutta vähemmän herkkiä. Yhdistämällä molemmat järjestelmät älykkäästi yhteen voimansiirtoon hybridikäyttö on luotu, joka tarjoaa molempien parhaat puolet. Tuloksena on robotti, joka pysyy vakaana ja värähtelee matalalla jopa suurilla syöttönopeuksilla — mikä lähestyy perinteisten työstökoneiden tarkkuutta.

Neljä mieltä, yksi ajatus

Neljän teollisuuden ja tieteen tutkijan yhteinen asiantuntemus mahdollisti tämän innovaation. Vaikka Hansen ja Hamann tarjosivat tieteellisen perustan ja ohjauslogiikan, Tauchmann ja Bitterolf antoivat vuosien teollisuus- ja sovellustietämystä robotiikassa. Siemens ja Fraunhofer ovat pitkään nauttineet luottamuksellisesta kumppanuudesta ja tehneet yhteistyötä yhteisissä hankkeissa, joista osa on julkisesti rahoitettua. Tämä antaa molemmille osapuolille mahdollisuuden yhdistää voimavaransa. ”Meillä on myös hyvä kemia henkilökohtaisella tasolla, mikä luo työympäristön, jossa voimme kokeilla ja toteuttaa uusia ideoita nopeasti”, Tauchmann selittää.

Sven Tauchmann (Siemens Digital Industries liikkeen ohjaus, turvallisuus ja käyttötekniikka)

Kun additiivinen kohtaa subtraktiivin — kaksi prosessia, yksi robotti

Tämän keksinnön avulla robotti voi työskennellä sekä additiivisesti (lisäämällä materiaalia) että subtraktisesti (materiaalin poistaminen) - toisin sanoen meillä on 3D-tulostus ja kovien materiaalien, kuten teräksen, jyrsintä yhdessä järjestelmässä. Komponentti luodaan kerros kerrallaan ja viimeistellään sitten asiantuntevasti ilman tarvetta puristaa tai vaihtaa koneita. Viime kädessä robotista tulee eräänlainen Sveitsin armeijan veitsi valmistukseen - tehtävästä riippuen se voi tulostaa, myllyttää tai korjata”, David Bitterolf selittää. Tämä säästää aikaa, energiaa ja kustannuksia, mutta myös tilaa valmistuksessa. Samalla prosessit muuttuvat joustavammiksi ja kestävämmiksi, mikä on tärkeä askel kohti resurssitehokkaita tuotantojärjestelmiä.

David Bitterolf (Siemens Digital Industries -liikeohjaus, Mechatronic Support)

Laboratoriosta sovellukseen

Innovaatio on jo pitkään poistunut tutkimusvaiheesta, ja sitä testataan jo ensimmäisissä pilottihankkeissa teollisuuskumppaneiden kanssa. Päätavoitteena on osoittaa, että uudella voimansiirrolla varustetut robotit voivat luotettavasti seurata polkuja vaativissakin koneistustehtävissä. Tämä avaa uusia mahdollisuuksia pienille ja keskisuurille yrityksille - pienempien ja tehokkaampien valmistussolujen avulla prosesseja voidaan miettiä uudelleen tai hyödyntää hyödyntämätöntä automaatiopotentiaalia. Yksi esimerkki on additiivisten ja subtraktiivisten prosessien yhdistäminen yhdessä robottisolussa.

Stephan Hansen (Fraunhofer IFAM Stade, automaatio- ja tuotantotekniikka)

Mikä ajaa kehittäjiä

”Tosielämän asiakasongelmat ovat paras inspiraatio uusille ideoille”, Bitterolf sanoo. Tauchmannille joukkuehenki on ratkaisevan tärkeä. ”Jos koordinoit hyvin kentällä, teet parhaat maalit.” Hansen arvostaa erityisesti tutkimuksen tekemistä ja nuorten kykyjen vaalimista: ”Nuorten kollegoiden mentorointi useiden vuosien ajan ja tulosten näkeminen yhdessä on uskomattoman motivoivaa.” Ja Hamannille palkinto täyttää lapsuuden unelman: ”Keksijä ei ole ammatti, johon voi hakea. Se on ominaisuus, jonka voit ansaita ja käyttää ylpeydellä”, hän selittää.

Tobias Hamann (Fraunhofer IFAM Stade, automaatio- ja tuotantotekniikka)

Katse eteenpäin

Uusi käyttöarkkitehtuuri avaa uraauurtavia mahdollisuuksia robottiakselin ohjauksessa. Kumppanit työskentelevät parhaillaan algoritmin optimoimiseksi ja selvittämässä, miten hybridiperiaate voidaan siirtää muihin koneluokkiin. Tavoitteena on uuden sukupolven teollisuusrobotit, jotka yhdistävät maksimaalisen polun tarkkuuden tarkkuuteen, monipuolisuuteen ja kestävyyteen jyrsintä- ja sovellusprosesseissa — esimerkki siitä, kuinka tiivis yhteistyö tutkimuksen ja teollisuuden välillä ylittää teknologisia rajoja.

Robotti toiminnassa

Fraunhofer IFAM:n tutkimustoiminta

Lisätietoja tuotteesta 'Run MyRobot /Direct Control' (mukaan lukien yhteydenottolomake) löytyy