Trīs asu servo robotu pielietojumu salīdzinājums ar dažādiem precizitātes līmeņiem

Trīs asu servo robotu pielietojumu salīdzinājums ar dažādiem precizitātes līmeņiem

Rūpnieciskās automatizācijas vilnī trīsasu servo roboti ar savu vienkāršo struktūru un spēcīgo kustības vadāmību ir kļuvuši par galveno aprīkojumu, kas aptver vairākas jomas, piemēram, elektronikas ražošanu, autobūves nozari un loģistikas noliktavu darbību. Precizitāte kā galvenais rādītājs, kas nosaka tās pielietojuma robežas, tieši ietekmē ražošanas efektivitāti, produktu kvalitāti un ražošanas izmaksas. Šajā rakstā vispirms tiks aplūkoti precizitātes līmeņu noteikšanas standarti, sistemātiski salīdzinātas atšķirības pielietojuma scenārijos trīsasu servo robotiem ar dažādiem precizitātes līmeņiem un izklāstīta pamata izvēles loģika, sniedzot atsauci rūpniecības praktiķiem visā pasaulē.

1. Trīsasu servo robotu precizitātes līmeņu noteikšanas pamatstandarti

2. Augstas precizitātes līmenis: augstas klases ražošanas scenāriji mikronu līmeņa kontrolē

3. Vidēja precizitātes līmenis: plaši rūpnieciskie pielietojumi, kuru pamatā ir izmaksu efektivitāte

4. Standarta precizitātes līmenis: aptver būtiskus scenārijus pamata automatizācijai

5. Precīzas atlases pamatloģika: lēmumu pieņemšanas sistēma, kas līdzsvaro vajadzības un izmaksas

I. Trīsasu servo robotu precizitātes līmeņu noteikšanas pamatstandarti

Rūpniecības jomā precizitātes definīcija trīs asu servo roboti galvenokārt griežas ap diviem galvenajiem rādītājiem: atkārtojamības precizitāti (gala efektora pozīcijas novirze, kad robots atkārtoti veic vienu un to pašu darbību) un absolūto pozicionēšanas precizitāti (novirze starp faktisko un teorētisko gala efektora pozīciju). Apvienojumā ar tādiem palīgparametriem kā kravnesība un kustības ātrums tas veido trīs līmeņu klasifikācijas sistēmu, ko parasti izmanto nozarē. Ir svarīgi atzīmēt, ka precizitātes pakāpes nav absolūti standartizētas un var tikt nedaudz pielāgotas atkarībā no lietojumprogrammu nozares īpašajām vajadzībām, taču pamatdiapazons paliek nemainīgs:

- Augstas precizitātes klase: atkārtojamība ≤ ±0,02 mm, absolūtā pozicionēšanas precizitāte ≤ ±0,1 mm. Parasti savienots pārī ar ārējiem sensoru elementiem, piemēram, lineārajiem svariem, tas pielāgojas augstas precizitātes servodzinēju un harmonisko reduktoru kombinācijai, kas ir piemērota situācijām ar stingrām mikromanipulācijas prasībām.

- Vidējas precizitātes pakāpe: atkārtojamība no ±0,02 mm līdz ±0,1 mm, absolūtā pozicionēšanas precizitāte ≤ ±0,3 mm. Izmanto klasisko servodzinēju + planetāro reduktoru konfigurāciju, kas pārstāv galveno rūpniecisko izvēli, kas līdzsvaro precizitāti un izmaksas.

- Standarta precizitātes klase: atkārtojamība ≥ ±0,1 mm, absolūtā pozicionēšanas precizitāte ≤ ±0,5 mm. Pārsvarā tiek izmantoti servomotori, kas savienoti pārī ar sinhronajām siksnām vai zobratu piedziņām, koncentrējoties uz pamata apstrādes un pozicionēšanas funkcijām.

Šīs pakāpes klasifikācijas būtība ir panākt optimālu atbilstību starp "precizitātes prasībām un ražošanas izmaksām", izmantojot diferencētas piedziņas sistēmu, transmisijas mehānismu un sensoru elementu konfigurācijas.

II. Augsta precizitāte: augstas klases ražošanas scenāriji mikrometra līmeņa kontrolē

Augstas precizitātes trīs asu servo robotu pamatvērtība ir kustību kļūdu kontrole mikrometru līmenī, atbilstot stingrajām "nulles defektu" prasībām augstas vērtības produktu ražošanā. To pielietojuma scenārijiem parasti piemīt "trīs augstākās" īpašības: augsta produkta pievienotā vērtība, augsta procesa sarežģītība un augstas vides prasības. Tipiskas jomas ir:

1. Pusvadītāju un mikroelektronikas ražošana

Silīcija plākšņu apstrādē un mikroshēmu iepakošanā vienas plāksnītes vērtība var sasniegt tūkstošiem eiro, un apstrāde jau ir pabeigusi gandrīz 90% ražošanas posmu. Jebkura neliela kļūda var izraisīt visas produktu partijas utilizāciju. Šajā brīdī ir nepieciešami trīs asu servo roboti ar atkārtojamības precizitāti ≤ ±0,01 mm, lai veiktu automatizētu plākšņu apstrādi, fotorezista pārklāšanu un citus procesus. Piemēram, vācu uzņēmuma SÜSS MicroTec izmantotie augstas precizitātes tīrtelpu roboti ne tikai sasniedz absolūto novietošanas precizitāti ±50 mikrometri, bet arī atbilst ISO 3. līdz 4. klases tīrtelpu prasībām, novēršot plākšņu bojājumus statiskās elektrības un putekļu dēļ. Šie... Robotizēta rokaparasti izmanto Dekarta koordinātu konfigurāciju, kas apvienota ar C3 klases lodīšu skrūvēm un THK HSR sērijas lineārajām vadotnēm. Iepriekšēja nospriegošana novērš transmisijas brīvkustību, nodrošinot vienmērīgu kustību bez vibrācijām.

2. Medicīnisko ierīču precīza montāža

Mikromedicīnas komponentu ražošanā, piemēram, sirds stentu piegādes katetru un minimāli invazīvu ķirurģisko instrumentu montāžā, detaļu izmēri bieži vien ir milimetru mērogā, un nepieciešamajai savienošanas atstarpei jābūt ≤0,02 mm. Augstas precizitātes trīs asu servo robotizētās rokas var veikt tādas delikātas darbības kā katetru saskarņu termiskā metināšana un mikrosensoru pozicionēšana un piestiprināšana. To atkārtojamība tiek kontrolēta no ±0,005 mm līdz ±0,01 mm, un tās ir aprīkotas ar antistatiskām plaukstas siksnām (ESD vērtējums

3. Precīza elektronisko komponentu iepakošana

3C produktu mikroshēmu montāžas un PCB plates ievietošanas procesos augstas precizitātes robotizētām rokām ir jāpanāk precīza tapu un kontaktu izlīdzināšana ar atkārtojamību ±0,01 mm. Piemēram, mobilo tālruņu procesoru iepakošanas procesā pēc tam, kad trīs asu servo robots, izmantojot sūkšanas sprauslu, paņem mikroshēmu, tam 0,5 sekunžu laikā jāveic koordinētas X/Y/Z ass kustības, lai precīzi novietotu mikroshēmu norādītajā pozīcijā uz substrāta, ar novirzi, kas tiek kontrolēta 5 mikrometru robežās. Šie roboti bieži izmanto integrētu piedziņas un vadības sistēmu, panākot milisekundes līmeņa kustības reakciju, izmantojot EtherCAT kopni, lai nodrošinātu precizitāti un stabilitāti ātrgaitas darbības laikā.

III. Vidēja precizitātes līmenis: plaši rūpnieciskie pielietojumi, kuru pamatā ir izmaksu efektivitāte

Vidējas precizitātes trīs asu servo roboti, kuru galvenās priekšrocības ir "vidēja precizitāte + kontrolējamas izmaksas", aizņem vairāk nekā 70% no pasaules rūpniecības. Robots Mtirgus daļa. Tos plaši izmanto liela mēroga ražošanas scenārijos, piemēram, automobiļu ražošanā, 3C produktu montāžā un iesmidzināšanas formēšanā. To precizitātes veiktspēja lieliski atbilst pamatprasībām "augstas efektivitātes masveida ražošana + stabila kvalitāte" šajos scenārijos.

1. Automobiļu detaļu ražošana

Automobiļu metināšanas un salona montāžas procesos vidējas precizitātes roboti (ar atkārtojamības precizitāti no ±0,05 mm līdz ±0,1 mm) var efektīvi veikt tādus procesus kā durvju eņģu uzstādīšana un instrumentu paneļa pozicionēšana. Piemēram, vietējais oriģinālā aprīkojuma ražotājs (OEM) izmanto trīs asu NC robotu ar tonnas līmeņa kravnesību. Maksimālā slodze uz vienu kāju pārsniedz 800 kg, un atkārtojamība ir

2. 3C produktu vidējas klases montāža

Tādos procesos kā mobilo tālruņu korpusu pulēšana un klēpjdatoru skrūvju pievilkšana vidējas precizitātes robotizētās rokas var sasniegt atkārtojamību no ±0,02 mm līdz ±0,05 mm, atbilstot detaļu montāžas prasībām. Piemēram, Siweike "Lushan" sērijas trīs asu servo robotizētās rokas kravnesība ir 3–8 kg, un tā ir saderīga ar 80–420 tonnām. Iesmidzināšanas formēšanas mašīnas. Tas automatizē mobilo tālruņu vidējo rāmju noņemšanu un sākotnējo pozicionēšanu. Tā Huichuan servo sistēmas un integrētās piedziņas un vadības konstrukcijas izmantošana samazina iekārtu izmaksas, vienlaikus nodrošinot precizitāti. Tādos procesos kā skrūvju pievilkšana 200 W servomotors, kas savienots pārī ar 1:5 planetāro reduktoru, var precīzi kontrolēt pievilkšanas griezes momentu un pozīciju, novēršot detaļu nodilšanu vai pārvilkšanu, kas varētu sabojāt detaļas.

3. Iesmidzināšanas formēšanas automatizācija

Iesmidzināšanas formēšanas nozarē tādiem procesiem kā gatavās produkcijas izņemšana un marķēšana veidnē ir nepieciešamas robotizētas rokas ar precizitātes prasībām no ±0,03 mm līdz ±0,1 mm. Shini USA ST sērijas trīs asu servo roboti, īpaši vienas rokas modelis, ir saderīgi ar 80–160 tonnu iesmidzināšanas formēšanas mašīnām, ar minimālo noņemšanas laiku tikai 1,3 sekundes, nodrošinot vienmērīgu novietojumu, vienlaikus ātri noņemot plānsienu izstrādājumus. Siweike SW7112DS modelis ar 3,3 sekunžu dīkstāves ciklu ir saderīgs ar 450 tonnu ātrgaitas iesmidzināšanas formēšanas mašīnām. Tā standarta 5 kg kravnesība ļauj tam veikt gan produktu izņemšanu, gan sarežģītas darbības, piemēram, marķēšanu veidnē, demonstrējot vidējas precizitātes robotizētas rokas funkcionālo elastību.

IV. Standarta precizitātes līmenis: pamata automatizācijas svarīgāko scenāriju aptveršana

Standarta precīzijas trīs asu servo roboti koncentrējas uz "pamata pozicionēšanas pabeigšanu un izmaksu kontroli". To atkārtojamība parasti ir no ±0,1 mm līdz ±0,5 mm. Tos galvenokārt izmanto situācijās, kad nav nepieciešama augsta pozicionēšanas precizitāte, piemēram, apstrādei, šķirošanai un paletizēšanai. Tie pārstāv "sākuma līmeņa" aprīkojumu rūpniecisko procesu automatizācijai.

1. Loģistikas noliktavas un šķirošana

Tādos scenārijos kā eksprespiegādes šķirošana un e-komercijas noliktavu darbība robotiem ir jāaptver, jāklasificē un jāsakrauj pakas. Pietiek ar atkārtojamību no ±0,2 mm līdz ±0,5 mm. Šajos pielietojumos bieži tiek izmantoti cilindriski koordinātu trīsasu roboti ar θ ass rotācijas diapazonu no 0° līdz 360°. Apvienojumā ar redzes atpazīšanas sistēmu tie var ātri noteikt pakas izmērus un svītrkoda informāciju, nodrošinot precīzu novietojumu dažādās zonās. To transmisijas mehānisms bieži vien ir sinhronā siksna, kas maksā tikai 1/3 no lodīšu skrūves, un tai ir zems trokšņa līmenis, vienkārša apkope un piemērotība 24 stundu nepārtrauktai darbībai.

2. Pārtikas un iepakošanas rūpniecība

Pārtikas iepakojuma un dzērienu paletizēšanā standarta precīzijas robotizētās rokas var automatizēt maisiņu un pudeļu apstrādi, parasti nepieciešama precizitāte no ±0,3 mm līdz ±0,5 mm. Ņemot vērā pārtikas rūpniecības higiēnas prasības, šīs robotizētās rokas bieži izmanto nerūsējošā tērauda korpusus un pārtikas kvalitātes smērvielu, lai izvairītos no piesārņojuma riska. Piemēram, ātrās pagatavošanas nūdeļu iepakojuma ražošanas līnijā trīs asu servo robotizētā roka var secīgi ievietot nūdeļu kūkas un garšvielu paciņas kartona kastēs ar apstrādes jaudu virs 2000 kastēm stundā, ievērojami uzlabojot šķirošanas efektivitāti un samazinot darbaspēka izmaksas.

3. Lieljaudas materiālu apstrāde

Smagās rūpniecības vidēs, piemēram, kalšanā un liešanā, robotizētām rokām ir jāapstrādā sagataves vai gatavie izstrādājumi, kuru svars ir ≥50 kg. Šajā gadījumā precizitātes prasības var samazināt līdz ±0,1 mm līdz ±0,3 mm, koncentrējoties uz kravnesību un konstrukcijas stabilitāti. Šāda veida robotizētās rokas parasti izmanto tērauda konstrukcijas korpusu un hidrauliski atbalstītu piedziņu. X/Y/Z ass kustība tiek pielāgota atbilstoši darba zonai. Piemēram, automobiļu riteņu liešanas darbnīcā trīs asu servo robots var izņemt augstas temperatūras riteņus no liešanas veidnes un pārvietot tos uz dzesēšanas zonu, izvairoties no manuālas darbības drošības riskiem.

V. Precīzas atlases pamatloģika: lēmumu pieņemšanas sistēma, kas līdzsvaro vajadzības un izmaksas

Trīs asu servo robota precizitātes līmeņa izvēle būtībā ietver līdzsvara atrašanu starp "procesa prasībām, ražošanas izmaksām un darbības efektivitāti". Šie trīs pamatprincipi var palīdzēt uzņēmumiem pieņemt pārdomātus lēmumus:

1. Prioritātes piešķiršana procesa precizitātei

Pirms atlases ir skaidri jādefinē pamatprocesu precizitātes slieksnis: mikrooperācijām, piemēram, pusvadītāju iepakošanai, jāizvēlas augstas precizitātes modelis ar ≤±0,02 mm; automobiļu detaļu montāžai pietiek ar vidējas precizitātes modeli; pamata materiālu apstrādei optimālais risinājums ir standarta precizitātes produkts. Piemēram, PCB lodēšanai nepieciešama ±0,01 mm precizitāte, savukārt loģistikas šķirošanu var atvieglot līdz ±0,5 mm. Akla tiekšanās pēc augstas precizitātes novedīs tikai pie izmaksu izšķērdēšanas.

2. Slodzes un vides pielāgošanās spējas līdzsvarošana

Precizitāte nav vienīgais rādītājs; ir nepieciešams visaptverošs novērtējums, kas balstīts uz slodzes prasībām. Lieljaudas scenārijos, pat ar mērenām precizitātes prasībām, ir nepieciešams vidējas precizitātes modelis ar augstu stingrības konstrukciju. Tīrtelpu vidē prioritāte jāpiešķir augstas precizitātes tīrtelpu robotiem, nevis vienkārši jācenšas samazināt izmaksas. Piemēram, medicīnas nozarē zāļu šķirošana, lai gan prasa ±0,1 mm precizitāti (kas ietilpst vidējas precizitātes diapazonā), prasa putekļus necaurlaidīgu un antistatisku konstrukciju, kas ir pilnīgi atšķirīga no parasto rūpniecisko scenāriju atlases loģikas.

3. Kopējo dzīves cikla izmaksu aprēķināšana

Augstas precizitātes robota iepirkuma izmaksas ir aptuveni 3–5 reizes lielākas nekā standarta precizitātes robotam, un uzturēšanas izmaksas (piemēram, režģa lineāla kalibrēšana un harmonisko reduktora nomaiņa) ir vēl augstākas. Uzņēmumiem ir jāaprēķina starpība starp "brāķu daudzuma samazinājumu uzlabotas precizitātes dēļ" un "papildu investīciju izmaksām". Ja mikroshēmu iepakošanas scenārijs rada 5% brāķu līmeni nepietiekamas precizitātes dēļ, papildu investīcijas augstas precizitātes robotā var atgūt 3 mēnešu laikā; tomēr parastos loģistikas scenārijos šīs izmaksas ir pilnīgi liekas.

Secinājums

Starp trīs asu servo robotiem ar dažādiem precizitātes līmeņiem nav absolūtas pārākuma vai mazvērtības; atšķirība slēpjas tikai to "piemērotībā dažādiem scenārijiem". Sākot ar pusvadītāju ražošanu mikronu līmenī un beidzot ar loģistikas šķirošanu metru līmenī, precizitātes līmeņa izvēle vienmēr balstās uz galveno loģiku "izpildīt procesa prasības un kontrolēt saprātīgas izmaksas". Attīstoties servo piedziņas un noteikšanas tehnoloģijām, trīs asu servo roboti sasniedz divkāršu izrāvienu "augstas precizitātes" un "zemu izmaksu" ziņā, un nākotnē nodrošinās precīzu iespēju paplašināšanu rūpnieciskos scenārijos.

Trīs asu servo robots#Robotu roka 250–350 t#3 asu servo robots#Asu servo robots#Trīs asu servo robota roka

Tīmekļa vietne:https://www.zhiyirobotics.com/

E-pasts:sales@zhiyirobotics.com