Ce este un braț robotic și cum să alegi unul?

Legături, îmbinări și un instrument la sfârșit

Braț robotic vs robot industrial vs Cobot vs manipulator

Iată partea omisă de majoritatea site-urilor: acești patru termeni nu stau la același nivel, iar unul dintre ei înseamnă ceva foarte specific odată ce sunteți în turnarea prin injecție.

Braț roboticeste numele de zi cu zi pentru hardware-ul articulat în sine-legăturile, îmbinările și efectul final pe care tocmai le-am descris.

A manipulator, în turnarea prin injecție, nu este un sinonim pentru brațul respectiv-este robotul scos-: unitatea montată pe mașina de turnat care ajunge în matriță, prinde piesa finită sau canalul și îl ridică în fiecare ciclu. De obicei, este un design liniar, cartezian, nu brațul articulat pe care majoritatea oamenilor îl imaginează. Deci aici „manipulator” denumește un robot de demulare specific, nu hardware-ul general.

Unrobot industrialeste mașina completă dintr-o fabrică: brațul plus controlerul și sistemul său de antrenare, construit pentru producție. Fiecare robot industrial conține un braț robotic, dar expresia indică întreaga unitate de lucru-deci diferența reală între braț robotic și robot industrial este o parte față de produsul ambalat.

A cobot(robot colaborativ) este un subtip definit de intenție, nu de formă. Este un braț robotizat conceput pentru a lucra în siguranță alături de oameni-mai lent, cu forță-limitată, adesea nu este necesară cușcă. Întrebarea brațului robotic vs cobot nu este „care este care”, ci „este acest braț construit pentru a împărți spațiul cu oamenii?”

Trei lucruri pe care oamenii le înșelesc despre brațele robotizate

1. Cumpărarea unui robot nu automatizează nimic.Un braț de unul singur nu poate face o muncă utilă până când nu există un sistem în jurul lui. Automatizarea reală are nevoie de o celulă completă-dispozitive, senzori, siguranță, alimentare cu piese și un controler care să le lege împreună. Brațul este o componentă a acelui sistem, nu sistemul în sine.

2. Repetabilitate nu este acuratețe.O foaie de date care se laudă cu ±0,02 mm înseamnă aproape întotdeauna repetabilitate-cât de strâns revine brațul la un punct în care a fost învățat-nu cu cât de precis atinge o coordonată pe care nu a fost niciodată predată. Pentru orice seamănă cu prelucrarea, acest decalaj contează enorm.

3. Mai multe axe nu sunt automat mai bune.Un braț cu 6 axe este mai flexibil, dar flexibilitatea de care nu aveți nevoie este doar un cost suplimentar, complexitate și mai multe locuri pentru a introduce erori. O mulțime de lucrări rulează mai rapid și mai fiabil pe un braț cu 4 axe.

Lanțul de mișcare

Deci, cum funcționează un braț robotic, moment în moment? Fiecare mișcare parcurge același lanț. Controlerul calculează traiectoria-unde trebuie să fie fiecare articulație și când. Trimite acele ținte către servomotoarele, care alimentează unitatea. Fiecare servo alimentează un reducător care schimbă viteza cu cuplul, astfel încât un motor mic și rapid poate mișca un braț greu încet și precis. Asta transformă îmbinarea și îmbinările împreună poziționează efectorul de capăt, care realizează treaba-de prindere, sudură, distribuire. Și este o buclă închisă: codificatoarele de pe fiecare articulație raportează poziția lor reală înapoi controlerului, care corectează din mers.

Topoare și grade de libertate

Totul din acel lanț servește unui singur scop: așezați unealta acolo unde aveți nevoie, în unghiul de care aveți nevoie. Asta estetopoareşigrade de libertatedescrie-și aici multe decizii de cumpărare merg greșite.

Fiecare axă este o articulație care se mișcă independent; numărul de mișcări independente este gradele de libertate ale brațului. Pe un braț standard cu 6 axe, lucrul se împarte curat în două jumătăți.Poziția mânerului axelor 1–3-aduc instrumentul într-un punct din spațiu (stânga/dreapta, înainte/înapoi, sus/jos).Orientarea mânerului axelor 4–6-acestea setează unghiul instrumentului odată ce acesta este acolo (rularea, înclinarea și rotirea încheieturii mâinii).

Această împărțire este întreaga regulă de selecție. Întrebați ce necesită de fapt procesul dvs.:

Sudareare nevoie ca lanterna să întâlnească cusătura la un unghi specific și să o țină în timp ce urmărește îmbinarea. Poziția singură nu poate face asta-aveți nevoie de orientarea încheieturii mâinii. De aceea sudarea este aproape întotdeauna6 axe.

Paletizareaîn mare parte înseamnă să alegeți o cutie, să ridicați, să rotiți, să o așezați. Sus-jos plus o rotire îl acoperă, deci a4 axebrațul face treaba mai rapid și mai ieftin, cu mai puține lucruri de greșit.

O regulă generală: trebuie să înclinați sau să rotiți unealta pentru a face treaba? Gândește-te la 6 axe. Te miști doar în sus-jos și te învârtești? 4 poate fi destul.

Ce fac de fapt senzorii

Un braț este la fel de bun ca simțirea unde se află-și ce atinge. Trei tipuri de senzori suportă această sarcină, dar nu contează la fel.

Codificatoareraportați poziția comună-coloana vertebrală a buclei închise. Distincția care te mușcă de fapt este codificatoarele absolute față de cele incrementale. Un encoder incremental contorizează mișcarea de oriunde s-a aflat la pornire-, așa că după o întrerupere a curentului sau o schimbare a treptei, brațul trebuie să execute adesea o rutină de re-localizare înainte de a putea funcționa. Un encoder absolut își stochează poziția reală, indiferent dacă este alimentat sau nu. Imaginează-ți o luni dimineață: un braț cu codificatoare absolute se aprinde știind deja unde se află fiecare articulație; unul cu codificatoare incrementale poate fi nevoit mai întâi să se acceseze cu crawlere înapoi la o referință de acasă. În fiecare schimbare de tură și întrerupere, aceasta nu mai este o notă de subsol.

Senzori de forță-cupluda brațului un simț al atingerii. Simțirea forței de contact-mai degrabă decât conducerea orbește într-o poziție-este ceea ce face posibilă inserarea (așezarea unei piese fără blocare) și șlefuirea sau lustruirea (călărirea unei suprafețe la presiune constantă).

Viziunese ocupă de necunoscut: atunci când piesele ajung nefixate-într-un coș de gunoi sau în diferite locuri de pe o curea-le localizează astfel încât brațul să se adapteze în loc să aștepte piesa într-un singur loc predat.

Referințe despre senzorii de forță-cuplu: [https://arxiv.org/pdf/2103.11123]

Cinematică în limba engleză simplă

Tastați o coordonată și brațul merge acolo. În spatele asta se află cinematica inversă, iar cel mai curat mod de a o simți este propriul tău braț.

Întinde mâna la o ceașcă pe masă. Nu ai calculat nimic-dar creierul tău a stabilit instantaneu cât de mult să-ți îndoaie umărul, cotul și încheietura mâinii pentru a-ți ateriza mâna exact acolo. Aceasta este cinematica inversă: începeți de unde trebuie să fie unealta și rezolvați înapoi pentru unghiurile de îmbinare care o pun acolo.

Cinematica înainte este călătoria de întoarcere-avand în vedere unghiurile articulațiilor, unde ajunge mâna? Mai ușor de calculat, dar mai rar de ceea ce aveți nevoie de fapt.

Fiecare mișcare pe care o face brațul tău, controlerul rezolvă în liniște cinematica înainte și inversă: numești destinația, găsește unghiurile. Acesta este tot trucul-nu este nevoie de un zid de formule.

Referințe despre cinematica brațului robot: [https://arxiv.org/pdf/2303.09645]

De unde vine cu adevărat precizia

O soluție cinematică perfectă încă aterizează greșit dacă hardware-ul nu o poate ține. Precizia reală provine din trei lucruri fizice care compun.

Reductori-tipul potrivit, locul potrivit. Reductore RVstați în axele de bază și inferioare: rigide, construite pentru a ridica din umeri sarcinile grele la îndemână.Reductori armonici (-unde de deformare).stați la încheietura mâinii: compact, ușor, aproape de -0 reacție inversă, pentru unde sarcina utilă este mică, dar precizia este esențială. Puneți o unitate armonică acolo unde este locul unui RV și brațul se îndoaie sub sarcină-nu este vorba despre care este „mai bine”, ci unde se potrivește fiecare.

Rigiditate.Orice cedare a structurii apare mărită la vârful sculei: o mică deviație unghiulară la o îmbinare devine o eroare mare la un metru distanță. Un braț rigid ține punctul predat sub sarcină; unul flexibil se îndepărtează de el de îndată ce sarcina utilă sau mișcarea se schimbă. Este un motiv important pentru care două brațe cu fișe de specificații aproape-identice nu funcționează identic.

Deriva termică.Pe măsură ce motoarele și angrenajele funcționează, se încălzesc, metalul se dilată și poziția uneltelor se schimbă-de obicei cel mai mult în prima oră de la pornirea la rece. De aceea, munca de-înaltă precizie începe cu o încălzire-: rulați brațul până când ajunge la starea de echilibru termic, apoi aveți încredere în cifrele sale. Am văzut că deriva-începutului rece a distrus în liniște primele-verificări ale articolelor pe care toată lumea le-a pus pe seama programării.

Versiunea practică: aveți nevoie de o repetabilitate de clasă de ±0,02 mm-pentru inspecția primului-articol? Nu măsurați pe o mașină rece-l lăsați să se încălzească mai întâi.

Vrei să vezi cum aceste componente se unesc într-un braț real? Consultați specificațiile robotului cu 6 axe de la RBTIC →

Încărcătură utilă

Thesarcina utilă a robotuluispec. este locul în care selecția nu merge mai întâi greșit, deoarece oamenii se potrivesc cu greutatea părții și uită hardware-ul care o ține. O piesă de 8 kg pe o piză de 4 kg este o încărcătură de 12 kg-deci aveți nevoie de un braț de cel puțin 12 kg-, nu unul de 8 kg. Și greutatea nu este toată povestea: cu cât sarcina se află mai departe de flanșa încheieturii mâinii, cu atât se creează mai mult moment, astfel încât o parte decentrată sau extinsă se comportă ca una și mai grea. Dimensiune la parte + prindere + compensare de atingere, niciodată piesa singură.

Acoperire vs plic de lucru

Repetabilitate vs Acuratețe

Viteză și timp de ciclu

Viteza din foaia de date este o viteză maximă-de îmbinare, descărcată, într-o explozie dreaptă. Linia tatimpul cicluluieste construit din tot ceea ce izbucnește lasă afară. Mișcarea reală petrece timp accelerând și decelerând la fiecare mișcare; în planificarea traseului în jurul colțurilor și obstacolelor; în stațiunea la fiecare pick și loc în timp ce gripperul se deschide sau se închide; si inStrângeri de mână I/O, unde brațul așteaptă un semnal de la un transportor, PLC sau mașină. Adăugați o sarcină utilă reală și viteza maximă scade în continuare. De aceea numărul de catalog nu este niciodată egaltimp takt.

Dacă aveți nevoie de unul real, simulați-l-sau solicitați integratorului să estimeze durata ciclului pe calea și sarcina utilă reale, nu pe cea a fișei de specificații.

Topoare

Iată doar decizia. Întrebați:

Instrumentul trebuie să se încline, să se răstoarne sau să se apropie într-un unghi? →6 axe.

Are nevoie să se întindă în jurul unui obstacol sau să țină o poziție complexă? →6 axe.

Lucrul este plat-sus/jos plus o rotație pentru a o plasa? →4 axeeste suficient.

Mai multe axe nu este o actualizare gratuită: fiecare axă suplimentară adaugă costuri, mai multă programare și încă o îmbinare de întreținut. Deci4 axe vs 6 axeîntrebarea este cu adevărat „care este cea mai mică dexteritate care îmi face treaba?”-cumpărați asta, nu mai mult.

Mediu

Ultima specificație este omisă până când mușcă: mediul mărește brațul la fel de mult ca sarcina. Sudarea aruncă stropi și căldură, așa că doriți o construcție rezistentă la stropire și la căldură-. Măcinarea și debavurarea aruncă praf fin, ceea ce necesită un rating IP ridicat și o etanșare bună. Turnarea prin injecție funcționează fierbinte, astfel încât evaluarea temperaturii contează. Şimontarea robotului-pardoseala, inversată, perete sau șină-modifică atât ceea ce poate ajunge brațul, cât și cât de rigid este.

Trimite-ne greutatea piesei, durata ciclului și aspectul -, vom specifica brațul pentru tine →

Sudare

Sudarea este orobot de sudurasemnătura lui și are nevoie de 6 axe-lanterna trebuie să întâlnească cusătura într-un unghi și să o țină. Dincolo de asta, urmăriți trei lucruri pe care o fișă de specificații nu le va semnala: o încheietură subțire care se poate scufunda în interiorul piesei de prelucrat fără a se ciocni; dirijarea internă a cablului și a furtunului (imbracare-în afară) astfel încât cablurile să nu se aplece sau să nu se uzeze de piesă; și un poziționator în mișcare coordonată pentru a balansa piesa la îndemână. Adăugați protecție împotriva stropilor și căldurii și aveți uncelula robot de sudare, nu doar un braț. [Linie de sudare →]

Paletizarea

A robot de paletizarede obicei, dorește 4 axe-lucrarea este de a ridica, roti, așezați plat și două axe suplimentare nu cumpără nimic aici. Ceea ce are nevoie este o sarcină utilă mare asociată cu o rază lungă de acțiune, astfel încât să poată construi o stivă completă fără repoziționare. Două lucruri decid dacă funcționează bine: planificarea modelului (cum se cuibăresc cutiile, strat cu strat, într-un palet stabil) și prinderea. Ultima este capcana silențioasă-produsele curbe, flexibile sau neregulate sunt greu de prins în mod fiabil, iar capătul-{-uneltei brațului, nu robotul, este de obicei locul în care proiectele de paletizare se blochează. [Linie de paletizare →]

CNC / Îngrijirea mașinii

A robot de îngrijire a mașiniiîncarcă stocul brut și descarcă piese finite-simple în teorie, integrarea-grea în practică. Adevărata muncă este sincronizarea. O prindere dublă (piesa finită într-o falcă, semifabricat brut în cealaltă) taie ciclul schimbându-le pe ambele într-o singură vizită. Și robotul trăiește sau moareIncarcarea CNCstrângeri de mână: vorbește cu aparatul prin intermediul I/O, așteaptă semnalul ușii-deschise și își ordonează intrarea, astfel încât să nu ajungă niciodată înainte ca ușa să se elibereze sau ca mandrina să se elibereze. Găsiți momentul greșit și blocați instrumentul. [Linie de îngrijire a mașinii →]

Alegeți și plasați / Apăsați Alimentarea

Viteză-înaltăalegeți și plasați robotullucreaza si presa hraneste vie si mor pe takt si cronometrare. Clemele pneumatice rapide și ușoare păstrează ritmul, dar nu-negociabilul este sincronizarea de siguranță: în alimentarea presei, brațul intră și eliberează o zonă de siguranță definită sincronizată cu matrița și trebuie să fie complet afară înainte ca berbecul să coboare. Nu există nicio marjă pentru o ieșire târzie aici. Atunci când piesele necesită, de asemenea, o plasare strânsă, repetabilitate conduce alegerea. [Apăsați linia de alimentare →]

Turnare prin injecție Scoate-

Pentruturnare prin injecție scoate-, selecția activează pe cât de strâns se cuplează manipulatorul la presă. Trebuie să rămână în pas cu ciclul de turnare, intrând în matriță în fracțiunea-de secundă în care se deschide și curățând înainte de a se închide. Deci, sincronizarea ciclului, nu viteza brută, este specificația care contează.

Trei detalii de aplicare decid restul: scoateți{0}}precizia pentru a ridica curat părțile delicate din cavitate, separarea fiabilă a curelei și, pentruautomatizare turnare insert, precizia de plasare pentru a seta inserții în matriță înainte de fotografiere. Aceasta este linia noastră de bază-potrivită cu mașina și matrița dvs., nu vândută la raft. [Linie de scoatere-de turnare prin injecție →]

Alegerea unui braț robot nu înseamnă de fapt alegerea unei mașini. Este vorba despre traducerea părții tale, a tact-ului și a aspectului tău într-un sistem care rulează efectiv-de aceea brațul este doar jumătate din decizie și rareori jumătatea grea.

Deci, înainte de a selecta un singur model, faceți trei lucruri:

Cântăriți sarcina reală- piesa dvs. plus prinderea plus orice decalaj de acoperire, nu numai piesa.

Definiți-vă adevăratul takt- ciclul complet cu accelerare, oprire și strângeri de mână I/O, nu viteza maximă a foii de date .

Decideți ce cumpărați de fapt -brațul singur sau brațul plus prinderea și controalele de care are nevoie pentru a face treaba.

Faceți-le corect pe cele trei și sunteți deja înaintea majorității cumpărătorilor, deoarece specificați un rezultat în loc de un robot.

Când sunteți gata, trimiteți-ne greutatea piesei dvs. (cu prindere), durata țintă a ciclului și aspectul dvs.-și vom reveni cu o specificație care se potrivește sarcinii, nu un număr de catalog generic.

Trimite-ne specificațiile tale și te vom ajuta să alegi →