A robot wspornikowyto rodzaj ramienia robota, którego konstrukcja wspornikowa zapewnia większy zasięg w poziomie przy jednoczesnym zachowaniu stosunkowo zwartego profilu pionowego. Ramiona robota wspornikowego składają się z pionowej kolumny, która podtrzymuje poziome ramię wystające na zewnątrz. Taka konfiguracja pozwala ramieniu uzyskać dostęp do dużej przestrzeni roboczej, zajmując jednocześnie minimalną powierzchnię podłogi.
Roboty wspornikowe idealnie nadają się do przenoszenia materiałów i zastosowań typu pick-and-place, które wymagają dużego zasięgu. Doskonale sprawdzają się w załadunku i rozładunku przenośników, paletyzatorów, maszyn CNC, obszarów wysyłki i innych procesów wymagających poziomego dostępu w szerokim układzie. Niektóre dodatkowe zastosowania, które korzystają z możliwości robota wspornikowego, obejmują:
Opieka nad maszynami
Dzięki zwiększonemu zasięgowi roboty wspornikowe mogą z łatwością uzyskać dostęp do wielu maszyn w jednym gnieździe roboczym. Mogą ładować i rozładowywać części, wymieniać narzędzia, dodawać materiały eksploatacyjne, takie jak elementy złączne lub drut spawalniczy, a także usuwać gotowe części z doskonałą elastycznością. Zastosowanie ramienia wspornikowego umożliwia umieszczenie wszystkich maszyn w celi przy jednej ścianie, minimalizując całkowitą powierzchnię komory.
Wybierz i umieść
Ramiona robota wspornikowego dobrze nadają się do powtarzalnych zadań podnoszenia i umieszczania. Ich duży zasięg poziomy umożliwia dostęp do szeroko oddalonych od siebie stanowisk kompletacji, takich jak przenośniki dolne lub duże stoły robocze. Części można następnie przenieść i precyzyjnie umieścić w celu dalszych operacji, takich jak kontrola, pakowanie lub paletyzacja.
Paletyzacja
Załadunek i rozładunek palet często wymaga sięgnięcia do dalszej strony palety. Robot wspornikowy może rozciągać się na szerokość lub długość palety, zapewniając jej całkowite pokrycie, umożliwiając łatwe umieszczanie i pobieranie pudeł, toreb i innych towarów. Roboty wspornikowe pomagają zoptymalizować przestrzeń na podłodze, ponieważ palety można ustawiać wzdłuż boków ramienia, nie naruszając zakresu ruchu robota.
Dozowanie
Zastosowania takie jak dozowanie szczeliwa wzdłuż szyby przedniej lub nakładanie kropek samoprzylepnych na płytki drukowane wymagają spójnego rozmieszczenia ścieżek lub kropek na szerokiej ścieżce. Ramiona robotów wspornikowych doskonale radzą sobie z tymi zadaniami, ponieważ ich większy zasięg umożliwia natryskiwanie lub kropkowanie na dużą odległość liniową bez konieczności zmiany położenia robota lub stosowania dodatkowych osi.
Jak działają roboty wspornikowe
Roboty wspornikowe zapewniają wysięg poziomy za pomocą dwuczęściowego ramienia połączonego pionową kolumną. Stacjonarne dolne ramię łączy się bezpośrednio z kolumną. Zapewnia to solidną, sztywną platformę, po której przemieszcza się podstawa ramienia. Ramię rozciąga się na zewnątrz, a nadgarstek i efektor końcowy są połączone z punktem końcowym. Koordynując zmierzone ruchy kolumny, przedramienia i ramienia, robot precyzyjnie ustawia efektor końcowy w przestrzeni 3D.
Kolumna zawiera serwomotory robota, przekładnię i wewnętrzne okablowanie, które napędzają i kontrolują ruch ramion robota. Ta przejrzysta, samodzielna konstrukcja oddziela część roboczą robota od elementów napędu. Kolumnę mocuje się do podłogi, umożliwiając jednocześnie pionowej belce i ramionom obsługę wszystkich ruchów podnoszenia i umieszczania. Ta kolumna montowana na podłodze pozwala uniknąć potencjalnych problemów ze stabilnością, które mogą napotkać suwnice podwieszane, ograniczając wibracje i kołysania powodowane przez połączenie sufitowe. Koncentruje również cały ciężar, siły i momenty zginające bezpiecznie na podłodze, zamiast wymagać specjalnego podparcia konstrukcyjnego nad głową.
Roboty wspornikowe wykorzystują różne układy silników do manewrowania ramionami, zazwyczaj są to serwa elektryczne lub napędy hydrauliczne. Napędzane elektrycznie ramiona robota wspornikowego wykorzystują precyzyjne serwosilniki w każdym punkcie osi – w kolumnie, dolnym ramieniu i górnym ramieniu. Każdy silnik obraca odpowiadający mu segment wiązki poprzez skomplikowane obwody kontroli położenia. Dobrze zaprojektowane elektryczne ramiona wspornikowe zapewniają bardzo precyzyjny, responsywny ruch, idealny do skomplikowanych ścieżek lub procesów wymagających częstych przezbrojeń. Uruchamiane hydraulicznie ramiona robota wspornikowego działają przy użyciu ciśnienia płynu hydraulicznego, a nie silników elektrycznych. Zwykle zapewniają wolniejszy, ale mocniejszy ruch w przypadku dużej ładowności. Ramiona hydrauliczne oferują również większą elastyczność tam, gdzie wymagana jest odporność na zmywanie.
Aby uzyskać precyzyjny dostęp do dużego obszaru roboczego, wspornikowe ramiona robota wykorzystują zaawansowane mechanizmy mocowania, przenoszenia mocy i kontroli wewnętrznej. Podstawa kolumny zwykle przykręcana jest bezpośrednio do podłogi, zapewniając maksymalną stabilność. Przekładnie, łożyska i paski ze stali hartowanej rozkładają siły na ramiona, unikając jednocześnie luzów. Enkodery przekazują sterownikowi informację zwrotną o położeniu, umożliwiając mu dokładne monitorowanie i regulację ruchu każdego segmentu. To połączenie solidnych komponentów mechanicznych z zaawansowanym sterowaniem elektronicznym pozwala na szybkie i powtarzalne ruchy wynikające z koordynacji każdej osi.
Zalety i wady
Oferując szeroki zakres poziomy w zminimalizowanej obudowie, roboty wspornikowe oferują wyjątkowe zalety wraz z ograniczeniami specyficznymi dla aplikacji. Inżynierowie oceniają te zalety i wady podczas określania najlepszych konfiguracji ramion robotycznych dla różnych procesów przemysłowych.
Niektóre zalety stosowania ramienia robota wspornikowego obejmują:
- Rozszerzony zasięg poziomy – Cechą charakterystyczną robotów wspornikowych jest ich duży zasięg poziomy, w niektórych modelach sięgający ponad 20 stóp. Umożliwia to szeroki dostęp bez konieczności zmiany położenia podstawy.
- Kompaktowa powierzchnia – łącząc potrzebną przestrzeń pionową w dwie kluczowe kolumny – jedną dla nieruchomego dolnego ramienia i jedną prowadzącą górne ramię – roboty wspornikowe ogromnie oszczędzają miejsce na podłodze w porównaniu z portalami kartezjańskimi.
- Prosty montaż na podłodze – wymagając tylko jednej kotwionej podkładki, roboty wspornikowe pozwalają uniknąć skomplikowanych instalacji nad głową.
- Wysoka sztywność – Wsporniki utrzymują doskonałą sztywność przy wszystkich obsługiwanych obciążeniach. Nieruchoma część dolna zapewnia wyjątkową odporność na skręcanie, podczas gdy prowadzona część górna jest odporna na ugięcie.
- Skalowalne ładunki – różne roboty wspornikowe obsługują ładunki od kilku kilogramów w przypadku delikatnych zadań do setek kilogramów w przypadku transportu ciężkich materiałów. Większy zasięg zmniejsza maksymalne obciążenie.
- Opłacalność – konfiguracja wspornika minimalizuje liczbę elementów potrzebnych do uzyskania długiego dostępu poziomego. Dzięki temu są one tańsze niż wiele tradycyjnych rozwiązań bramowych.
Niektóre wady, które należy wziąć pod uwagę w przypadku ramion robotów wspornikowych, obejmują:
- Ograniczenia zakresu pionowego – dzięki dolnemu ramieniu stałemu i górnemu ramieniu przesuwnemu roboty wspornikowe oferują mniejszy zasięg w osi Z niż roboty przegubowe z 6-osią. Doskonale sprawdzają się w zadaniach związanych z przenoszeniem na małej wysokości, zamiast układania w stosy lub załadunku wyższych konstrukcji.
- Precyzja spada przy pełnym wyproście - ugięcie wzdłuż wysuniętego ramienia utrudnia osiągnięcie doskonałej celności na długich dystansach. Skuteczne roboty wspornikowe wykorzystują zoptymalizowane komponenty konstrukcyjne, aby zmaksymalizować sztywność.
- Ryzyko kolizji w pobliżu podstawy – ponieważ ich obszar roboczy rozciąga się za kolumną i na boki, należy podjąć środki ostrożności, aby nie utrudniać pionowego ruchu ramion lub nie uderzać w samą kolumnę.
Przykłady robotów wspornikowych
Dzisiejszy rynek oferuje więcej modeli robotów wspornikowych niż kiedykolwiek wcześniej, pochodzących od uznanych producentów. Dzięki różnym udźwigom, maksymalnym wysięgom, stylom montażu i środowiskom, pomysłowo zaprojektowane ramiona wspornikowe umożliwiają mechanizację szerokiej gamy produkcji. Niektóre godne uwagi i niedawno wprowadzone na rynek ramiona robotów przemysłowych typu wspornikowego obejmują:
- FANUC CR-15iA – ten kompaktowy model elektryczny udźwigu 15 kg przy zasięgu poziomym ponad 5 metrów. Jego niewielkie rozmiary zajmują minimalną przestrzeń na linii przy jednoczesnym zachowaniu dużych prędkości do 10 m/s.
- ABB IRB 940 – Ten częściowo zamknięty model, zapewniający udźwig 20 kg i zasięg 2,55 m, zapewnia kompatybilność z pomieszczeniami czystymi i doskonałą kontrolę zanieczyszczeń.
- Yaskawa HC20XP – To hydraulicznie napędzane ramię, osiągające imponujący zasięg 11 metrów przy maksymalnym obciążeniu 20 kg, spełnia potrzeby w zakresie transportu materiałów o dużym zasięgu dzięki płynnie kontrolowanej mocy.
- Omron TM1400 – nowszy, 7-kilogramowy robot dla przemysłu spożywczego, zaprojektowany specjalnie tak, aby wytrzymywał codzienne zmywanie, jednocześnie delikatnie obsługując delikatne produkty za pomocą serwomechanizmów elektronicznych.
- Epson C12XL – Firma Epson rozszerzyła swoją ofertę wsporników o to duże ramię wytrzymujące 300 kg przy zasięgu ponad 7 metrów. Zapewnia możliwość transportu dużych części dzięki wytrzymałej konstrukcji podnoszenia.
W miarę jak wspornikowe ramiona robotyczne będą stale ewoluować pod względem zasięgu, elastyczności i inteligencji, będą one przyjmować coraz szersze role w magazynowaniu, logistyce i zautomatyzowanej produkcji. Roboty wspornikowe, które są już kluczowymi komponentami obsługującymi transport towarów i dostęp do maszyn, w dalszym ciągu zademonstrują swoje wyjątkowe możliwości związane z dużym zasięgiem, w związku ze stale rosnącym zapotrzebowaniem na zoptymalizowane układy produkcyjne.
Streszczenie
Wspornikowe roboty przemysłowe wykorzystują kluczowe zalety poziomego wysunięcia i zwartości, aby zoptymalizować rozległe zadania podnoszenia i umieszczania. Mimo braku uniwersalnego zakresu ruchu zapewnianego przez konstrukcje przegubowe, wyjątkowy zasięg ramienia wspornikowego w połączeniu z doskonałą stabilnością przy montażu na kolumnie nadaje się do dobrze dopasowanych zastosowań w zautomatyzowanych fabrykach i centrach obróbczych. Ponieważ elastyczna automatyzacja staje się uniwersalnym aspektem konkurencyjnej działalności, specjalnie zaprojektowane ramiona wspornikowe będą w dalszym ciągu zajmować ważną niszę, maksymalizując przepływ produkcji w rozległych zakładach. Ich usługi dystalne umożliwiają wydajne projekty linii, dzięki czemu roboty wspornikowe stają się niezbędnymi graczami w nowoczesnym, elastycznym środowisku produkcyjnym.
Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. to zaawansowane technologicznie przedsiębiorstwo specjalizujące się w badaniach i rozwoju, produkcji i sprzedaży automatycznej maszyny do napawania laserowego, szybkiej maszyny do napawania laserowego, maszyny do hartowania laserowego, spawarki laserowej i laserowego sprzętu do drukowania 3D. Nasze produkty są tanie i sprzedawane w kraju i za granicą. Jeżeli są Państwo zainteresowani naszymi produktami prosimy o kontakt pod adresembob@gshenglaser.com.
Niektóre kluczowe odniesienia użyte w tym artykule to:
- Budnick, Frank. „Spojrzenie w przyszłość na najnowsze ramiona robotyczne wspornikowe”. Magazyn Zgromadzenia. Maj 2022. https://www.assemblymag.com
- Broszury produktów. Fanuc, ABB, Yaskawa, Omron, Epson. Dostęp: listopad 2023 r.
- Sullivan, Williamie. „Zalety, wady i postępy w robotach wspornikowych”. Magazyn IEEE Robotyka i Automatyka. Czerwiec 2021. https://ieeexplore.ieee.org