Roboty sa stávajú presnými nástrojmi

Roboty sú všestrannými prvkami modernej výroby — až kým sa nestretnú s pevnou oceľou alebo zložitými frézovacími dráhami. Vtedy začína veľký chvenie. Pretože to, čo štandardné priemyselné roboty ponúkajú v flexibilite, chýba im tuhosť. Práve tu prichádza spoločný vývoj spoločnosti Siemens a Fraunhoferovho inštitútu pre výrobné technológie a pokročilé materiály (IFAM) v Stade: nový hybridný pohon, ktorý doslova dodáva robotom novú silu — bez obetovania presnosti. Vývoj získal Stephan Hansen a Tobias Hamann z Fraunhofer IFAM a Sven Tauchmann a David Bitterolf zo spoločnosti Siemens tohtoročnú cenu vynálezca roka v kategórii „Otvorená inovácia“. David Bitterolf vysvetlil nápad svojim spoluvynálezcom

Spolupráca je výhrou pre presnosť

Koncept je založený na kombinácii dvoch zásadne odlišných typov pohonov: priame pohony pracujú s vysokou presnosťou a rýchlosťou, ale pri použití ako jediný pohonný systém by sa stali príliš ťažkými a príliš drahými. Nepriame pohony sú robustné a výkonné, ale menej citlivé. Inteligentným spojením oboch systémov do jedného hnacieho ústrojenstva hybridný pohon Je vytvorený, ktorý ponúka to najlepšie z oboch. Výsledkom je robot, ktorý zostáva stabilný a má nízke vibrácie aj pri vysokých rýchlostiach posuvu, čím sa približuje presnosti klasických obrábacích strojov.

Štyri mysle, jeden nápad

Túto inováciu umožnili spoločné odborné znalosti štyroch výskumníkov z priemyslu a vedy. Zatiaľ čo Hansen a Hamann poskytli vedecké základy a riadiacu logiku, Tauchmann a Bitterolf prispeli dlhoročnými priemyselnými a aplikačnými znalosťami v robotike. Siemens a Fraunhofer sa už dlho tešia dôveryhodného partnerstva a spolupracujú na spoločných projektoch, z ktorých niektoré sú financované verejne. To umožňuje obom stranám spojiť svoje zdroje. „Máme tiež dobrú chémiu na osobnej úrovni a vytvárame pracovné prostredie, v ktorom môžeme rýchlo vyskúšať a implementovať nové nápady,“ vysvetľuje Tauchmann.

Sven Tauchmann (Siemens Digital Industries riadenie pohybu, bezpečnosť a používateľská technológia)

Tam, kde sa prísada stretáva so subtraktívnou látkou — dva procesy, jeden robot

Tento vynález umožňuje robotovi pracovať ako aditívne (pridávanie materiálu), tak aj subtraktívne (odstraňovanie materiálu) - inými slovami, máme 3D tlač a frézovanie tvrdých materiálov, ako je oceľ, v rámci jedného systému. Komponent sa vytvára vrstva po vrstve a potom sa odborne obnovuje bez potreby opätovného upínania alebo výmeny strojov. V konečnom dôsledku sa robot stane akýmsi švajčiarskym armádnym nožom na výrobu — v závislosti od úlohy môže tlačiť, frézovať alebo opravovať, „vysvetľuje David Bitterolf. Šetrí to nielen čas, energiu a náklady, ale aj priestor vo výrobe. Zároveň sa procesy stávajú flexibilnejšími a udržateľnejšími, čo je dôležitý krok smerom k výrobným systémom efektívne využívajúcim zdroje.

David Bitterolf (ovládanie pohybu Siemens Digital Industries, Mechatronic Support)

Od laboratória k aplikácii

Inovácia už dávno opustila fázu výskumu a už sa testuje v počiatočných pilotných projektoch s priemyselnými partnermi. Hlavným cieľom je preukázať, že roboty s novým pohonom dokážu spoľahlivo sledovať cesty aj pri náročných obrábacích úlohách. To otvára nový potenciál pre malé a stredné podniky - prostredníctvom kompaktnejších a efektívnejších výrobných článkov je možné prehodnotiť procesy alebo odomknúť nevyužitý potenciál automatizácie. Jedným z príkladov je zjednotenie aditívnych a subtraktívnych procesov v rámci jednej robotickej bunky.

Stephan Hansen (Fraunhofer IFAM Stade, automatizácia a výrobné inžinierstvo)

Čo poháňa vývojárov

„Problémy so zákazníkmi v reálnom živote sú najlepšou inšpiráciou pre nové nápady,“ hovorí Bitterolf. Pre Tauchmanna je tímový duch rozhodujúci. „Ak dobre koordinujete na ihrisku, strieľate najlepšie góly.“ Hansen si cení najmä kombináciu výskumu a výchovy mladých talentov: „Mentorovanie mladých kolegov počas niekoľkých rokov a spoločné sledovanie výsledkov je neuveriteľne motivujúce.“ A pre Hamanna cena spĺňa detský sen: „Vynálezca nie je povolanie, o ktoré sa môžete uchádzať. Je to atribút, ktorý si môžete zarobiť a nosiť s hrdosťou, „vysvetľuje.

Tobias Hamann (Fraunhofer IFAM Stadium, automatizácia a výrobné inžinierstvo)

Pohľad dopredu

Nová architektúra pohonu otvára prelomové možnosti v oblasti riadenia osi robota. Partneri v súčasnosti pracujú na optimalizácii algoritmu a skúmajú, ako je možné hybridný princíp preniesť do iných tried strojov. Cieľom je nová generácia priemyselných robotov, ktoré kombinujú maximálnu presnosť cesty s presnosťou, všestrannosťou a udržateľnosťou v frézovacích a aplikačných procesoch — príklad toho, ako úzka spolupráca medzi výskumom a priemyslom posúva technologické hranice.

Robot v akcii

Výskumné aktivity spoločnosti Fraunhofer IFAM

Ďalšie informácie o produkte 'Run MyRobot /Direct Control' (vrátane kontaktného formulára) nájdete