Cum ați reproiecta un robot de uz general pentru a-l face cât mai rapid posibil?

Aceasta a fost provocarea asumată de inginerii de la Sepro Group, producătorul francez de roboți pentru mașini de turnare prin injecție și automatizări industriale. Rezultatul eforturilor lor – cel mai rapid robot de uz general pe care Sepro l-a construit vreodată.

Pornind de la un robot standard Success 11 8U, proiectanții au făcut modificări care au condus la un robot care necesită doar o fracțiune de secundă pentru a îndepărta o piesă de plastic dintr-o matriță de injecție. Durata totală a ciclului este de doar 3,07 secunde; iar timpul de deschidere a matriței – timp în care brațul robotului intră în matriță, extrage piesa și iese din nou – este de doar 0,79 secunde.

„Am provocat echipa noastră de proiectare să implementeze toate măsurile posibile pentru a crește viteza”, explică Charles de Forge, CEO Sepro Group. „Așadar, ceea ce arătăm este un concept de mașină care la fel ca și în cazul producătorilor de automobile care folosesc mașini concept pentru a introduce idei noi inovatoare, ThundeRbot reprezintă tentativa companiei Sepro de a demonstra modul în care inginerii noștri inovează – Gândește în afara cutiei – pentru a depăși provocările și a atinge un obiectiv specific.”

PIERDEREA DE GREUTATE

Cheia pentru a obține timpi de ciclu reduși este brațul vertical Z al robotului, care intră în spațiul matriței și îndepărtează piesa. Un nou ciclu poate începe doar atunci când brațul Z iese din matriță, și matrița se închide. Deoarece distanțele parcurse sunt destul de scurte, viteza finală este de fapt mai puțin importantă decât accelerația.

Brațul Z de pe ThundeRbot, poate accelera cu până la 80 m/s2 (metru pe secundă la pătrat). Această accelerație poate fi comparată cu 55m/s2 de pe cel mai rapid robot al Sepro (S5-25 Speed) și cu 30m/s2 pentru robotul standard Success. Astfel, accelerația pe robotul ThundeRbot este cu 45% mai mare decât cea a robotului Speed și de 2,6 ori mai mare decât cea a robotului Success.

A doua lege a lui Newton cunoscută și ca principiul fundamental al dinamicii, spune că accelerația unui obiect este invers proporțională cu masa acestuia. Un braț Z mai puțin masiv (mai ușor) poate accelera mai repede decât unul mai greu, așa că echipa Sepro s-a concentrat pe reducerea greutății acestuia, reducând-o în cele din urmă cu aproximativ 6 kg (13,2 lb).

Aproximativ jumătate din economii au rezultat din realizarea grinzii mobile pe axa Z dintr-un compozit armat cu fibră de carbon prelucrat prin pultruziune în loc de a folosi aluminiu, și a șinelelor de ghidare liniare tubulare. Dispozitivul de apucare a piesei (EOAT) montat în partea de jos a brațului vertical pentru a prinde piesa turnată, este imprimat 3D. Tubulatura de aer pentru acționarea dispozitivului de apucare este turnată în corpul sculei, eliminând tuburile și fitingurile externe. Echilibrarea după reducerea greutății a fost realizată prin mutarea componentelor electropneumatice necesare acționării dispozitivului de apucare și prin montarea acestora în schimb, pe brațul Y (axa de îndepărtare a piesei de matriță).

Odată ce greutatea brațului Z a fost redusă, a fost necesar să se asigure stabilitatea structurală necesară pentru a gestiona vitezele mari. Așadar grinda Y, care susține brațul Z, este fabricată din aluminiu îmbrăcat în fibră de carbon pentru o rigiditate sporită și pentru a limita răsucirea. Modelarea cu element finit a fost utilizată pentru a optimiza piciorul robotului sau suportul grindei X (interfața mecanică dintre robot și platanul fix al mașinii de turnare prin injecție) pentru a crește rigiditatea. Cremalierele înclinate (cu o fixare mai precisă între dinții cremalierei și ai pinionului) îmbunătățesc transmisia forței de antrenare și reduc zgomotul. Pinioanele însăși, sunt auto-lubrifiante, eliminând cartușele de unsoare și reducând picurarea. Această inovație nu are un impact asupra vitezei, dar abordează preocupările clienților cu privire la simplitatea întreținerii și starea de curățenie generală a echipamentului.

Întrebat cum ar putea influența aceste inovații tehnice proiectarea roboților în viitor, François Bérot, CTO la Sepro, a comentat: „Este o pură speculație momentan, dar, din punctul meu de vedere, pinioanele auto-lubrifiate, piciorul de suport optimizat și înclinarea cremalierei ar putea face cu ușurință parte din următoarea generație de roboți Sepro. Tehnologia cu fibră de carbon este probabil prea scumpă pentru a fi luată în considerare la momentul actual, dar materialele și procesele se schimbă și se îmbunătățesc în mod constant, așa că ar putea fi mai fezabile într-un viitor cu termen lung. Între timp, lucrăm la alte posibilități – structuri de tip fagure, de exemplu – care ar putea fi folosite pentru a reduce greutatea grinzii fără a compromite rezistența și rigiditatea.”

Despre Grupul Sepro

Sepro Group a crescut odată cu industria pentru a deveni lider în automatizarea proceselor de turnare prin injecție a plasticului. În istoria sa de aproape 50 de ani, Sepro Group a echipat peste 40.000 de mașini de turnat prin injecție a materialelor plastice în întreaga lume. Sepro Group proiectează, dezvoltă și produce soluții și sisteme inteligente pentru automatizarea liniilor de turnare prin injecție a plasticului. Soluțiile noastre modulare optimizează și automatizează scoaterea pieselor de pe orice tip de mașină nouă sau existentă, datorită modularității lor și a controlerului nostru – Visual – care poate opera întreaga celulă de lucru. Platforma noastră a fost special concepută pentru lumea turnării prin injecție. Oferă caracteristici pentru a facilita programarea roboților pentru mișcări complexe sau gestionarea pe mai multe axe. Visual este platforma universală de control care acționează roboții Sepro, de la roboți cu 3 axe la roboți cu 6 axe. Fiind o companie globală cu filiale și distribuitori pe toate piețele cheie din Europa, America și Asia; Sepro Group este capabil să sprijine clienții din întreaga lume cu un istoric dovedit de excelență în servicii post-vânzare.