あるエンジニアが RoboDK を使用してダストフリーのロボット彫刻を実現した方法

ホコリのないロボット彫刻は本当に実現できるのか?ある大学生は、RoboDK とカスタムエンドエフェクターを使用して、ワークショップのすべての木材チップを入手することなく、ロボットフライス加工を行いました。その方法は次のとおりです。

彫刻は、製造業でますます一般的な作業になっています。カスタマイズはさまざまな製品の標準になりつつあり、刻印によりメーカーはカスタムのロゴやデザインを製品に簡単に追加できます。ロボット彫刻は、余分な作業をほとんど行わずに製品の価値を高める簡単な方法です。

ドイツの大学のある学生は、RoboDK のロボットフライス加工と協働ロボットを使用して木材を彫刻するシステムを設計しました。このプロジェクトで特に興味深いのは、大量の粉塵や木材チップの発生を避けるための特殊なエンドエフェクターが含まれていることです。

紹介…ヤン・ゴセドップ

このプロジェクトは、ドイツの応用科学大学 Hamm-Lippstadt の工学学士の一環として、学生の Jan Gosedopp によって数年前に開発されました。

ロボット彫刻が近い将来非常に人気になるように見えるので、私たちは今彼のプロジェクトについて書いています.たとえば、メーカーの Universal Robots の誰かが最近、増加し続ける協働ロボットアプリケーションのリストに木彫りを追加することを考えていると述べました。

Gosedopp のプロジェクトには、ユニバーサルロボットのプログラミングと、ほこりを除去できるカスタム彫刻エンドエフェクターの開発が含まれていました。

木彫りの通常の方法

多くの機械加工操作の場合と同様に、自動彫刻を実現する従来の方法は、専用の CNC マシンを使用することです。

これらのマシンは簡単に見つけることができ、市場には多くの競合するオプションがあります。しかし、それらは一般的に柔軟性がなく、各モデルは 1 つの特定の種類の彫刻にしか適していません。別の彫刻プロセスに切り替えたい場合は、まったく別の機械を購入する必要があるかもしれません.

CNC 彫刻機のプログラミング

この伝統的なタイプの彫刻の課題の 1 つはプログラミングです。 CNC の専門家 James Hamilton は次のように述べています。また、すべてのソフトウェアが同じように作られているわけではありません。」 彼は、使用するソフトウェアがマシンの能力を実際に制限する可能性があると説明しています.

たとえば、CNC ソフトウェアの中には、2.5D フライス加工しかできないものがあります。これは、通常、素材の表面に 2 次元の形状をミリングするだけの彫刻には適しています。ただし、さらに 3 次元の形状に進みたい場合は制限がかかります。

Gosedopp は 2.5D 回転彫刻を使用していました。これには、回転ルーティングまたはフライス工具を使用して木材に細い溝を切り込むことが含まれます。

ロボット彫刻とは

Jan Gosedopp が採用したアプローチは、CNC マシンをまったく使用しないことでした。代わりに、ロボット、具体的には Universal Robots の UR10 を使用することにしました。

CNC マシンと比較して、ロボットは非常に柔軟です。実際、1 台のロボットでほぼすべてのタイプの彫刻プロセスに使用でき、さらに多くのタスクに使用できます。必要なのは、ロボットに別のツールを与えることだけです。これは、適切なロボットプログラミングソフトウェアを使用すれば非常に簡単です。

ロボット彫刻のプログラミング

プログラミングには、Gosedopp は RoboDK の使用を選択しました。この選択により、彼は従来の CNC マシンで発生する潜在的なプログラミングの問題の多くを回避することができました。

RoboDK の専用のロボットフライス加工ウィザードを使用すると、彼が必要としていた 2.5D 彫刻を簡単に実現でき、必要に応じてまったく同じセットアップで 3D フライス加工を使用するオプションを彼に与えることができます。

彫刻パスを生成するために、彼は Solid Works と CAM パスを生成する無料の HSMXpress アドオンを使用しました。彼がこのプロジェクトを行ったとき、今年リリースした SolidWorks 用の RoboDK ツールバーはまだ利用できませんでした。そのため、ミリングパスは G コードファイルを使用して RoboDK にインポートされました。

ほこりのない彫刻のためのカスタムツール

Jan Gosedopp のプロジェクトの中心的な開発の 1 つは、ロボット彫刻用の特注のエンドエフェクターでした。

このツールの興味深い特徴は、操作中に工作物からほこりや木くずを取り除く要素が含まれていることで、これによりクリーンな作業環境が可能になりました.

ロボット彫刻ツールの重要な要素

学士論文の一環として、彼は 2 つの異なるエンドエフェクタの設計を評価し、タスクへの適合性に基づいて最適なものを選択しました。

彼は、次のカテゴリに基づいて 2 つのデザインを評価しました:

<オール>

UR3/UR10との互換性

ミリングスピンドルをクランプする能力

抽出との互換性

正確なセンタリングと配置

ロボットフランジと面一なミリングスピンドル

固定用横糸

小さなツールフットプリント

低生産コスト

2 つのデザインは非常に類似しており、これらのカテゴリのほとんどでまったく同じと評価されました。設計間の唯一の 2 つの違いは、フライススピンドルの取り付け方法と、ロボットフランジ上のツールの配置です。

最終的に、彼のデザインの選択を決定した 2 つの要因は、製造コストの削減と、追加の固定用の横ネジの追加でした。

セキュリティ

このタイプのツールの主な懸念事項はセキュリティです。使用したロボットは協働ロボットなので、独自の安全機能を備えていました。ただし、カスタムツールは追加の安全性の問題を引き起こす可能性があります。

Gosedopp は、セキュリティの 2 つの側面に重点を置いています。

<オール>

飛行物体による危険 — 木片やほこりは、彫刻作業から簡単に飛び散り、人体に害を及ぼす可能性があります。これに対抗するために、彼はツールの周りにブラシを導入して、飛んでいる木材チップをキャッチし、掃除機でほこりを吸い取りました。

ミリングスピンドルのワークスペースに人が立ち入ることによる危険 — 協働ロボット自体は一般的に安全ですが、ツールが安全であるとは限りません。回転する彫刻ツールは、たとえば手が邪魔になると、人に損傷を与える可能性があります。ツールの周りのブラシは、これをある程度回避するのに役立ちます.しかし、Gosedopp はさらなるセキュリティが必要であると感じたため、安全ガラスとレーザースキャナーを追加しました。