Идеальные шпиндели для высоких

Jan 27, 2024

Одно из применений, для которых хорошо подходят роботизированные манипуляторы, — это использование своего рода инструмента для снятия заусенцев в качестве режущего инструмента при работе с относительно мягкими материалами, такими как пластики и композиты.

Марк Фэйрчайлд | Прецизионные приводные системы

Роботы-манипуляторы находят применение в самых разных сферах благодаря своей точности, прочности и универсальности. В последние годы роботизированные фрезерные системы стали более распространенными и имеют ряд преимуществ перед традиционными станками для определенных применений. Одно из применений, для которых хорошо подходят роботизированные манипуляторы, — это использование своего рода инструмента для снятия заусенцев в качестве режущего инструмента при работе с относительно мягкими материалами, такими как пластики и композиты.

Примером отрасли, которой может понадобиться такая система, могут быть судостроители. Прогулочные лодки состоят из деталей из стекловолокна во внутренней части лодки, которые требуют множества вырезов и имеют сложные формованные формы. Автомобильные приборные панели и интерьеры, холодильники, стиральные машины, душевые кабины и гидромассажные ванны — все это области применения этого метода резки и формовки.

Шестиосный шарнирный манипулятор робота может повторять сложные контуры. Используя высокоскоростное вращающееся сверло для снятия заусенцев, такая система очень эффективна при резке пластмасс и композитных материалов, даже после того, как из материала была отлита сложная поверхность.

Хотя требуется прорезать лист формованного пластика или стекловолокна, это можно считать применением фрезерования, поскольку основные силы, приложенные к шпинделю, перпендикулярны валу инструмента. Однако, как мы увидим ниже, этот процесс не так прост и однозначен.

Кенни Уилсон, технический руководитель компании Precision Drive Systems с более чем 25-летним опытом, объясняет, что, поскольку разрезаемый материал тонкий (толщина может быть всего 90 тысяч), некоторые интеграторы роботов считают, что им можно обойтись высокоскоростным, небольшим и легкий шпиндель. Это будут шпиндели, вращающиеся со скоростью от 24 000 до 44 000 об/мин.

«И это может вводить в заблуждение, потому что, когда интегратор пробует или тестирует это, все работает и работает хорошо. Возможно, даже какое-то время». Уилсон далее прокомментировал, что интегратор роботов часто хочет выбрать шпиндель меньшего размера, потому что это также означает, что они могут укажите менее мощный робот-манипулятор, что сделает всю систему менее дорогой. Однако проблема в том, что меньшие шпиндели не обладают такой боковой жесткостью, как более крупные, а их подшипники не могут выдерживать повторяющиеся радиальные силы, которым подвергается шпиндель.

Уилсон описывает, что происходит:

«В результате шпиндель прослужит всего три-четыре месяца, максимум шесть-восемь месяцев. Затем он выходит из строя, и его отправляют к нам на ремонт. К сожалению, мы часто обнаруживаем, что шпиндель разрушен».

Уилсон далее рассказал, что помимо радиальной силы существует «тянущая» сила, которой подвергается шпиндель. Поскольку в этом приложении используется сверло для удаления заусенцев, зубья сверла зацепляются за композитный материал таким образом, что натягивают вал шпинделя. Легкие шпиндели просто не рассчитаны на многократное выдерживание такой силы.

Часто это становится очевидным только после установки нескольких систем. Клиент становится разочарованным и неудовлетворенным из-за повторяющихся простоев. Затем интегратор робототехники вынужден покупать запасные шпиндели для замены, чтобы попытаться свести к минимуму нарушение работоспособности системы. Конечно, это не идеально, но есть способ получше.

Лучшим выбором было бы перейти к следующему семейству шпинделей с точки зрения веса и размера подшипников. Такой выбор может также означать, что интегратор робототехники должен выбрать следующий, более мощный класс робота-манипулятора. А это добавляет некоторое увеличение первоначальной стоимости системы. Однако общая стоимость владения для клиента будет меньше, а время безотказной работы и уровень удовлетворенности будут намного выше.

А ведь цена недовольных клиентов действительно может быть очень высокой.