Станки с параллельной кинематикой: потенциал применения

Станки типа Tricept как комбинация робота со станком, т.е. выполняющие функции как робота, так и станка, впервые появились в 1992 г. и с тех пор прочно заняли свое место в ряду станков с параллельной кинематикой. Сюда входят также станки типа Hexapod (работающие по шести осям координат), Linapod или Triaglide (работающие по трем осям координат аналогично станкам типа Tricept). Характерными особенностями этой конструкции являются сочетание шпиндельной головки с платформой, к которой прикреплены концы трех или шести прямолинейных штанг, перемещающихся линейно, но не по осям координат Х,Y, Z. У станков типа Hexapod и Tricept оси совпадают с центрами штанг, а у станков типа Linapod или Triaglide один конец каждой штанги расположен на каретке, перемещаемой вдоль неподвижно установленного шарикового винта, причем все три винта расположены в одной плоскости и в одном направлении. Во всех случаях традиционные перемещения по осям Х,Y, Z требуют у этих станков многокоординатной интерполяции, поэтому рабочая зона имеет сложную форму. Дополнительные оси вращения могут быть расположены на шпиндельной платформе, а поскольку у станков Tricept этих осей две, их можно считать пятикоординатными. Первыми получившими практическое применение станками этого типа были станки мод. Tricept 600, которых к настоящему времени продано 130 шт.
  Более крупный станок из этой серии — мод. Tricept 805, разработанный фирмой Neos Robotics, впервые показанный на выставке IMTS’98 и предназначенный для выполнения механической обработки на тяжелых режимах, демонстрировался также на выставках ЕМО’99 и MACH’2000. Его рабочая зона составляет 800 х 800 х 400 мм, привод фирмы Ibag мощностью 30 кВт (с кратковременной перегрузкой до 80 кВт) обеспечивает частоту вращения шпинделя до 30000 мин-1, а инструментальный магазин рассчитан на 12 инструментов с конусом HSK63. В настоящее время на заводах различных отраслей промышленности работает примерно 20 станков мод. Tricept 805. На выставке METAV’2000 была представлена более крупная модификация этого станка – мод. Tricept 845.
  По мнению фирмы Siemens, с 1994 г. принимающей активное участие в разработке станков с параллельной кинематикой, их узлов и систем управления в сотрудничестве с рядом фирм и реализовавшей с тех пор во всем мире 16 таких структур, станки типа Tricept наиболее перспективны. Их будущую долю в общем количестве станков с параллельной кинематикой фирма оценивает порядка 60 % и станков типа Linapod примерно 20%, тогда как станков типа Hexapod лишь 5 % и станков с другими типами параллельных структур – 15%. Предполагается, что общий годовой выпуск таких станков достигнет в ближайшем будущем 33000 шт.
  Таким образом, в дальнейшем можно рассчитывать на выпуск 18000 станков типа Tricept, хотя к настоящему времени на заводы отправлено всего лишь таких 14 станков стоимостью каждый порядка 400000 долл. Они могут иметь различные компоновки. На ЕМО’99 был, например, показан станок мод. Tricept 805 типа многоцелевого с вертикальной компоновкой и установленный на триподной опорной конструкции с конусообразным ограждением. Этот вариант безусловно имел высокую жесткость, но доступ к заготовкам был у него сильно ограничен. Фирма Neos Robotics создает также наклонную (под углом 450) и горизонтальную компоновку. Фактически это плита, на которой расположен блок Tricept параллельной кинематики и которую под различными углами устанавливают между двумя вертикальными стойками для обеспечения гибкости позиционирования. Затем плиту вместе с блоком Tricept и стойки размещают на станине, на которой могут быть дополнительно смонтированы устройство смены спутников, а также неподвижный или поворотный рабочий стол. Наклонная компоновка является оптимальной, поскольку в этом случае блок Tricept выступает из вертикальных стоек, обеспечивая возможность обслуживания различных зажимных и транспортных устройств. Новизна такого модульного подхода состоит в том, что наклонную компоновку несложно превратить в вертикальную или горизонтальную.
  Фирма Neos Robotics планирует создание автоматической линии, oснащенной блоками Tricept. Это обеспечит получение дешевой производственной системы, обладающей к тому же важным преимуществом перед существующими. Дело в том, что когда происходит сбой на одной из рабочих станций линии, ее функции берет на себя другой блок Tricept. Таким образом, линия будет работать до тех пор, пока работает хотя бы один блок Tricept.