Como um engenheiro conseguiu gravar com robô sem poeira com o RoboDK

Você pode realmente conseguir uma gravação de robô sem poeira? Um estudante universitário usou o RoboDK e um efetor final personalizado para fresamento robótico sem levar lascas de madeira por toda a oficina. Veja como eles fizeram isso.

A gravação é uma tarefa cada vez mais popular na fabricação. A personalização está se tornando a norma para muitos produtos diferentes e a gravação permite que os fabricantes adicionem facilmente logotipos e designs personalizados em seus produtos. A gravação robótica é uma maneira fácil de aumentar o valor do produto com muito pouco trabalho extra.

Um estudante de uma universidade alemã projetou um sistema para gravar madeira usando fresagem robótica e um robô colaborativo no RoboDK. O que é especialmente interessante sobre este projeto é que ele inclui um finalizador especializado para evitar gerar muita poeira e lascas de madeira.

Apresentando… Jan Gosedopp

O projeto foi desenvolvido há alguns anos pelo estudante Jan Gosedopp como parte de seu Bacharelado em Engenharia na Universidade de Ciências Aplicadas Hamm-Lippstadt na Alemanha.

Estamos escrevendo sobre seu projeto agora porque a gravação de robôs parece se tornar muito popular em um futuro próximo. Por exemplo, alguém da fabricante Universal Robots mencionou recentemente que está pensando em adicionar gravura em madeira à sua lista cada vez maior de aplicativos de robôs colaborativos.

O projeto de Gosedopp envolveu a programação de um Robô Universal e o desenvolvimento de um efetor de gravação personalizado que pudesse remover a poeira.

Como a gravura em madeira geralmente é feita

Como é o caso de muitas operações de usinagem, a maneira tradicional de obter uma gravação autônoma é com uma máquina CNC dedicada.

Essas máquinas são fáceis de encontrar e existem muitas opções concorrentes no mercado. No entanto, eles geralmente são inflexíveis - cada modelo é adequado apenas para um tipo específico de gravação. Se você quiser mudar para outro processo de gravação, talvez seja necessário comprar uma máquina totalmente diferente.

Programação de uma gravadora CNC

Um dos desafios desse tipo tradicional de gravura é com a programação. Como o especialista em CNC James Hamilton diz “uma máquina CNC é tão boa quanto seu software. E nem todos os softwares são criados iguais.” Ele explica que o software que você usa pode realmente restringir as habilidades de sua máquina.

Alguns softwares CNC, por exemplo, só conseguem fresar 2,5D. Isso é bom para gravação, onde você normalmente deseja apenas fresar uma forma bidimensional na superfície do material. No entanto, torna-se restritivo se você quiser progredir para formas mais tridimensionais.

Gosedopp estava usando gravura rotativa 2.5D, que envolve o uso de uma ferramenta de fresagem ou roteamento giratório para cortar ranhuras finas na madeira.

O que é gravura de robô?

A abordagem adotada por Jan Gosedopp foi evitar completamente o uso de uma máquina CNC. Em vez disso, ele optou por usar um robô, especificamente o UR10 da Universal Robots.

Em comparação com as máquinas CNC, os robôs são muito flexíveis. Na verdade, um único robô pode ser usado para quase qualquer tipo de processo de gravação… e mais tarefas. Tudo o que você precisa fazer é fornecer ao robô uma ferramenta diferente, o que é muito fácil de fazer com o software de programação de robô certo.

Gravação de Robô de Programação

Para programação, Gosedopp optou por usar RoboDK. Essa escolha o ajudou a evitar muitos dos possíveis problemas de programação que ocorrem com as máquinas CNC tradicionais.

Com o assistente de fresagem de robô dedicado do RoboDK, é fácil obter a gravação 2.5D de que ele precisava e oferece a opção de usar o fresamento 3D com exatamente a mesma configuração, se ele precisar.

Para gerar o caminho de gravação, ele usou o Solid Works junto com seu complemento gratuito HSMXpress, que produz caminhos CAM. Quando ele fez este projeto, a barra de ferramentas RoboDK para SolidWorks que lançamos este ano ainda não estava disponível. Portanto, o caminho de fresagem foi importado no RoboDK usando arquivos de código G.

A ferramenta personalizada para gravação sem poeira

Um dos principais desenvolvimentos do projeto de Jan Gosedopp foi um efetor final personalizado para gravação de robôs.

Uma característica interessante desta ferramenta era que ela incluía elementos para remover poeira e cavacos de madeira da peça durante a operação, o que permitia um ambiente de trabalho limpo.

Fatores importantes para uma ferramenta de gravação de robô

Como parte de sua tese de bacharelado, ele avaliou 2 projetos diferentes de efetores finais e escolheu o melhor com base em sua adequação à tarefa.

Ele avaliou seus dois projetos com base nas seguintes categorias:

1. Compatibilidade com o UR3/UR10
2. Capacidade de prender o fuso de fresagem
3. Compatibilidade com a extração
4. Centralização e alinhamento precisos
5. Eixo de fresamento nivelado com o flange do robô
6. Fixas laterais para fixação
7. Pequena área ocupada da ferramenta
8. Baixos custos de produção

Os dois designs eram bastante semelhantes e classificados exatamente da mesma forma na maioria dessas categorias. As únicas duas diferenças entre os projetos estavam no método de fixação do fuso de fresagem e no posicionamento da ferramenta no flange do robô.

No final, os dois fatores que determinaram a escolha do design foram os custos de produção mais baixos e a adição de roscas laterais para fixações extras.

Segurança

Uma preocupação chave para este tipo de ferramenta é a segurança. O robô utilizado era um robô colaborativo, por isso tinha seus próprios recursos de segurança. No entanto, ferramentas personalizadas podem apresentar problemas de segurança adicionais.

Gosedopp se concentrou em dois aspectos da segurança:

1. Perigo de objetos voadores — Lascas de madeira e poeira podem voar facilmente para longe da operação de gravação e prejudicar os seres humanos. Para combater isso, ele introduziu um pincel ao redor da ferramenta para pegar lascas de madeira voadoras e um aspirador para extrair a poeira.
2. Perigo de pessoas entrando no espaço de trabalho do fuso de fresagem — Embora os próprios robôs colaborativos sejam geralmente seguros, isso não significa que suas ferramentas sejam seguras. A ferramenta de gravação giratória pode causar danos a um ser humano se, por exemplo, sua mão ficar no caminho. O pincel ao redor da ferramenta ajudaria a evitar isso até certo ponto. No entanto, Gosedopp sentiu que era necessária mais segurança, então ele adicionou um painel de vidro de segurança e um scanner a laser.

O Projeto Final

Depois de avaliar os dois projetos, Gosedopp chegou ao projeto final do efetor final de gravação do robô. Ele continha os seguintes componentes:

• Cabeça de fresagem — o “fim do negócio” da ferramenta para fresamento de peças.
• Braço de robô — o robô colaborativo UR10.
• PC — o programa foi gerado no RoboDK e exportado para um programa de robô.
• Caixa controladora — executou o processamento de sinal e executou o programa do robô produzido pelo RoboDK.
• Vácuo — realizou a extração de poeira e cavacos.
• Sistema de segurança — um scanner a laser foi usado para detectar se alguém entrou na área de trabalho e parou o robô.

Por fim, a Gosedopp conseguiu a seguinte aplicação de xilogravura, conforme mostrado neste vídeo:

O que você poderia fazer com um robô de gravação sem poeira? Conte-nos nos comentários abaixo ou participe da discussão em LinkedIn , Twitter , Facebook, Instagram ou em o Fórum RoboDK .