一名工程师如何用RoboDK实现无尘机器人雕刻

真的能实现无尘机器人雕刻吗?一名大学生使用RoboDK和一个定制的末端执行器进行机器人铣削，而不需要在整个车间都得到木屑。他们是这样做的。

雕刻是制造业越来越受欢迎的任务。自定义正在成为许多不同产品的规范，雕刻允许制造商轻松地将自定义徽标添加到其产品上。机器人雕刻是提高产品的价值的简单方法，额外的额外工作。

德国大学的一名学生设计了一个系统，用于使用机器人铣削和Robodk的合作机器人雕刻木材。对这个项目特别有趣的是它包括一个专门的末端矫正器，以避免产生太多的灰尘和木屑。

引入Jan Gosedopp……

该项目在几年前由学生Jan Gosedopp开发，是他在德国应用科学大学Hamm-Lippstadt的工程学士学位的一部分。

我们现在正在写他的项目，因为机器人雕刻看起来在不久的将来会变得非常流行。例如，制造商Universal Robots的某个人最近提到，他们正在考虑将木雕添加到他们不断增加的协作机器人应用程序列表中。

Gosedopp的项目涉及编程一个通用机器人，并开发一种可以去除灰尘的定制雕刻末端执行器。

木版雕刻通常是怎么做的

与许多加工操作一样，实现自主雕刻的传统方式是具有专用数控机床。

这些机器很容易找到，而且市场上有许多竞争性的选择。然而，它们通常是不灵活的-每个模型只适合一种特定类型的雕刻。如果你想转换到另一种雕刻工艺，你可能得买一台完全不同的机器。

数控雕刻机编程

这种传统雕刻的挑战之一是编程。正如CNC专家詹姆斯·汉密尔顿所说数控机床的好坏取决于它的软件。并不是所有的软件都是平等的。”他解释说，您使用的软件可以确定机器的能力。

例如，一些CNC软件只能实现2.5D铣削。这对雕刻很好，您通常只想将二维形状铣削到材料表面中。但是，如果您想要进入更多的三维形状，它会受到限制。

Gosedopp使用的是2.5D旋转雕刻，这包括使用旋转的路线或铣刀在木头上切割细槽。

什么是机器人雕刻?

Jan Gosedopp采取的方法是完全避免使用数控机床。相反，他选择使用一个机器人，特别是通用机器人公司的UR10。

与CNC机器相比，机器人非常灵活。实际上，单个机器人可以用于几乎任何类型的雕刻过程......除了除了更多类型的雕刻过程。您所要做的就是为机器人提供不同的工具，这与右机器人编程软件很容易。

编程机器人雕刻

对于编程，Gosedopp选择使用RoboDk。这选择帮助他避免了传统数控机床发生的许多潜在的编程问题。

有了RoboDK的专用机器人铣削向导，很容易实现他需要的2.5D雕刻，并让他可以选择使用3D铣削，如果他需要的话。

为了生成雕刻路径，他使用了Solid Works及其免费的HSMXpress插件来生成凸轮路径。当他做这个项目的时候，我们今年发布的SolidWorks的RoboDK工具栏还没有可用。因此，在RoboDK中使用G-code文件导入铣削路径。

无尘雕刻的自定义工具

Jan Gosedopp项目的核心发展之一是为机器人雕刻定制的末端执行器。

该工具的一个有趣的特点是它包括在操作期间从工件中取出灰尘和木屑，这允许干净的工作环境。

机器人雕刻工具的重要因素

作为他学士学位论文的一部分，他评估了2种不同的最终效应器设计，并根据其对任务的适用性选择了最佳选择。

他根据以下几类对他的两个设计进行评估:

1. 与UR3/UR10兼容
2. 夹住铣削主轴的能力
3. 与萃取的相容性
4. 精确定心和对准
5. 铣削主轴与机器人法兰平齐
6. 用于固定的侧螺纹
7. 小型工具占地面积
8. 低生产成本

这两种设计非常相似，并且在这些类别中评级完全相同。两种设计的唯一不同之处是铣削主轴的连接方式和刀具在机器人法兰上的定位。

最后，决定他选择这种设计的两个因素是较低的生产成本和为额外的夹具增加侧向螺纹。

安全

这类工具的一个关键问题是安全性。使用的机器人是协作机器人，所以它有自己的安全特性。然而，自定义工具可能会引入额外的安全问题。

Gosedopp专注于安全的两个方面:

1. 飞行物体的危险-木屑和灰尘很容易从雕刻操作中飞出，对人体造成伤害。为了解决这个问题，他在工具周围安装了一个刷子来捕捉飞溅的木屑，并安装了真空吸尘器来吸走灰尘。
2. 从人们进入铣削主轴的工作空间的危险- 尽管合作机器人本身通常是安全的，但这并不意味着他们的工具是安全的。如果例如，如果他们的手妨碍了旋转雕刻工具可能会对人类造成损坏。工具周围的刷子会有助于在一定程度上避免这种情况。然而，Gosedopp认为需要进一步的安全性，因此他添加了一个安全玻璃板和激光扫描仪的窗格。

最终的设计

在评估两种设计之后，GostoPP到达机器人雕刻末端执行器的最终设计。它包含以下组件：

• 铣头-用于铣削工件的刀具的“业务端”。
• 机器人手臂- UR10协作机器人。
• 个人电脑-该程序在RoboDK生成，并导出到一个机器人程序。
• 控制器盒子-进行信号处理，运行RoboDK制作的机器人程序。
• 真空- 进行灰尘和芯片的提取。
• 保安系统- 激光扫描仪用于检测有人是否进入工作区并停止机器人。

最后，Gosedopp能够实现以下木雕应用。