Stijfheid robotfreesmachine

Alle in grote lijnen opgebouwde aluminium, stalen en houten cnc-machine`s

Moderators: audiomanics, Moderators

Stijfheid robotfreesmachine

Berichtdoor ktf op 25 Okt 2017 12:13

Goedemiddag allen,

Al reeds een maand of 9 ben ik bezig met het ontwikkelen van een freesmachine voor zeer grote panelen. Het werkbereik van de machine is 16 x 4 x 2 meter. Dit is opgebouwd uit een grote 6-assige robot op een portaal. Zie ook een filmpje hier: https://www.youtube.com/watch?v=VbGhpjGLkfY

De robotarm is niet heel stijf (deze kun je met 2 handen heen en weer schudden bijvoorbeeld) en dit brengt wat uitdagingen met zich mee. Ik heb een grote oppervlaktefrees (zoals in het filmpje) van 60mm diameter en een ingrijpdiepte van 6mm, dit werkt helemaal prima. Werk ik echter met bijvoorbeeld een schachtfrees, dan begint de robot te 'stuiteren', ook als ik een absurd lage voeding neem (bijvoorbeeld 0.5mm/s). Nu heb ik nooit echt een opleiding gehad in frezen, enkel een cursus van 1 dagdeel, dus misschien dat ik gewoon verkeerd werk, te grote ingrijpdiepte misschien?

Een voorbeeld: ik had aluminium kokers van 4mm dik, en hierin probeerde ik met een 8mm schachtfrees een gat te frezen met een diameter van 52mm. Als ik de frees liet boren, en vervolgens een gaatje trok, dan ging dit stuiterend, tikkend, en dus zeer onaangenaam. Uiteindelijk heb ik dit opgelost door in plaats van de volledige dikte in 1 keer te doen, dit te doen in stapjes van 1mm. Hierbij kreeg ik geen getik, enkel een hoop lawaai.

Wat heb ik aan mogelijkheden om een hoger verspaningsvolume te halen, zonder de robot te laten trillen? Hogere snijsnelheden? Andere manier van frezen?
ktf
 
Berichten: 10
Geregistreerd: 21 Okt 2017 07:08

Re: Stijfheid robotfreesmachine

Berichtdoor DaBit op 25 Okt 2017 12:53

Met dat beetje text als probleemomschrijving word het voor ons ook gissen.

- Heb je ook een filmpje van de 'stuiterende robotarm'?
- Kun je de following error van de robotarm-servo's te voorschijn toveren terwijl die bezig is?
Avatar gebruiker
DaBit
Donateur
 
Berichten: 7284
Geregistreerd: 05 Dec 2012 12:48
Woonplaats: Oss

Re: Stijfheid robotfreesmachine

Berichtdoor hugo stoutjesdijk op 25 Okt 2017 12:59

Welk soort frees ? Hoeveel snijkanten enz.
En weet je het verschil tussen meelopend en tegenlopend frezen (al maakt dat in vol materiaal weinig uit)
Ik ben voor meer techniek op school, maar dan wel vanaf groep 1 basischool.
Avatar gebruiker
hugo stoutjesdijk
Donateur
 
Berichten: 5614
Geregistreerd: 02 Maa 2011 16:04
Woonplaats: elst (u)

Re: Stijfheid robotfreesmachine

Berichtdoor diepchess op 25 Okt 2017 15:42

Als ik zo kijk naar de video dan snap ik niet zo goed waarvoor je een robotarm gebruikt ipv een klassieke 3 assige setup en de robot alleen gebruiken voor 5 assige bewerkingen die 3 assig niet gaan.

Je hebt nu toch al een prachtige gantry. Kun je deze setup niet gewoon iets uitbreiden door op de gele balk wat rails neer te zetten over de Y-as en dan een zware freesmotor eraan te hangen?

De robotarm gebruik je dan alleen voor de 5 assige bewerkingen.

De afstand van die freesmotor tot de balk is dan maar paar decimeter tijdens 't verspanen van de panelen. Dat is stuk kleinere afstand dan hij nu heeft bij die robotarm die enorm ver moet reiken op dit moment. Hoe breng je dan fiks wat kilowatts effectief over op zo'n enorme afstand? Dat lijkt me erg lastig. Daar zal het trillen vast vandaan komen, afgezien van dat de servo's niet geschikt zijn voor dit soort freeswerk.

p.s. klein blind gokje - 3 assig kun je vrij simpeltjes 40x zoveel verspaningsenergie laten genereren dan met de robotarm. Dat verspaant dus stuk sneller.
diepchess
 
Berichten: 909
Geregistreerd: 02 Jul 2013 09:02
Woonplaats: Veenendaal

Re: Stijfheid robotfreesmachine

Berichtdoor diode op 25 Okt 2017 17:39

Zit de "vering" echt in de robotarm of in de portaal? Ik heb in het verleden ook met Kuka robots gewerkt en kan me niet herinneren dat wij de robotarm echt met de hand konden bewegen.
Zo te zien heb je ook nog een vrij forse Kuka dus die zou best wat kunnen hebben. Nadeel is wel dat de robot zelf ook flink wat weegt. Je portaal krijgt dan ook behoorlijke krachten te verwerken.
diode
 
Berichten: 478
Geregistreerd: 23 Aug 2008 15:04

Re: Stijfheid robotfreesmachine

Berichtdoor Sven op 25 Okt 2017 18:11

Heeft de koker alleen de rechthoekige doorsnede of zit er nog een paneel in?

Alleen een diagonaal er bij geeft al veel meer stijfheid.
En heb je vergeleken hoe het dicht bij het portaal gaat vergeleken met ver weg?
Sven
350 kilo aluminium, wat boutjes en moertjes en een beetje plaksel:
http://cnczone.nl/viewtopic.php?f=8&t=13039
Avatar gebruiker
Sven
 
Berichten: 3580
Geregistreerd: 24 Sep 2008 07:13
Woonplaats: Arnhem

Re: Stijfheid robotfreesmachine

Berichtdoor ktf op 26 Okt 2017 13:45

DaBit schreef:- Heb je ook een filmpje van de 'stuiterende robotarm'?
- Kun je de following error van de robotarm-servo's te voorschijn toveren terwijl die bezig is?

Helaas heb ik er nu geen beeldmateriaal van. Ik wil het eigenlijk ook niet doelbewust opwekken, want dan ben ik bang dat er een frees breekt of misschien zelfs de lagers van de spindel naar de *** gaan. Het apparaat begint echt te bonken, je ziet de arm meerdere millimeters heen en weer knallen, dus dat kan m.i. niet goed voor de lagers zijn.

Ik zou niet weten waar ik afwijkingen direct van de servo's af zou kunnen lezen helaas.

hugo stoutjesdijk schreef:Welk soort frees ? Hoeveel snijkanten enz.
En weet je het verschil tussen meelopend en tegenlopend frezen (al maakt dat in vol materiaal weinig uit)

VHM 3 snijder zowel 8 als 20mm. Vrij standaard geometrie, 3x helix zonder bijzondere snijkanten (geen ruwfrees o.i.d.), trekkende snede. Bij de 8mm kreeg ik het bij een groef door 4mm aluminium, bij de 20mm snijder kreeg ik het toen ik door 24mm berken multiplex sneed.

diepchess schreef:Als ik zo kijk naar de video dan snap ik niet zo goed waarvoor je een robotarm gebruikt ipv een klassieke 3 assige setup en de robot alleen gebruiken voor 5 assige bewerkingen die 3 assig niet gaan.

Je hebt nu toch al een prachtige gantry. Kun je deze setup niet gewoon iets uitbreiden door op de gele balk wat rails neer te zetten over de Y-as en dan een zware freesmotor eraan te hangen?

Omdat mijn slede maar 10m schuift, en mijn bewerkingsbereik 16m is. De slede uitbreiden is sowieso budgettair niet haalbaar, maar er is ook simpelweg geen ruimte voor.

p.s. klein blind gokje - 3 assig kun je vrij simpeltjes 40x zoveel verspaningsenergie laten genereren dan met de robotarm. Dat verspaant dus stuk sneller.

Ik heb eerder het idee dat ik gewoon verkeerd aan het verspanen ben. Ik heb nu een 'oppervlaktefrees' (facemill) waarmee ik 4kW verstook zonder problemen. Ik heb veel kleinere vingerfreesjes waarbij hij bij 100W al begint te stuiteren. Het is m.i. veel meer een kwestie van trillingen indammen.

Ik heb zelf een aantal ideeën, maar ik heb er niet heel veel verstand van:
- Een ruwfrees gebruiken schijnt trillingen te verminderen
- Het gebruik van kleinere frezen op hogere toerentallen zou denk ik ook minder problemen moeten geven. Hoe hoger de frequentie, hoe minder resonantie over het algemeen. Helaas nog weinig succes met die aanpak
- Aanzetdiepte verminderen helpt veel, maar maakt het proces uiteraard ook veel trager, dus dat is immer een tweede keus
- Ik zit te denken aan trochoidaal frezen, maar ik begrijp nog niet helemaal of dat nu ook netto meer verspaand volume oplevert
- Het gebruik van (dure!) trillingsdempende gereedschapsopnames? Geen idee hoeveel dat helpt?

Sven schreef:Heeft de koker alleen de rechthoekige doorsnede of zit er nog een paneel in?

Het zijn twee kokers staal van 300 bij 200, 10mm dik, 4 meter lang. Waar de robot staat zitten nog 2 kokers dwars gemonteerd, elk 900mm lang. Dat geheel is gelast. Daarop gemonteerd zit boven en onder een plaat, 1.3m bij 4m 10mm dik. Het geheel weegt ongeveer 2 ton.
ktf
 
Berichten: 10
Geregistreerd: 21 Okt 2017 07:08

Re: Stijfheid robotfreesmachine

Berichtdoor DaBit op 26 Okt 2017 14:03

Ik heb ergens het idee dat de servo's van die robot van slag raken. Pak je een grote frees, dan span je het geheel op als een elastiekje en heb je er minder last van.

Een test zou kunnen zijn: klein vingerfreesje gebruiken wat normaal instabiel word, en tegen de bewegingsrichting van die robotarm in duwen om de radiale kracht van een grote frees te emuleren.
Avatar gebruiker
DaBit
Donateur
 
Berichten: 7284
Geregistreerd: 05 Dec 2012 12:48
Woonplaats: Oss

Re: Stijfheid robotfreesmachine

Berichtdoor skillalot op 26 Okt 2017 14:27

Volgens mij is het met een robotarm meer dat het of heel precies kan, of heel snel, maar het gaat gewoon niet samen. Op werk ook wel eens naar gekeken om met een robot te gaan plasmasnijden, maar kleine rondjes is gewoon niet te doen met de snelheden die wij nodig hebben.
skillalot
Donateur
 
Berichten: 2767
Geregistreerd: 19 Apr 2007 17:04
Woonplaats: Nijmegen

Re: Stijfheid robotfreesmachine

Berichtdoor serum op 26 Okt 2017 18:35

Mooi project! daar krijg je sowieso punten voor! Resonanties zijn een slet.. Met bijzonder weinig energie krijg je de grootste massa in resonantie. Verspanen in rechte banen gaat eigenlijk nooit lekker; als je dat wilt is een ruwfrees een mooie optie. Ik zou bepalen waar de beweging vandaan komt; een meetklokje op de juiste plekken en aan de arm trekken zou je wat meer inzicht moeten geven.

Trochoidaal kan, maar daarmee maak je meer relatief kleine bewegingen. Ik kan mij niet voorstellen dat de chatter van het slotfrezen een paar mm beweging veroorzaakt. Klinkt bijna alsof de frequentie van het janken van de frees een positie-bepaler oid beinvloeden waardoor het stuiteren begint.

de reden dat Sven naar de constructie van je koker vraagt is om erachter te komen of hier misschien torsie kan optreden. Als ik je constructie bekijk, staat de arm op een stalen plaat? Wordt hij nog ondersteund door bv een H balk oid?

Ik weet niet hoeveel kg de robot kan dragen, maar wat een overweging zou kunnen zijn is om domweg massa toe te voegen om de resonantie naar een lagere frequentie te brengen.

Wat Dabit zegt behoort ook zeker tot de mogelijkheden; dat de PID instellingen van de motoren niet optimaal zijn (geen ervaring met robotarmen, wellicht zit er een geavanceerde auto-tune op) Maar het kan natuurlijk ook een samenspel zijn tussen de robotarm en de motoren op de x as (of hoe je hem ook noemt)

Heb je voor de gein de koker, zoals je hem hebt gemaakt, al eens gesimuleerd in Fusion360 oid? je kan er 'modal frequencies' mee bepalen onder een bepaalde belasting van je constructie.

Valt je ook op dat er bepaalde plekken zijn die stijver zijn? (treedt het bv op met volledig uitgerekte arm, of alleen dichtbij de portaal of overal)?

Echt. Monsterlijk mooi project!
Avatar gebruiker
serum
Donateur
 
Berichten: 1940
Geregistreerd: 08 Maa 2008 19:37

Re: Stijfheid robotfreesmachine

Berichtdoor Lameris op 27 Okt 2017 06:57

prachtig project maar duivels moeilijk om dit goed te krijgen.
Er wordt gesproken over de stijfheid van de machine alsof dat alleen bepalend is. In werkelijkheid is de stijfheid een vector grootheid in translatie en rotatie met 6 vrijheidsgraden !
Een kleine hoeveelheid energie in de juiste richting kan een enorme resonantie veroorzaken. De oplossing van trillings problemen ligt altijd in verstemming van de resonantie frequentie of het toevoegen van een demper die de ongewenste energie kan opnemen.( verstemming is een verandering in de massa of het veersysteem aanbrengen)
Op het filmpje gaan de rechte banen wel goed en ik heb de indruk dat de geleiding in de groef door de freeskop het aantal vrijheidsgraden voor trilling beperkt.
Ik zou eerst eens nagaan in welke richting de trilling gaat optreden en daaruit besluiten hoe een demping kan worden aangebracht. Het toevoegen van massa zou niet mijn eerste prioriteit zijn gelet op de belasting voor de robot. Je zou kunnen zoeken in de richting van een dynamische demper of een wrijvingsdemper. Dat laatste door een rubber volgwiel aan de freeskop te maken die tegen de te bewerken plaat steunt.
Ik ben benieuwd of het lukt dit probleem op te lossen!
Lameris
 
Berichten: 31
Geregistreerd: 01 Sep 2007 09:08
Woonplaats: Hollandsche Rading

Re: Stijfheid robotfreesmachine

Berichtdoor DaBit op 27 Okt 2017 07:04

Eerst meten wat er gebeurt onder welke omstandigheden, dan conclusies trekken, dan wat doen.
Avatar gebruiker
DaBit
Donateur
 
Berichten: 7284
Geregistreerd: 05 Dec 2012 12:48
Woonplaats: Oss

Re: Stijfheid robotfreesmachine

Berichtdoor serum op 27 Okt 2017 07:44

Precies. Een tactisch geplaatste meetklok geeft al een mooie eerste indicatie.
Avatar gebruiker
serum
Donateur
 
Berichten: 1940
Geregistreerd: 08 Maa 2008 19:37

Re: Stijfheid robotfreesmachine

Berichtdoor diepchess op 27 Okt 2017 16:27

Er is een mathematisch probleem met frezen met hele lange robotarm versus 3 assig heel kort erop zitten.

Zoals al door meerderen vermeldt zijn servo's an sich wel heel nauwkeurig van robotarmen - maar op grote afstanden van die servo's moet je rekening houden met de afstand.

Iets wat op afstand 10 centimeter zeg 0.1 mm nauwkeurig kan bewegen, dat is op 4 meter afstand dus paar millimeter afwijking. Het gaat dan niet om de stijfheid van de robotarm an sich, maar om de servo die gewoon bepaalde afwijking heeft in graden en op langere afstand is die afwijking gewoon stuk meer. Terwijl een 3 assige oplossing die error van die servo niet heeft en de stijfheid de constructie is, dus de afwijking kan dan enorm klein zijn. Micrometers.

Ongetwijfeld zullen er nog heel veel andere problemen zijn die mogelijk het beschreven probleem veroorzaken - maar wegens die enorme onnauwkeurigheid op langere afstanden gebruik ik CNC dus 3 assige oplossingen als het kan in plaats van een robotarm.

Als je wel een robotarm kunt betalen maar niet wat rails voor 3-assige oplossing, dat komt wat gek over.
diepchess
 
Berichten: 909
Geregistreerd: 02 Jul 2013 09:02
Woonplaats: Veenendaal

Volgende

Terug naar Aluminium, Staal en Hout



Wie is er online?

Gebruikers in dit forum: kawarider, Tommels en 22 gasten