Brúsenie zvarov kolaboratívnym robotom. Jednoducho. Aj malé série | Stimba

Oslovil nás slovenský zákazkový producent strojov a zváraných konštrukcii. Vyrába kusovo až malosériovo. Má problém s ergonómiou. Zamestnancom “odchádzajú ruky” pri častom obrusovaní zvarov.

Hlavnou úlohou bolo nájsť ľahko nastaviteľné riešenie s pomocou kolaboratívneho robota a, čo nás zarazilo – klasickej uhlovej brúsky! Našťastie s poddajným podložením špeciálneho brúsneho materiálu.

Mali sme však úspešné skúsenosti z minulosti pri obdobných aplikáciách. Štandardne je totiž daný nástroj pomerne nebezpečný. Treba vedieť čo a ako treba správne robiť a nastaviť.

Použili sme kolaboratívny robot Universal robots UR10e so vstavaným silovým senzorom. Vytvorili sme na mieru prírubu, do ktorej sme pevne uchytili uhlovú brúsku Milwaukee.

Dĺžka a spôsob nastavovania

Kolaboratívne roboty je možné programovať aj s nadstavbovými softvérovými modulmi. Tentokrát sme použili Robotiq. Postupne sme vyskúšali rôzne nastavenia a hlavne zjednodušovali proces. Vo výsledku bude trvať obsluhe odhadom 1-4 minúty, aby nastavila nový parciálny program – napríklad hranu 2m dlhého profilu s mnohými zvarmi.

Vyhli sme sa drahým a zložitým kamerovým a laserovým systémom pre určenie hrúbky a polohy zvaru. Našli sme optimálne nastavenia pre obrúsenie celých dráh a plôch počas jedného plynulého cyklu.

Dokrútené zvarence a zvary rozličného prevedenia

Problém – zvarence sú kompletne “dokrútené” vo všetkých smeroch a plochách. Naoko rovné, ale pre robota sú rozdiely občas aj niekoľko milimetrov od očakávanej dráhy. Zvary vedia byť niekoľko milimetrov hrubé a rozlične poziciované.

Využitie silového senzoru v robotike

Pripravili sme systém, ako naučiť efektívnejšie a vizuálne traťové body. Robot sme naučili plynule real-time kompenzovať výšku pomocou silového senzoru. Aby nespravil nejaké hlúposti, vie operátor jednoducho nastaviť rozmedzie v milimetroch – ako vysoko sa môže nástroj uhnúť a ako hlboko zatlačiť. Pre testovacie účely môže zapnúť najnižšie otáčky nástroja, alebo ísť bez aktívneho nástroja. Pomôže aj nastavenie viacerých prechodových bodov.

Počet cyklov a výsledná kvalita

Pre dosiahnutie požadovanej miery obrúsenia stačí nechať robota obrusovať požadovaný počet cyklov po tej istej dráhe. Pri tenších zvaroch sa ukázalo ako dostatočných 3-4 prejazdy. Pri hrubých zvaroch (výška zvaru 3-4mm nad profilom) 6-8 prejazdov. Výsledný efekt by mal byť na 90-100% kvalitné obrúsenie. Veľká výhoda je, že nie sú vidieť “ručné” nesprávne zábrusy = prevedenie je rovnomerné. Obsluha následne buď dozvára problematické miesta a/alebo dobrúsi prípadné ťažko dostupné nedobrúsené zvary / detaily.

Realizácia a bezpečnosť

Momentálne sme po niekoľkých fázach testov funkčnosti. V realizačnej fáze bude pravdepodobne použitý zvárací stôl s prípravkami pre upnutie. Zvažujeme aj pojazd robota pre obrusovanie dlhých konštrukcii. Z hľadiska bezpečnosti nájdeme vhodný systém pre elimináciu rizík podľa konkrétneho priestorového usporiadania.

Spravili sme 3 typy testov:

1. obrúsenie vonkajšieho rohového zvaru profilu “naguľato”. Tu bol použitý automatický systém tvorby dráh pre oblé dlhé objekty.
2. obrúsenie prerušovaných zvarov s cieľom zrovnať plochy profilov a vystúpených matíc. Pritom však neprebrúiť, nepoškodiť, či nezničiť povrch na dĺžke cca 2m.
3. obrúsenie vyvarených kruhových otvorov s vysokovystupujúcimi zvarmi na dĺžke cca 2m.

Aké máme ďalšie skúsenosti podobného charakteru?

• realizovali sme odihľovacie operácie na oceľových a hlinníkových súčiastkách s pomocou universal robots po delení a CNC obrábaní
• testovali sme lešťiace a brúsiace operácie pre drevenné súčiastky
• pripravujeme aplikáciu pre odihľovanie a leštenie karbónových súčiastok

V blízkej budúcnosti pribudnú ďalšie videá a fotografie. Zatiaľ môžete nájsť inšpiráciu na našej video stránke: https://www.stimba.sk/video-universal-robots/