Fabryki przyszłości - roboty w procesach obróbczych

Komisja Europejska współfinansuje kwotą 8 milionów EURO projekt w ramach europejskiego planu naprawy gospodarczej, przyjętego w 2008 roku, który to zmierza do wykorzystania robotów przemysłowych do obróbki wysokiej jakości w celu zwiększenia efektywności kosztowej, elastyczności i niezawodności.

Inauguracyjne spotkanie europejskiego projektu odbyło się w Hiszpanii we wrześniu 2010 roku. Projekt o nazwie COMET to 14 przedsiębiorstw przemysłowych, instytutów badawczych i uniwersytetów, które dzielą się i łączą wiedzą produkcyjną w celu rozwijania składników produkcji i metod adaptacyjnego sterowania robotami przemysłowymi.

30 miesięczny projekt COMET ma na celu przezwyciężenie wyzwań stojących przed europejskim przemysłem wytwórczym poprzez rozwój innowacyjnych systemów obróbki, które są elastyczne, niezawodne i przewidywalne ze średnią 30% opłacalnością oszczędności w porównaniu z obrabiarkami. Z koncepcyjnego puktu widzenia roboty stanowią dobrą bazę do zadań obróbkowych. Jednak z praktyki wiadomo, że roboty mają trzy istotne ograniczenia:
- brak absolutnej dokładności pozycjonowania,
- niezdolność do odrzucania błędówe w trakcie procesu,
- brak narzędzi do wiarygodnego programowania i symulacji, aby zapewnić w fazie produkcyjnej bezbłędny przebieg.
W chwili obecnej te ograniczegia uniemożliwiają stosowanie robotów do typowych zastosowań obróbczych.

Projekt COMET składa się z czterech lementów, które wspólnie dążą do przezwyciężenia tych ograniczeń. należą do nich:
1. Metodologia opisywania kinematycznych i dynamicznych modeli robotów przemysłowych, która określała by dokładnie statyczne i dynamiczne zachowanie każdego robota przemysłowego, który następnie jest reprezentowany przez jego niepowtarzalny charakter.
2. Zintegrowane środowisko programowania i symulacji do adaptacyjnego generowania ściezki robota do obróbki, oparte na unikalnych podpisach.
3. Adaptacyjny system śledzenia dla robotów przemysłowych (ATIR) w celu wykrycia odchylenia od zaprogramowanej ścieżki robota i adaptacyjne rozpoczęcie korekty w czasie rzeczywistym za pośrednictwem kontrolera robota do zapewnienia niezbędnej dokładności obróbki.
4. Mechanizm wysokiej kompensacji dynamiki (HDCM), aby osiągnąć absolutną dokładność, lepszą niż 50 mikrometrów.

Roboty są kompromisem pomiędzy stosunkowo niską dokładnością dynamiczną i niezrównaną elastycznością obsługi. Oznacza to, że podczas gdy roboty są bardzo zwinne, są jednocześnie mniej sztywne w porównaniu z tradycyjnymi obrabiarkami.

Komórka robota TEKS jest oparta na systemie Advanced Manufacturing Park (AMP) w Rotherham. Firma, która jest współgospodarzem jednej z regularnych spotkań Zgromadzenia Ogólnego projektu, była pierwszą komórką operacyjną, która rozpoczęła próby dla projektu COMET. Niemiecka firma ARTIS przeprowadziła pomiary siły podczas obróbki aluminiu. Siły generowane przez operację cięcia zostały zarejestrowane z częstotliwością próbkowania 500kHz.

Tradycyjnie roboty są wykorzystywane jako rozwiązanie do montażu. Jeśli robot jest potrzebny w linii obróbkowej, zazwyczaj będzie on umieszczony jako część konwencjonalnej obrabiarki. Koszty takich narzędzi wahają się od kilkudziesięcu tysięcy do kilkuset tysięcy funtów. Roboty obróbkowe mogą stanowić opłacalne rozwiązanie. Roboty z drugiej ręki są zazwyczaj dostepne za 15-20 tysięcy funtów, dając użytkownikowi końcowemu możliwość obróbki wieloosiowej za ułamek kosztów konwencjonalnych maszyn. Oczywiście takowy robot musi być w stanie 'jak nowy", być dobrze utrzymany i posiadać kompatybilny sterownik, bowiem w przeciwnym wypadku wymóg dokładności może nie zostać osiągnięty. Dzisiaj użytkownicy na ogół wybierają maszyny 5 osiowe lub obsługę robotami. Gdyby móc połaczyć te dwie rzeczy razem, bylibyśmy w stanie uczynić użytkowników bardziej wydajnymi i konkurencyjnymi.

W ciągu najbliższych sześciu miesięcy prawie wszystkie zadania techniczne projektu będą w stanie aktywnym. Wkrótce będzie możliwość przeprowadzania eksperymentów obróbczych na prototypach mechanizmu wysokiej kompensacji dynamicznej (HDCM). HDCM pomoże osiągnąć absolutną dokładność powyżej 50um, a więc znacznie poza strukturalnymi zdolnościami zrobotyzowanego systemu. Integracja modeli zapewnia, że badania przeprowadzane są w realistycznych środowiskach użytkownika końcowego.

Z wypowiedzi współtwórców i uczestników projektu wynika, że projekt przyniesie znaczne korzyści. W projekcie połączone są kompetencje z całej Europy, a także wspólne problemy. Teraz można się wzajemnie uzupełniać, aby znaleźć nalepsze rozwiązania tych problemów. Jeśli projekt zrealizuje swe cele, przyniesie on duże innowacje do sektora produkcyjnego w przemyśle europejskim.