Forum for Automatisk Produksjon 28. 29. august, Aalesund NFA Forum for Automatisk Produksjon August 2013. Page: 1 CAD basert programmering og fresing av komplekse former med industrirobot EU prosjektet Hephestos Robotisert produksjon av former basert på CAD filer Geir Hovland Universitetet i Agder
Introduksjon Video Eksempel på robotfresing NFA Forum for Automatisk Produksjon August 2013. Page: 2
Introduksjon Eksempel: Ferdig resultat Formula Student Team fra Universitetet i Stavanger Silverstone banen, juli 2013. NFA Forum for Automatisk Produksjon August 2013. Page: 3
Layout Eksempeloppsett for robotfresing NFA Forum for Automatisk Produksjon August 2013. Page: 4
Industriroboter og fresing Fordeler: Stort arbeidsområde (3 100m lineærbaner) Lav kostnad sammenlignet med CNC for samme arbeidsområde Mange frihetsgrader (6 + 2 er vanlig), stor fleksibilitet Lett å integrere annet automasjonsutstyr NFA Forum for Automatisk Produksjon August 2013. Page: 5 Ulemper: Nøyaktighet dårligere enn CNC (typisk 0.5mm 1.0mm) Stivhet dårligere enn CNC (typisk 1 2 N/µm) Roboter er best egnet for fresing i myke materialer Harde materialer tradisjonelt overlatt til CNC maskiner
www.hephestosproject.eu Prosjektpartnere: NFA Forum for Automatisk Produksjon August 2013. Page: 6 Fraunhofer IPK, Tyskland Comau Robotics, Italia Universidad Politéchnica de Madrid, Spania VTT, Finland Master Automation Group, Finland G Robots, Ungarn Easy Rob, Tyskland ME Messsysteme, Tyskland Universitetet i Agder, Norge Tema: Robotfresing i harde materialer Budsjett: 2.4 MEUR, 2012 2015
Introduksjon Noen industrielle freseroboter ABB IRB6660: Stäubli RX170HSM KUKA KR500 MT Pre machiningrobot 5 akse, integrert spindel (Machining Tooling) NFA Forum for Automatisk Produksjon August 2013. Page: 7 Parallelogram Ledd med «zero backlash» Prosess krefter opp til 8,000N. Repeterbarhet ±0.04mm Comau C5G Åpen Kontroller for Forskning.
Hephestos Tester: Aluminium, bronse, stål Video: Tester fra Oulu, Finland (25. 28. juni, 2013) IRB6660, FARO laser tracker, kraftsensor Resultat: stål NFA Forum for Automatisk Produksjon August 2013. Page: 8
Hephestos Eksperimentelle resultater Material: Bronse Verktøy: 16mm, 3 flute Spindelhastighet: 10000 RPM Robothastighet 50mm/s Kuttdybde: 0.25mm NFA Forum for Automatisk Produksjon August 2013. Page: 9
Hephestos Eksperimentelle resultater Foreløpig konklusjon Hephestos: NFA Forum for Automatisk Produksjon August 2013. Page: 10 Robotisert fresing i harde materialer er mulig (også stål) Maskineringsparametere (matehastighet, verktøy, kuttdybde, robothastighet, osv.) må velges slik at robotens egenfrekvenser ikke eksiteres. Økning av robothastighet kan være mer gunstig enn senkning.
Hephestos Hephestos: Konsept Maskinerings parametere: Material Operasjon Verktøy Matehastighet Kuttdybde Spindelhastighet Kraft/Moment Sensor, WP2 Maskinerings Modell WP3.3 Tool Force Target posisjon Robot Elastisitetsmodell, WP3 Kompensert posisjon NFA Forum for Automatisk Produksjon August 2013. Page: 11
Software Programmering av robotfresing CAD CAM G kode eller APT CL format Prosess simulering Robotfresing Kontroller NFA Forum for Automatisk Produksjon August 2013. Page: 12
CAD/CAM Eksempel: 4 akse multi flate kutt NFA Forum for Automatisk Produksjon August 2013. Page: 13
CAD/CAM Eksport APT CL 5 akse Verktøybane NFA Forum for Automatisk Produksjon August 2013. Page: 14 $$ INC to APT Translator $Revision: 184 $ PARTNO/0 UNITS/MM MCS/$ 1,0,0,$ 0,1,0,$ 0,0,1,$ 0, 0, 0 MULTAX/ON CUTTER/20,10 LOADTL/1,LENGTH,0,OSETNO,0 SPINDL/RPM,477,CLW COOLNT/FLOOD SET/FEED,MMPM,162.337997 SET/PLUNGE,MMPM,81.168999 SELECT/0 RAPID GOTO/0, 12.497252,624.725037,0, 0.0200004037,0.9997999668 RAPID GOTO/0, 12.220978,610.914368,0, 0.0200004037,0.9997999668 FEDRAT/MMPM,81.168999 GOTO/0, 12.170977,608.414856,0, 0.0200004037,0.9997999668 FEDRAT/MMPM,162.337997 GOTO/5.253906, 12.176994,608.715637,0, 0.0200004037,0.9997999668 GOTO/11.558594, 12.18282,609.006836,0, 0.0200004037,0.9997999668 GOTO/17.863281, 12.187084,609.220032,0, 0.0200004037,0.9997999668 Alternativt format: 5 akse ISO G kode
Robot 3D Simulering Offline simulering og verifisering Utvidelse av 4/5 akse APT CL data til robot program. I dette tilfelle 7 frihetsgrader. NFA Forum for Automatisk Produksjon August 2013. Page: 15 Akse 6 Akse 7
Robot Kode Endelig robot program (RAPID) %%% VERSION:1 LANGUAGE:ENGLISH %%% MODULE IRBCAM1 PERS tooldata t1:=[true,[[283.32, 0.92,269.51],[0.7071068,0,0.7071068,0]],[5,[0,0,100],[1,0,0,0],0.01,0.01,0.01]]; PERS wobjdata w1:=[false,false,"m7dm1",[[0,0,0],[1,0,0,0]],[[0,0,185],[1,0,0,0]]]; NFA Forum for Automatisk Produksjon August 2013. Page: 16 PROC main() MoveAbsJ [[ 18.972,56.386,12.433, 20.238, 70.021,97.180],[90.00,9E+9,9E+9,9E+9,9E+9,9E+9]],v100,fine,t1; MoveL [[ 624.845, 2.5, 5],[0.5,0.5,0.5,0.5],[ 1, 1,1,1],[90.00,9E+9,9E+9,9E+9,9E+9,9E+9]],v100,z0,t1\WObj:=w1; MoveL [[ 622.431, 2.49, 5],[0.5,0.5,0.5,0.5],[ 1, 1,1,1],[90.00,9E+9,9E+9,9E+9,9E+9,9E+9]],v100,z0,t1\WObj:=w1; MoveL [[ 599.531, 2.399, 5],[0.5,0.5,0.5,0.5],[ 1, 1,1,1],[90.00,9E+9,9E+9,9E+9,9E+9,9E+9]],v100,z0,t1\WObj:=w1; MoveL [[ 597.031, 2.389, 5],[0.5,0.5,0.5,0.5],[ 1, 1,1,1],[90.00,9E+9,9E+9,9E+9,9E+9,9E+9]],v50,z0,t1\WObj:=w1; MoveL [[ 597.564, 2.391, 3.939],[0.5,0.5,0.5,0.5],[ 1, 1,1,1],[90.00,9E+9,9E+9,9E+9,9E+9,9E+9]],v50,z0,t1\WObj:=w1;
Konklusjon Konklusjon robotfresing Industriroboter best egnet for fresing i myke materialer Robotfresing er prisgunstig stort sett kun for store objekter med relativt lave toleranser Automatgenerering av robotprogram fra CAD er etablert og robotprogrammer på flere millioner kodelinjer er mulig NFA Forum for Automatisk Produksjon August 2013. Page: 17 FoU prosjekter (som Hephestos) har som mål å kompensere for industriroboters manglende stivhet med programvare og sensorer Industriroboter enda bedre egnet for fresing vil sannsynligvis bli utviklet