Aktuální vydání

celé číslo

12

2021

Automatizace v chemickém a petrochemickém průmyslu

Průtokoměry a regulační ventily

celé číslo

Paralelní kinematika pro obráběcí stroje

číslo 2/2006

Paralelní kinematika pro obráběcí stroje

Sériový a paralelní jsou pojmy velmi dobře známé z výpočetní techniky a elektrotechniky. Například při sériovém přenosu dat se data přenášejí postupně za sebou po jednom vedení, zatímco při paralelním se přenášejí současně po několika vedeních. Pro sériovou koncepci obráběcích strojů je příznačné, že jedna pohybová skupina je „posazena„ na druhé, jak je tomu např. u standardních průmyslových robotů. Takovéto konstrukce neboli koncepce na bázi sériové kinematiky mají značná omezení z hlediska rychlosti a zrychlení, která lze překonat jenom náročnými technickými opatřeními spojenými s vysokými náklady.

Obr. 1.

Obr. 1. Systém Tripod pro obráběcí stroje (zdroj: Fraunhofer IWU)

Východisko z této situace nabízejí zcela nová konstrukční řešení obráběcích strojů na bázi paralelní kinematiky. Příkladem může být systém Tripod, vyvinutý ve Fraunhoferově ústavu pro obráběcí stroje a tvářecí techniku IWU (Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik) v Chemnitzu (obr. 1). Klíčovou součástí nového typu obráběcího stroje jsou tři vzpěry s integrovanými lineárními motory, ukotvené přes kulové klouby na pevné základové plošině stroje. Na druhém konci vzpěr je, opět prostřednictvím kulových kloubů, upevněna obráběcí plošina nesoucí motorové vřeteno, ve kterém je upnut řezný nástroj a které zajišťuje jeho rotační pohyb. Prostřednictvím lineárních motorů lze současně měnit délku všech tří vzpěr a tím obráběcí plošinu naklápět až o ±30° a vysouvat nebo zasouvat až o 30 cm. Pro řízení stroje to znamená transformaci pravoúhlých (ortogonálních) souřadnic obrobku na paralelní souřadnice vzpěr. Ve spojení se dvěma dalšími lineárními pohybovými osami je pak možné zajistit simultánní obrábění v pěti osách. Vzpěry jsou před nečistotami chráněny shrnovacími měchy.

Zvláště při výrobě nástrojů a forem, ale také v leteckém průmyslu je požadováno i u složitě tvarovaných dílců co nejrychlejší opracování obrobku při zachování velké přesnosti. Protože se při paralelní koncepci obráběcího stroje pohybují menší hmoty, může obráběcí nástroj najíždět v prostoru mnohem rychleji do požadovaných poloh a vzhledem k nepatrným deformacím se dosahuje značné přesnosti nastavení nástroje do požadované polohy. Nová koncepce paralelní kinematiky byla navržena zejména pro konečné opracování obrobků. Zkoušky prokázaly, že doba opracování složitých dílů se značně zakřivenými plochami činí jenom asi 70 % doby, kterou na provedení této operace potřebují běžné obráběcí stroje s pěti osami. Pracovníci IWU představili systém Tripod a jeho princip odborné veřejnosti poprvé na mezinárodním veletrhu EMO 2005 v Hannoveru, tradičně největší světové přehlídce nových metod a strojů pro zpracování a obrábění kovů.
[Fraunhofer Mediendienst, č. 8/2005, téma 3.]

Kab.