Co to jest ramię robota i jak je wybrać?

Linki, złącza i narzędzie na końcu

Ramię robota kontra robot przemysłowy kontra cobot kontra manipulator

Oto część, którą większość stron pomija: te cztery terminy nie są na tym samym poziomie, a jeden z nich oznacza coś bardzo konkretnego, gdy już zaczniesz formować wtryskowo.

Ramię robotato potoczna nazwa samego sprzętu przegubowego-ogniw, połączeń i efektora końcowego, które właśnie opisaliśmy.

A manipulatorw przypadku formowania wtryskowego nie jest synonimem tego ramienia,-to robot-na wynos: jednostka zamontowana na maszynie formierskiej, która sięga do formy, chwyta gotową część lub prowadnicę i podnosi ją w każdym cyklu. Zwykle jest to konstrukcja liniowa, kartezjańska, a nie ramię przegubowe, jakie wyobraża sobie większość ludzi. Zatem tutaj „manipulator” nazywa konkretnego robota rozformowującego, a nie ogólny sprzęt.

Jakiśrobota przemysłowegoto kompletna maszyna w fabryce: ramię wraz ze sterownikiem i układem napędowym, zbudowana do produkcji. Każdy robot przemysłowy zawiera ramię robota, ale sformułowanie to wskazuje na całą jednostkę roboczą,-więc prawdziwą różnicą między ramieniem robota a robotem przemysłowym jest część i produkt w opakowaniu.

A kobot(robot współpracujący) to podtyp definiowany przez intencję, a nie kształt. To ramię robota zaprojektowane z myślą o bezpiecznej pracy wśród ludzi-wolniejszych, przy użyciu-ograniczonej siły i często bez klatki. Pytanie pomiędzy ramieniem robota a cobotem nie brzmi „które jest które”, ale „czy to ramię jest zbudowane tak, aby dzielić przestrzeń z ludźmi?”

Trzy rzeczy, które ludzie mylą na temat ramion robotycznych

1. Kupno robota niczego nie automatyzuje.Ramię samo w sobie nie jest w stanie wykonać użytecznej pracy, dopóki nie będzie wokół niego systemu. Prawdziwa automatyzacja wymaga osprzętu-pełnoogniwowego, czujników, zabezpieczeń, zasilania części i łączącego je sterownika. Ramię jest jednym z elementów tego systemu, a nie samym systemem.

2. Powtarzalność to nie dokładność.Arkusz danych chwalący się ±0,02 mm prawie zawsze oznacza powtarzalność,-jak mocno ramię powraca do punktu, którego go nauczono,-a nie jak dokładnie uderza we współrzędną, której nigdy nie nauczono. W przypadku czegokolwiek przypominającego obróbkę skrawaniem ta szczelina ma ogromne znaczenie.

3. Więcej osi nie jest automatycznie lepsze.Ramię 6-osiowe jest bardziej elastyczne, ale elastyczność, której nie potrzebujesz, to tylko dodatkowy koszt, złożoność i więcej miejsc na wprowadzenie błędów. Wiele zadań można wykonywać szybciej i bardziej niezawodnie na 4-osiowym ramieniu.

Łańcuch Ruchu

Jak więc działa ramię robota, chwila po chwili? Każdy ruch przebiega w tym samym łańcuchu. Sterownik oblicza trajektorię,-gdzie i kiedy powinien znajdować się każdy przegub. Wysyła te cele do serwomotorów, które zasilają napęd. Każde serwo zasila przekładnię redukcyjną, która zamienia prędkość na moment obrotowy, dzięki czemu mały, szybki silnik może poruszać ciężkim ramieniem powoli i precyzyjnie. To zmienia złącze i złącza razem ustawiają efektor końcowy, który wykonuje właściwą pracę-chwytania, spawania i dozowania. Jest to pętla zamknięta: enkodery na każdym złączu zgłaszają swoje rzeczywiste położenie z powrotem do sterownika, który koryguje go na bieżąco.

Osie i stopnie swobody

Wszystko w tym łańcuchu służy jednemu celowi: umieszczeniu narzędzia tam, gdzie go potrzebujesz, pod odpowiednim kątem. Właśnie toosieIstopnie swobodyopisać-i właśnie wtedy wiele decyzji o zakupie kończy się niepowodzeniem.

Każda oś to jeden staw, który porusza się niezależnie; liczba niezależnych ruchów to stopnie swobody ramienia. Na standardowym ramieniu 6-osiowym praca jest podzielona na dwie połowy.Pozycja uchwytu osi 1–3-przenoszą narzędzie do punktu w przestrzeni (w lewo/prawo, do przodu/do tyłu, w górę/w dół).Orientacja uchwytu osi 4–6-ustawiają kąt narzędzia po jego ustawieniu (przechylenie, nachylenie i odchylenie nadgarstka).

Ten podział to cała reguła selekcji. Zapytaj, czego tak naprawdę wymaga Twój proces:

Spawalniczypotrzebuje palnika, aby zetknąć się ze szwem pod określonym kątem i przytrzymać go, podążając za złączem. Sama pozycja nie jest w stanie tego zrobić.-Potrzebujesz orientacji nadgarstka. Dlatego spawanie jest prawie zawsze6-osiowy.

Paletyzacjaoznacza głównie wybranie pudełka, podniesienie, obrócenie i odłożenie na płasko. W górę-w dół i obrót obejmuje to, więc a4-osiowyramię wykonuje pracę szybciej i taniej, ograniczając ryzyko zepsucia się.

Krótka zasada: musisz przechylić lub obrócić narzędzie, aby wykonać zadanie? Pomyśl o 6 osiach. Tylko poruszanie się w górę-w dół i obracanie się? 4 może wystarczyć.

Co właściwie robią czujniki

Ramię jest tak dobre, jak wyczucie, gdzie się znajduje-i czego dotyka. Trzy typy czujników przenoszą to obciążenie, ale nie mają one takiego samego znaczenia.

Koderyzgłosić wspólne stanowisko-szkielet zamkniętej pętli. Rozróżnienie, które tak naprawdę cię gryzie, to enkodery absolutne i przyrostowe. Enkoder inkrementalny zlicza ruch od miejsca, w którym się-włączył, więc po przerwie w zasilaniu lub zmianie przełożenia ramię często musi wykonać procedurę ponownego-powrotu do pozycji bazowej, zanim będzie mogło zadziałać. Enkoder absolutny przechowuje swoją rzeczywistą pozycję niezależnie od tego, czy jest zasilany, czy nie. Wyobraź sobie poniedziałkowy poranek: ramię z enkoderami absolutnymi włącza się już wiedząc, gdzie znajdują się wszystkie przeguby; w przypadku enkoderów przyrostowych może być konieczne najpierw przeczołganie się z powrotem do punktu odniesienia. Po każdej zmianie zmiany i przestoju przestaje to być przypisem.

Czujniki siły-momentu obrotowegodać ramieniu zmysł dotyku. Wyczucie siły kontaktowej-zamiast ślepego kierowania do określonej pozycji- umożliwia wkładanie (osadzanie części bez zakleszczania) oraz szlifowanie lub polerowanie (jazda po powierzchni ze stałym naciskiem).

Wizjaradzi sobie z nieznanym: gdy części docierają nieumocowane-luźno do kosza lub w różne miejsca na pasku-, lokalizuje je, dzięki czemu ramię dostosowuje się, zamiast oczekiwać, że część znajdzie się w jednym, ustalonym miejscu.

Referencje na temat czujników siły-momentu obrotowego: [https://arxiv.org/pdf/2103.11123]

Kinematyka w prostym języku angielskim

Wpisujesz współrzędne, a ramię po prostu tam trafia. Za tym kryje się kinematyka odwrotna, a najczystszym sposobem na wyczucie tego jest własne ramię.

Sięgnij po filiżankę stojącą na stole. Nic nie obliczyłeś,-ale Twój mózg natychmiast obliczył, jak daleko należy zgiąć ramię, łokieć i nadgarstek, aby dokładnie tam umieścić rękę. To kinematyka odwrotna: zacznij od miejsca, w którym powinno znajdować się narzędzie, i rozwiązuj wstecz, szukając kątów przegubów, które je tam umieściły.

Kinematyka do przodu to podróż powrotna-biorąc pod uwagę kąty stawów, gdzie kończy się ręka? Łatwiej obliczyć, ale rzadziej to, czego faktycznie potrzebujesz.

Przy każdym ruchu ramienia sterownik cicho rozwiązuje kinematykę do przodu i do tyłu: podajesz cel, a on znajduje kąty. Na tym polega cała sztuczka,-nie potrzeba żadnej ściany formuł.

Referencje na temat kinematyki ramienia robota: [https://arxiv.org/pdf/2303.09645]

Skąd naprawdę bierze się precyzja

Idealne rozwiązanie kinematyczne nadal jest błędne, jeśli sprzęt nie jest w stanie go utrzymać. Prawdziwa precyzja wynika z trzech czynników fizycznych, które się łączą.

Przekładnie redukcyjne-właściwy typ, właściwe miejsce. Reduktory RVosadzone w podstawie i dolnej osi: sztywne, zbudowane tak, aby wytrzymać duże obciążenia w zasięgu ręki.Reduktory harmonicznych (-fal odkształceń).dobrze leży w nadgarstku: kompaktowy, lekki,-z niemal zerowym luzem, do stosowania tam, gdzie ładunek jest niewielki, ale precyzja ma kluczowe znaczenie. Umieść napęd harmoniczny tam, gdzie należy pojazd kempingowy, a ramię ugina się pod obciążeniem-nie chodzi o to, co jest „lepsze”, ale o to, gdzie każde z nich pasuje.

Sztywność.Wszelkie odchylenia w strukturze są widoczne w powiększeniu na końcówce narzędzia: niewielkie odchylenie kątowe w złączu staje się dużym błędem już na metr dalej. Sztywne ramię utrzymuje nauczony punkt pod obciążeniem; elastyczny odpływa z niego, gdy tylko zmieni się ładunek lub ruch. To główny powód, dla którego dwa ramiona z niemal-identycznymi specyfikacjami nie działają identycznie.

Dryft termiczny.Gdy silniki i przekładnie pracują, nagrzewają się, metal rozszerza się, a położenie narzędzia zmienia się-zwykle najbardziej w ciągu pierwszej godziny od zimnego rozruchu. Dlatego-precyzyjna praca zaczyna się od rozgrzewki-: przesuwaj ramię, aż osiągnie stabilny stan termiczny, a następnie zaufaj jego wynikom. Widzieliśmy, jak zimny-dryf startowy po cichu niszczył-sprawdzanie artykułów, z których wszyscy obwiniali programowanie.

Wersja praktyczna: potrzebujesz powtarzalności klasy ± 0,02 mm-do kontroli pierwszego-artykułu? Nie mierz na zimnej maszynie-najpierw pozwól jej się rozgrzać.

Chcesz zobaczyć, jak te elementy łączą się w prawdziwym ramieniu? Zobacz specyfikację robota 6-osiowego RBTIC →

Ładunek

Theładunek robotaSpecyfikacja to miejsce, w którym wybór najpierw idzie nie tak, ponieważ ludzie dobierają rozmiar do ciężaru części i zapominają o sprzęcie, który ją trzyma. Część o masie 8 kg na chwytaku o masie 4 kg to ładunek o masie 12 kg-więc potrzebne jest ramię o wadze co najmniej 12 kg-, a nie 8 kg. Waga to nie wszystko: im dalej ładunek znajduje się od kołnierza nadgarstka, tym większy moment wytwarza, więc część niecentralna lub wysunięta zachowuje się jak jeszcze cięższa. Rozmiar do części + chwytak + przesunięcie zasięgu, nigdy sama część.

Zasięg a koperta robocza

Powtarzalność kontra dokładność

Prędkość i czas cyklu

Szybkość arkusza danych to szczytowa-maksymalna prędkość połączenia bez obciążenia, w prostej serii. Twoja liniaczas cyklujest zbudowany ze wszystkiego, co opuszcza pęknięcie. Prawdziwy ruch wymaga czasu na przyspieszanie i zwalnianie przy każdym ruchu; w planowaniu ścieżki wokół zakrętów i przeszkód; w przerwie przy każdym podnoszeniu i umieszczaniu, podczas gdy chwytak otwiera się lub zamyka; i wUściski dłoni we/wy, gdzie ramię czeka na sygnał z przenośnika, sterownika PLC lub maszyny. Dodaj rzeczywistą ładowność, a prędkość maksymalna spadnie jeszcze bardziej. Dlatego numer katalogowy nigdy nie jest równyczas taktu.

Jeśli potrzebujesz prawdziwego, przeprowadź jego symulację-lub poproś integratora o oszacowanie czasu cyklu na podstawie rzeczywistej ścieżki i ładunku, a nie arkusza specyfikacji.

Osie

Oto tylko decyzja. Zapytać:

Czy narzędzie musi się przechylać, obracać lub zbliżać pod kątem? →6 osi.

Czy musi sięgać wokół przeszkody lub przyjmować złożoną pozę? →6 osi.

Czy praca jest płaska-w górę/w dół plus obrót w celu jej umieszczenia? →4 osiewystarczy.

Więcej osi nie oznacza bezpłatnej aktualizacji: każda dodatkowa oś zwiększa koszty, wymaga więcej programowania i wymaga konserwacji o jedno złącze więcej. Więc4 osie kontra 6 osipytanie brzmi: „Jaka najmniejsza zręczność sprawdza się w mojej pracy?”-kup to, a nie więcej.

Środowisko

Ostatnia specyfikacja jest pomijana aż do skutku: środowisko dopasowuje ramię do rozmiaru zadania. Spawanie powoduje rozpryski i ciepło, więc potrzebujesz konstrukcji odpornej na rozpryski i ciepło-. Szlifowanie i gratowanie powoduje powstawanie drobnego pyłu, co wymaga wysokiego stopnia ochrony IP i dobrego uszczelnienia. Formowanie wtryskowe nagrzewa się, więc temperatura ma znaczenie. Imontaż robota-podłoga, odwrócona, ściana lub szyna-zmienia zarówno zasięg ramienia, jak i jego sztywność.

Prześlij nam wagę części, czas cyklu i układ - dopasujemy dla Ciebie ramię →

Spawalniczy

Spawanie jestrobota spawalniczegojest to popisowe zadanie i wymaga 6 osi.-Palnik musi stykać się ze szwem pod kątem i trzymać go. Poza tym zwróć uwagę na trzy rzeczy, których nie uwzględni karta specyfikacji: smukły nadgarstek, który może zanurzyć się w obrabianym przedmiocie bez kolizji; wewnętrzne prowadzenie kabli i węży (-wyciąganie), aby przewody nie zaczepiały się ani nie ścierały o część; oraz pozycjoner w skoordynowanym ruchu, aby ustawić część w zasięgu ręki. Dodaj ochronę przed odpryskami i wysoką temperaturą, a otrzymaszcela spawalnicza robota, nie tylko ramię. [Linia spawalnicza →]

Paletyzacja

A robot paletyzującyzwykle potrzebuje 4 osi-zadanie polega na podnoszeniu, obracaniu, ustawianiu na płasko, a dwie dodatkowe osie nic tu nie dają. Potrzebuje dużej ładowności w połączeniu z dużym zasięgiem, aby mógł zbudować pełny stos bez zmiany pozycji. O tym, czy wszystko działa dobrze, decydują dwie rzeczy: planowanie wzoru (w jaki sposób pudełka układają się warstwa po warstwie, tworząc stabilną paletę) i chwytak. Ostatnią z nich jest cicha pułapka,-zakrzywione, elastyczne lub nieregularne produkty są trudne do niezawodnego uchwycenia, a projekty paletyzacji zwykle kończą się-oprzyrządowaniem-ramienia, a nie robota. [Linia paletyzacji →]

CNC / Konserwacja maszyn

A robot do obsługi maszynładuje surowce i rozładowuje gotowe części-proste w teorii, integracja-trudna w praktyce. Prawdziwą pracą jest wyczucie czasu. Podwójny chwytak (gotowa część w jednej szczęce, surowy półfabrykat w drugiej) skraca cykl, wymieniając oba podczas jednej wizyty. A robot żyje lub umiera dalejZaładunek CNCuściski dłoni: komunikuje się z maszyną za pośrednictwem wejścia/wyjścia, czeka na sygnał-otwarcia drzwi i ustala sekwencję wejścia tak, aby nigdy nie dotarła do środka, zanim drzwi się nie otworzą lub nie zwolni się uchwytu. Jeśli źle ustawisz czas, spowoduje to awarię narzędzia. [Linia obsługi maszyn →]

Pick & Place / Podawanie przez prasę

Wysoka-prędkośćwybierz i umieść robotapracuj i prasę, karmij na żywo i umieraj zgodnie z taktem i wyczuciem czasu. Szybkie, lekkie chwytaki pneumatyczne utrzymują rytm, ale-nie podlega negocjacjom moment bezpieczeństwa: podczas podawania prasy ramię wchodzi i opuszcza określoną strefę bezpieczeństwa zsynchronizowaną z matrycą i musi zostać całkowicie wysunięte, zanim siłownik opadnie. Nie ma tu miejsca na późne wyjście. Gdy części również wymagają ciasnego umieszczenia, o wyborze decyduje powtarzalność. [Linia podająca prasę →]

Formowanie wtryskowe-Wyjmij

DlaFormowanie wtryskowe-wyjmujemy, wybór zależy od tego, jak mocno manipulator łączy się z prasą. Musi dotrzymywać kroku cyklowi formowania, wchodzić do formy w ciągu ułamka-sekundy, w której się ona otwiera, i usuwać przed zamknięciem. Zatem synchronizacja cykli, a nie sama prędkość, jest tutaj ważną specyfikacją.

O reszcie decydują trzy szczegóły zastosowania:-precyzyjność wyjmowania w celu czystego podnoszenia delikatnych części z gniazda, niezawodne oddzielanie prowadnic oraz, na przykład,automatyzacja formowania wkładek, dokładność umieszczenia wkładek w formie przed oddaniem strzału. To nasza podstawowa linia-dopasowana do Twojej maszyny i formy, a nie sprzedawana z półki. [Linia końcowa-formowania wtryskowego →]

Wybór ramienia robota tak naprawdę nie polega na wyborze maszyny. Chodzi o przełożenie swojej roli, taktu i układu na system, który faktycznie działa-, dlatego też ramię zawsze decyduje tylko o połowie decyzji, a rzadko o trudnej połowie.

Zanim więc wybierzesz jeden model, wykonaj trzy rzeczy:

Zważ rzeczywisty ładunek- Twoja część plus chwytak i ewentualne przesunięcie zasięgu, a nie sama część.

Zdefiniuj swój prawdziwy takt- pełny cykl z przyspieszeniem, zatrzymaniem i uzgodnieniami we/wy, a nie prędkość szczytowa arkusza danych.

Zdecyduj, co właściwie kupujesz -samo ramię lub ramię plus chwytak i elementy sterujące potrzebne do faktycznego wykonania zadania.

Popraw te trzy elementy, a już wyprzedzisz większość kupujących, ponieważ zamiast robota określasz wynik.

Kiedy będziesz gotowy, prześlij nam masę części (z chwytakiem), docelowy czas cyklu i układ,-a my wrócimy ze specyfikacją pasującą do zadania, a nie ogólnym numerem katalogowym.

Prześlij nam swoją specyfikację, a pomożemy Ci wybrać →