Mobilní robot ve výrobě letadel

Na veletrhu Hannover Messe 2018 byl představen unikátní mobilní výrobní robot s vlastnostmi vyhovujícími požadavkům leteckého průmyslu. 

Poslední léta jsou charakteristická rychlým nástupem digitálně řízené výroby a intenzivním zaváděním průmyslových robotů. Nejrychleji v praxi roste segment kolaborativních robotů (tzv. koboty – cobots) a segment mobilních robotů s variabilním místem použití, přičemž oba dva typy robotů jsou vhodné i k použití v malosériové výrobě v malých a středně velkých podnicích. Do značné míry to platí i pro výrobu letadel, kde se v současnosti ještě mnoho výrobních operací typu např. frézování, vrtání, lepení nebo montáž dělá ručně, zejména s ohledem na rozměry stavebních dílů a používané mimořádně lehké a elastické materiály. Odborníci z Fraunhoferovy společnosti společně se svými partnery z průmyslu nyní vyvinuli mobilní robot, který jako jediný na světě vyhovuje přísným požadavkům leteckého průmyslu.

Výchozí stav

Jestliže se v současné době ve výrobě letadel používají automatizované stroje a roboty, jsou to převážně těžká, na zakázku specificky upravená portálová zařízení, která se podél stavebních dílů letadel pomalu pohybují po kolejích. Taková výrobní zařízení jsou nákladná, provozně nepružná a s dlouhými dobami nečinnosti, a tudíž malou produktivitou. „Náš nový mobilní robot může k opracovávaným dílům samostatně dojet a na místě vykonat veškeré potřebné operace, jako např. měření, lepení, vrtání, frézování atd. Robot je univerzálně použitelný a lze ho snadno a rychle přizpůsobit odchylkám tvaru i změnám typu výrobků,“ říká Dr. Dirk Niermann, vedoucí útvaru pro automatizaci a výrobní techniku ve Fraunhoferově ústavu pro výrobní techniku a aplikovaný výzkum materiálu IFAM (Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung) ve městě Stade, asi 45 km západně od Hamburku. Zatímco dosavadní roboty při takových úlohách ztroskotávají na vysokých požadavcích leteckého průmyslu na přesnost, toto není pro nový robot žádný problém, neboť jím dosahované odchylky při pracovních operacích jsou běžně menší než 0,5 mm. 

Větší přesnost díky instalaci měřicích systémů přímo na osách

„Chyby v nastavení polohy nástroje robotu se nám podařilo významně minimalizovat především díky integraci speciálně vyvinutých snímačů polohy řízených os,“ vysvětluje Christian Böhlmann, vedoucí skupiny pro vývoj integrovaných výrobních systémů. Zatímco u běžných průmyslových robotů jsou snímače součástí sestav motorů, u nového robotu jsou připojeny přímo k řízeným osám (tzv. secondary encoders). „Tudíž vždy zcela přesně víme, v jaké poloze se osy nacházejí,“ doplňuje Böhlmann. K výsledné větší přesnosti pracovních operací nového robotu přispívají i další použité inovační techniky. Mezi jinými např. v systému řízení zahrnutá kompenzace účinků klidového tření v převodech či zpřesněná kalibrace robotu, při které se jednorázovým změřením zjistí reálná geometrie robotu a ta se poté bere v úvahu při výpočtech jeho pohybů.

Protože stavební díly v leteckém průmyslu jsou často dlouhé, někdy až 20 m, bylo důležité realizovat nový robot jako mobilní (obr. 1). „Po dlouhých úvahách byla pro robot vyvinuta tuhá základna se třemi hnacími koly. Robot se tak může ve výrobní hale volně pohybovat a zajet tam, kde je právě třeba. Jakmile robot zajede na požadované místo, zatáhne kola a zůstane stabilně stát,“ vysvětluje Christian Böhlmann. 

Výzkumné robotické koncepce na cestě do průmyslu

Nový mobilní výrobní robot a ostatní modulární robotické výrobní systémy Fraunhoferova ústavu IFAM umožňují výrobní zařízení snadno přizpůsobovat změnám postupů ve výrobě, která již neprobíhá ve staticky určitých výrobních buňkách, nýbrž s výrobními operacemi realizovanými flexibilně, rychle a nenákladně při optimalizaci podle různých požadavků.

Celkový přehled o koncepci výzkumné továrny pro automatizovanou montáž letadel mohli získat návštěvníci letošního Hannover Messe při zhlédnutí prostorové 360° videoprezentace ve společném stánku Fraunhoferovy společnosti v hale 2. Vybaveni brýlemi pro virtuální realitu měli příležitost při virtuální obchůzce továrnou poznat různá automatizovaná výrobní a montážní zařízení a podrobněji se seznámit s možnostmi, které nová technika nabízí.

[Allround-Talent im Flugzeugbau. Pressemitteil­lung Fraunhofer IFAM, 3. 4. 2018.]

(Kab.)

Obr. 1. Mobilní robot opracovává kýlovou plochu dopravního letadla Airbus 320 (foto: Fraunhofer IFAM)