היתרונות והחסרונות של זרועות רובוטיות תעשייתיות

היתרונות והחסרונות של זרועות רובוטיות תעשייתיות

כציוד תפעולי אוטומטי הנפרס בסביבות תעשייתיות, הזרוע הרובוטית התעשייתית מצוידת בשלושה צירי תנועה ניתנים לתכנות או יותר.

זה מאפשר תזוזה מרחבית של כלי עבודה או חלקי עבודה כדי לבצע הליכי ייצור כגון ריתוך, צביעה בהתזה, פלטיזציה, טעינת/פריקה של כלי מכונה והרכבה.

1. הבדלים בין זרועות רובוטיות תעשייתיות לרובוטים שיתופיים

זרועות רובוטיות תעשייתיות כולל מהירויות פעולה מהירות וכוח פגיעה חזק, המיועד למהירות גבוהה, מטען כבד וייצור המוני מתמשך. הם חייבים להיות מוקפים בגדרות משמר בטיחות כדי להפריד בין בני אדם למכונות, מה שהופך שיתוף פעולה אנושי קרוב ל-רובוט לבלתי אפשרי.

רובוטים שיתופיים מצוידים בחיישני כוח מובנים-עם זיהוי התנגשות רגיש במיוחד, שייעצר מיד בעת יצירת קשר עם עובדים. למרות מהירות ויכולת עומס נפגעים, הם בדרך כלל אינם דורשים גדרות בטיחות ויכולים לעבוד לצד מפעילים באותה תחנת עבודה.

2. הבדלים בפרמטרים של ביצועים

היתרונות של זרועות רובוטיות תעשייתיות: מהירות פעולה גבוהה, מטען כבד וטווח הגעה ארוך, מתאים לייצור המוני מתמשך-בעוצמה גבוהה.

היתרונות של רובוטים שיתופיים: מבנה קל משקל וגמיש, אך מוגבל במהירות ובעומס מרבי, ישים רק לעיבוד חלקי עבודה קלים וקטנים.

3. תרחישי הפקה ישימים

זרועות רובוטיות תעשייתיות: תהליכי-מחזור ועומס כבד-כולל ריתוך, פלטיזציה של חומרים כבדים, הטבעה וטיפול במכונה.

רובוטים בשיתוף פעולה: הרכבת-חלקים קטנים, בדיקה, ליטוש, טיפול קל וייצור גמיש עם אצוות קטנות וסוגי מוצרים מגוונים.

זרועות רובוטיות תעשייתיות כוללות מבנה קישור טורי. בסיס קשיח מותקן בחוזקה על הקרקע, עם מספר קישורים מכניים ומפרקים סיבוביים המחוברים מקצה-ל-קצה, ונמשכים עד לפרק כף היד ולאוגן כלי הקצה. הרוב המכריע של הזרועות הרובוטיות בשוק מאמצות את העיצוב הסדרתי הזה; קיים מספר קטן של רובוטים מקבילים אך יש להם תרחישים ישימים מוגבלים, עליהם יפורט בהמשך. כל מפרק מתאים לציר תנועה אחד הניתן לשליטה עצמאית, ודגמים סטנדרטיים מצוידים בשישה צירים המסומנים J1 עד J6.

ששת הצירים מתחלקים לשתי קבוצות: שלושת הצירים הראשונים J1 (בסיס), J2 (כתף) ו-J3 (מרפק) הם צירי מיקום. J1 מסובב את כל הזרוע ימינה ושמאלה, J2 מניף את הזרוע התחתונה קדימה ואחורה, ו-J3 מרים ומוריד את הזרוע העליונה. בעבודה במקביל, הם יכולים להזיז את פרק כף היד לכל עמדה בתוך מעטפת העבודה.

שלושת הצירים האחרים J4, J5 ו-J6 משולבים בתוך פרק כף היד כצירי התמצאות. הם יכולים לגלגל, להטות ולסובב את כלי הקצה כדי ליישר אותו עם חלקי עבודה מכל זווית.

במילים פשוטות: שלושה צירים קובעים את מיקום הכלי, בעוד ששלושת האחרים מכוונים את היציבה שלו. שישה צירים מייצגים את התצורה המינימלית הנדרשת כדי למקם ולכוון כלי בחופשיות בכל נקודה ובכל זווית בחלל, וזו הסיבה שזרועות רובוטיות של שישה-צירים הן הפתרון המרכזי לאוטומציה במפעל.

לאחר צמצום קטגוריות המודל כגון זרועות רובוטיות של שש-צירים, רובוטים שיתופיים ורובוטים משטחים, גיליונות המפרט משמשים כהתייחסות הליבה להערכת המעשיות של כל דגם. הפרמטרים הנומינליים המסופקים על ידי היצרנים הם לרוב ערכים אופטימליים המתקבלים בתנאי הפעלה אידיאליים, שלעתים קרובות מסתירים מגבלות תפעוליות קריטיות ויכולים בקלות להוביל לבחירת דגם שגויה.

חמישה פרמטרים מרכזיים קובעים ישירות את הביצועים התפעוליים של זרועות רובוטיות: עומס מדורג, רדיוס עבודה, דיוק מיקום חוזר, זמן מחזור ודרגות חופש (מספר צירים). יש לציין, מטען ורדיוס עבודה מגבילים זה את זה; נדרשת הערכה כוללת מקיפה במקום להעריך כל פרמטר בודד בנפרד.

1. מטען

כאשר פועל במהירות מדורגת עם טווח הגעה סטנדרטי, ללא ירידה בביצועים או אובדן חיי שירות. מלכודות עיקריות שיש להימנע מהן במהלך בחירת הדגם

לא רק לחשב זה מתייחס למשקל העומס המקסימלי שזרוע רובוטית יכולה לשאת ביציבות מאוחרת את המשקל של חומר העבודה עצמו; יש להוסיף את המשקל הכולל של ה-End-of-Arm Tooling (EOAT), כולל אביזרים כגון תפסים, ספלי יניקה ואקום, התקני החלפה מהירה-, חיישנים וכבלים.

שני קריטריונים ליבה

 

המטען המדורג מוגדר על סמך מרכז הכובד הסטנדרטי של העומס ומרחק היסט ההרכבה. כלי עבודה כבדים יותר או שינוי מרכז הכובד יקטין את קיבולת העומס בפועל. בדוק תמיד את עקומת טווח המטען- במקום להסתמך רק על ערך המטען הנומינלי המפורסם.

 יש לשמור מרווח בטיחות של 20% עד 30% במהלך בחירת הדגם כדי לנטרל אינרציה במהלך האצה והאטה ולהתאים שדרוגי כלי עבודה עתידיים. מטען שעונה רק על דרישות העבודה מעיד על מפרט נמוך.

2. טווח הגעה מקסימלי

המשמעות היא מרחק הקו הישר- המרבי ממרכז בסיס הזרוע הרובוטית לאוגן הכלי, שקובע את מעטפת העבודה האפקטיבית. אזור העבודה שלו אינו כדור רגיל; ישנם אזורים עיוורים מעל ומתחת לבסיס, וניידות המפרק גרועה ביותר באזורים הקרובים לבסיס.

הנחיות לבחירת דגם

אל תבחר דגם רק על סמך טווח הגעה מקסימלי. ודא את מעטפת העבודה מול מיקומי בחירה-ו-מיקום, פריסת כלי עבודה ונקודות כניסת/יציאת חומר. כלי קצה יכול להרחיב את רדיוס העבודה, אך זוויות סיבוב המפרק יכווצו את טווח הפעולה האפקטיבי. טווח הגעה ארוך יותר מתאים לקיבולת מטען נמוכה יותר ולטביעת רגל רצפה גדולה יותר של היחידה, שכן פרמטרים אלה מגבילים זה את זה.

3. דיוק מיקום חוזר לעומת דיוק מיקום מוחלט

דיוק מיקום חוזר

עקביות של זרוע רובוטית החוזרת שוב ושוב לנקודות יעד שנלמדו באופן ידני, בדרך כלל ±0.0X מ"מ. זהו פרמטר קידום מכירות מרכזי המודגש על ידי היצרנים ומתאים לרוב תרחישי הפעולה עם מסלולי תנועה קבועים.

דיוק מיקום מוחלט

דיוק של זרוע רובוטית המגיעה לקואורדינטות לא מלומדות שנוצרו משרטוטי CAD, תוכנות תכנות לא מקוונות או מערכות ראייה. ערך דיוק זה נחות בהרבה מדיוק המיקום החוזר ולעתים רחוקות מופיע במפרטי המוצר. הוא משמש כפרמטר ליבה קריטי עבור תכנות לא מקוון, שילוב חזון ויישומי החלפה של רובוטים.

טעות נפוצה

שני המדדים אינם ניתנים להחלפה. דיוק מיקום חוזר גבוה אינו מבטיח דיוק מיקום מוחלט גבוה.

4. זמן מחזור / מהירות פעולה

פרמטר זה משקף את כושר הייצור התיאורטי של הציוד ומייצג את המדד האידיאלי ביותר במפרטי המוצר. זמן המחזור המדורג והמהירות המקסימלית שפורסמו על ידי היצרנים מחושבים בתנאי הפעלה סטנדרטיים הכוללים מרחקי נסיעה קצרים, מטענים קלים ופרמטרים מותאמים, שאינם יכולים להתאים לסביבות ייצור בעולם האמיתי-.

זמן המחזור בפועל מושפע ממשקל המטען, מרחק הנסיעה, נקודות ביניים וזמן השהייה בתהליך (לחלוקה, ריתוך, חציצה של יישור מדויק). תפוקת הייצור האמיתית בדרך כלל נמוכה מהערך המדורג. נתוני בדיקה מדודים או תוצאות סימולציה יגברו עבור תרחישי ייצור ליבה.

5. דרגות חופש (DOF) / מספר צירים

זה מתייחס למספר המפרקים הנעים באופן עצמאי בזרוע רובוטית, שקובע את הגמישות של תנוחת העבודה של האפקטור הקצה:

1. רובוטים 4-צירים (רובוטים SCARA, רוב הרובוטים המשטחים משטחים): מהירות גבוהה וקשיחות, עם אפקטורי קצה המסוגלים לפעול אנכית בלבד. אידיאלי למשימות איסוף-מישוריות, פלטות והרכבה פשוטות.

2. זרועות רובוטיות 6 צירים: תנוחות מתכווננות בכל הזוויות, המאפשרות עגינה משופעת עם חלקי עבודה. מתאים לריתוך, הרכבה מורכבת וטעינה/פריקה במכונה של חלקי עבודה בעלי צורה לא סדירה.

3. זרועות רובוטיות מיותרות עם 7-צירים: מסוגלות להימנע ממכשולי ציוד תוך שמירה על תנוחות קצה- יציבות גם בתחנות עבודה קומפקטיות, המתאימות לתנאי עבודה מורכבים מוגבלי מקום.

עקרון הבחירה: הגדר צירים בהתאם לביקוש בפועל. מודלים מרובי ציר-במפרט גבוה אינם נחוצים עבור יישומים מישוריים פשוטים כדי למנוע הוצאה מיותרת בעלויות.

דפי המפרט הם בעלי משמעות רק כאשר הם מתאימים לתהליכי הייצור בפועל. יכולת חזרה של ±0.05 מ"מ, מדד קריטי לריתוך, אינה קשורה לקווי הטבעה של 400 טון, שבהם תזמון התנועה וטביעת הרצפה קודמים.

1. ריתוך: בחר רובוטים המבוססים על נתיב ריתוך במקום מטען

ריתוך קשת מסתמך במידה רבה על מעקב אחר נתיב מדויק. תפרי ריתוך הם לרוב מעוקלים, אנכיים או שקועים עמוק בתוך מתקנים. לפיד הריתוך חייב לשמור על מרחק יציבות וזווית נסיעה עקביים, שכן בריכת הריתוך המותכת רגישה מאוד לסטיות זעירות. לפידים והכבלים שלהם שוקלים רק כמה קילוגרמים, ולכן המטען אינו בראש סדר העדיפויות. הדרישות העיקריות כוללות דיוק גבוה של נתיב רציף, פרק כף יד דק וזריז וטווח עבודה נרחב. הפתרון המומלץ הוא רובוט מפרקי בעל 6-צירים עם מטען של 6-20 ק"ג, מצויד במערכות מעקב תפר או חישה דרך קשת ובקר המאפשר אינטרפולציה חלקה של תנועה.

2. צביעה ופיזור דבק: תעדוף ציפוי אחיד על פני מהירות הריסוס

שני תקנים מחייבים חלים על רובוטים לצביעה: בנייה חסינת פיצוץ מלאה- ועובי ציפוי עקבי. תאי צבע מכילים ערפל ממס דליק, מה שהופך את הזרועות הרובוטיות הסטנדרטיות לסכנת שריפה חמורה. אקדח הריסוס חייב לשמור על מרחק, זווית ומהירות נסיעה קבועים; תנועה לא עקבית מובילה לפגמים נפוצים כמו צניחה, כתמים חשופים ומרקם קליפת תפוז. פרקי כף היד חלולים דרך- ניתוב פנימי של צבע וצינורות אוויר כדי למנוע הפרעה של הצינור לדפוס הריסוס. רובוטים בעלי 6 צירים קלים ובעלי טווח-ארוך פיצוץ- הם אידיאליים, עם הגנת IP מלאה מפני ריסוס יתר ומותאמים למסלולים יציבים ולא לטיפול במטען כבד.

3. משטחים ופירוק משטחים: בחר רובוטים לפי מטען, טווח הגעה וזמן מחזור

דיוק גבוה מיותר עבור משטחים. בחירת הדגם תלויה בשלושה גורמים: עומס, רדיוס עבודה ומהירות מחזור. קרטונים סטנדרטיים שוקלים 15-50 ק"ג, ורובוטים חייבים לכסות את כל שטח הערימה של המשטחים. משטח הנערם בגובה 2 מטרים דורש טווח הגעה של בערך 3 מטרים, כאשר התפוקה נמדדת בקרטונים לדקה. 4-רובוטים למשטחים בציר מספקים ביצועים אופטימליים. פרקי היד האנכיים הייעודיים שלהם מבטלים צירים מיותרים, ומתעלים את כל כוח המנוע ליכולת עומס וטווח הגעה רחב ליעילות עלות מעולה.

כדי לראות אם אנחנו מתאימים, הציבו דרישה אמיתית בפני מהנדס. שלח את שרטוט החלק שלך, זמן המחזור ומגבלות התא, ואנו נחזור עם תצורה וזמן אספקה ​​- [בקש הצעת מחיר] / [דבר עם מהנדס] או שלח לנו הודעה בוואטסאפ. עוד על מי אנחנו על שלנועמוד אודות], ובנייה אחרונה תחת [תיאורי מקרה].