Роботизираната става е подвижната връзка между две твърди части. Тя управлява движението и посоката в роботизирано рамо. Корпусът на роботизираната става обгръща лагерите, двигателите, енкодерите и скоростните кутии вътре. Той ги поддържа подравнени, чисти и безопасни. Тази обвивка е по-важна, отколкото изглежда. Fact.MR оцени световния пазар на роботизирани рамена на около 22.74 милиарда щатски долара през 2025 г., така че залозите са високи. Добрият дизайн на роботизираните стави защитава прецизността в индустриалните рамена и коботи. Същата грижа се полага и за всяка интегрирана роботизирана става и модул за роботизирана става. Всяко приложение на роботизирана става зависи от това.
Съображения за проектиране и корпусиране на роботни съединения
Всеки дизайн на роботна става започва с един прост въпрос: на какви сили ще бъде изправена тази става? Отговорите оформят всичко, свързано с корпуса на роботната става. Хлабината, твърдостта, теглото и управлението на температурата влияят върху решенията за проектиране на корпуса на роботната става. Ако сгрешите тези фактори, вашата интегрирана роботна става никога няма да задържи точно позицията си.
Изисквания за товароносимост и твърдост
Корпусът действа като структурна гръбнака. Той поддържа нещата подравнени и твърди, когато са под натоварване. Тънък корпус на роботизирана става с твърд редуктор вътре прави цялата става мека. За да разберете откъде идва деформацията, измерете редуктора самостоятелно и след това отново вътре в сглобената става. Разликата показва колко лагерите, корпусът и крепежните елементи допринасят за нея.
Скованост срещу баланс на теглото
Твърдостта трябва да бъде балансирана спрямо теглото. Тежкото рамо хаби енергия и ограничава колко може да повдигне. Целта е висока твърдост без твърде много маса. Това взаимодействие между дърпане и избутване насочва избора на материали и дебелината на стените при производството.
Геометрия на монтажния интерфейс
Монтажните повърхности трябва да са плоски и квадратни. Всяко накланяне тук води до несъосност по-късно. При нископрофилно роботно съединение, монтажният фланец често пренася и топлина. Тази двойна функция прави формата още по-важна.
Планиране на толерантност и прилягане
Пасването ви показва как лагерът се намира в отвора. Геометрията ви показва къде се намира този лагер в сравнение с всичко останало. Два отвора за лагери могат да отговарят на спецификациите си за размер, но все пак да не са в една линия. Ето защо проектирането на роботизирани съединения трябва да включва нуждите от форма, а не само ограниченията за размера.
Поставяне на лагери и зъбни колела
За модулите с хармонични задвижващи съединения, лагерните шийки трябва да бъдат центрирани в рамките на 0.006 мм. Това предотвратява преждевременното износване на зъбите на зъбното колело и хлабината. Перпендикулярността на отвора до челото трябва да остане в рамките на общото отчитане на индикатора 0.005 мм, за да се избегне защипване на лагерния пръстен. Моделите на щифтовете трябва да са в истинско положение в рамките на плюс или минус 0.008 мм. Разстоянията между центровете на планетарните зъбни колела трябва да се поддържат в рамките на плюс или минус 0.006 мм. Това не са просто идеи. Те правят разликата между повтарящо се съединение и такова, което се измества.
Допустими отклонения за термично разширение
Топлината променя всичко. Корпус на роботно съединение, който е перфектен при 20°C, може да блокира при 70°C. Термичните цикли по време на машинна обработка предварително състаряват материала. Това го поддържа стабилен при хиляди температурни промени. За роботи за студено съхранение или леярски роботи, материалите с нисък CTE поддържат центриране на микронно ниво от 0°C до 70°C.
| Съвместен | Термично съображение | Избор на материал |
| J1 (База) | Висок постоянен въртящ момент | 20CrMnTi, цементирана |
| J2 (Рамо) | Точно позициониране при растеж | 42CrMo, повърхностно закален |
| J3 (лакът) | По-бързата реакция намалява топлината | 42CrMo, 54–57 HRC |
| J4 (Въртене на китката) | Много малко топлина | 42CrMo или 20CrMnTi |
| J5 (Наклон на китката) | Необходима е най-висока прецизност | 42CrMo или титан |
| J6 (Инструмент) | Теглото има значение | Алуминий, титан или нитрирана стомана |
Интеграция на компоненти и кабели
Интегрираната роботна става обединява мотор, енкодер, спирачка, зъбни колела и серво задвижване в една обвивка. Това е много електрическо, топлинно и механично смесване. Всяка част се бори за място.
Разположение на мотор, енкодер и сензор
Разположението на двигателя влияе върху начина, по който се отделя топлината. Енкодерите се нуждаят от чисти сигнални пътища. Сензорите трябва да издържат на вибрации. Формата на корпуса трябва да пасва на всички тях, без да се нарушава подравняването. Сложните модели на ребра, машинно изработени в корпуса на робота, добавят повърхност за охлаждане. Ребрата могат да бъдат наклонени, за да съответстват на въздушния поток, където е инсталиран роботът.
Уплътняване и прокарване на кабели
Кабелите са скрито предизвикателство. Съберете хлабавите проводници и ги увийте в разделена обвивка. Затегнете обвивката в двата края, така че проводниците да останат на мястото си по време на въртене. Направете сервизна примка от допълнителен кабел за пълно движение на рамото, без да ги дърпате. Хлабавите проводници се захващат и издърпват, когато частите се движат една покрай друга. Планирайте допълнителен кабел, когато частта се издърпва, след което оформете този излишък в спретнат контур. Защитете сноповете проводници с разширяема или спирална обвивка близо до точките на прищипване. Групирайте захранващите кабели на двигателя и енкодера заедно и ги закрепете към двигателите.
Уплътнението предпазва от замърсявания. Отвеждането на топлината я изтласква навън. Прокарването на кабелите позволява на всичко да се движи свободно. Тези три предизвикателства се повтарят във всяко индустриално рамо и кобот. Решете ги рано и механичните части на вашия робот ще работят години наред.
Материали за корпуси на роботни съединения
Материалът, който избирате за корпуса на роботната става, променя неговото тегло, твърдост, устойчивост на топлина и цена. Всеки избор е свързан с компромиси, които влияят на целия производствен процес. Най-доброто съвпадение зависи от натоварването и средата, на която ще бъде изложена ставата.
Алуминиеви сплави
Алуминият е най-често срещаният избор за части за роботизирани съединения. Той е лек, лесен за обработка и отвежда топлината, така че двигателите да работят по-хладно. Както 6061, така и 7075 се анодират добре, което ги прави подходящи за много промишлени приложения.
Сплави 6061 срещу 7075
6061-T6 е класът, който се използва ежедневно. Лесно се обработва, заварява и анодира. Струва по-малко и е подходящ за съединения с ниско натоварване. Но има ограничения. Обвивка, изработена от 6061, ще се износва по-бързо при многократни тежки натоварвания. За съединения, които се въртят многократно в минута, това е реален риск.
7075-T6 ви осигурява по-добра производителност. Той е с около 66% по-здрав на умора. Таблицата по-долу показва числата.
| Имот | 6061-T6 | 7075-T6 | Разлика |
| Якост на умора (10^8 цикъла) | 96 MPa (14 ksi) | 159 MPa (23 ksi) | 7075-T6 е с 66% по-висок |
7075 превъзхожда 6061 по устойчивост на умора поради по-здравата си зърнеста структура и по-ниската вероятност от микропукнатини, което го прави по-подходящ за циклично натоварване в тези части.
Тази допълнителна здравина идва с компромиси. 7075 е по-трудна за машинна обработка. Износването на инструментите се увеличава. Също така е по-трудно за заваряване и струва повече. Но за роботизиран съединителен модул, който работи многократно на ден, 7075 си заслужава допълнителните разходи. По-дългият живот компенсира по-високата цена на материала.
Съвместимост с анодиране
И двете сплави се анодират добре. Но 7075 изисква повече грижи по време на процеса. Анодирането тип II добавя стандартна защита от корозия. Твърдото покритие тип III добавя сериозна устойчивост на износване. Компонентът 7075 с твърдо анодиране е устойчив на трене при постоянните вибрации на модула на роботизирана връзка. Твърдото покритие също така задържа по-малко топлина, което помага за управление на температурата.
Стомана и неръждаема стомана
Стоманата осигурява твърдост, с която алуминият не може да се сравни. Тя е по-тежка, но понякога прецизността е по-важна от теглото. Стоманата също така издържа на по-високи температури, без да губи здравина.
Компромиси при корозия
Стоманата ръждясва лесно във влажна или химическа среда. Неръждаемата стомана поправя това, но струва повече и се обработва по-бавно. За леярски съединения, които са изложени на топлина и влага, неръждаемата стомана се изплаща бързо. За рамо за чисти помещения, стоманата с покритие може да е достатъчна. Покрития като безтоково никелиране увеличават разходите, но разширяват полезния диапазон от по-евтини стомани.
Здравина и износоустойчивост
Стоманените части се отличават с отлични характеристики при основни съединения с висок въртящ момент, като J1 и J2. Цементираните стомани, като 20CrMnTi, са устойчиви на вдлъбнатини по болтовите интерфейси. Повърхността остава твърда, докато сърцевината остава жилава. Тази комбинация е трудно да се надмине при тежки условия на работа. За зони с високо износване, азотираната стомана добавя допълнителна твърдост на повърхността без деформация.
Пластмаси и композити
Пластмасите намаляват значително теглото. Те работят най-добре в роботи с нисък въртящ момент или колаборативни роботи, където масата е от най-голямо значение. Те също така поглъщат вибрациите по естествен път, което спомага за стабилността на позиционирането.
Употреба на PEEK и найлон
PEEK издържа на по-висока температура от повечето пластмаси. Устойчив е на химикали и се износва бавно с времето. Найлонът е по-евтин, но абсорбира влага, което променя размерите му. Използвайте PEEK за уплътнителни пръстени и втулки вътре в съединението. Използвайте найлон за външни капаци, които не носят товар. Найлоновите видове със стъклен пълнеж подобряват твърдостта, но намаляват устойчивостта на удар.
Опции, подсилени с въглеродни влакна
Въглеродните влакнести композити предлагат твърдост, близка до тази на алуминия, при наполовина по-малко тегло. Те не провеждат добре топлината, така че управлението на температурата става по-трудно. Освен това производството им е по-скъпо и изисква внимателно проектиране на матрици. За високоскоростно коботно рамо, въглеродните влакна в определени секции могат да намалят значително инерцията. Всеки избор на материал ръководи останалата част от производството, от скоростта на обработка до обработката на повърхността.
Прототипиране и тестване на корпуси на роботни съединения
Създаването на прототип превръща дизайна на вашия роботен съединител от идея в реална част. То ви помага да откриете проблеми, преди да похарчите пари за производствени инструменти. Ранното откриване на проблем спестява седмици време и хиляди долари. Добрият етап на създаване на прототип е това, което прави една част надеждна, вместо такава, която се поврежда в полеви условия.
Методи за бързо създаване на прототипи
При създаването на прототипи скоростта е важна. Два метода са най-често срещаните. Всеки от тях работи най-добре на различен етап.
CNC срещу 3D-принтирани прототипи
CNC прототипите са изработени от истински метал. Тяхната твърдост и топлинно поведение съответстват на крайния детайл. За интегрирано роботно съединение тази информация е ключова. Не можете да познаете как корпусът на роботното съединение се държи под натоварване. Нуждаете се от реални числа. Леглата на лагерите, зъбните шийки и монтажните повърхности се нуждаят от метални свойства.
3D печатът е добър за проверка на формата, но не и за тестове под натоварване. Пластмасата се огъва по различен начин от метала. Резултатите няма да са правилни. Но печатът е бърз и евтин. Можете да проверите трасето и формата на кабелите за един ден. За части от съединителни модули, като например лагерни гнезда, винаги използвайте CNC. Толерансите на пластмасата са твърде хлабави.
Функционални и дълготрайни тестове
Корпусът на роботната става, който пасва, трябва да работи и под натоварване. Функционалното тестване доказва това. Тестовете за издръжливост показват, че ще издържи години употреба.
Проверки за годност и форма
Проверките за пасване показват как частите си пасват. Поставете лагер в отвора. Завъртете го. Проверете за плъзгане. Изпробвайте двигателя. Плъзга ли се плавно? Проверете зъбното колело. Влиза ли напълно? Тези практически тестове показват скрити проблеми с дизайна. 30-минутна проверка за пасване може да спести седмици по-късно.
Проверките на формата разглеждат целия възел. Дали кабелите преминават през каналите? Дали монтажните отвори съвпадат? Дали кабелът на енкодера достига без разтягане? Простите проверки предотвратяват скъпата преработка.
Изпитвания на натоварване и въртящ момент
Монтирайте модулите на роботните съединения на тестов стенд. Прилагайте въртящ момент малко по малко. Измервайте отклонението на всяка стъпка. Сравнете го с целевите стойности за твърдост. Резултатите ще ви покажат дали корпусът е достатъчно твърд за прецизна работа.
Тестването за хлабина е част от тази стъпка. Заключете изхода. Измерете с колко се движи входът. За интегриран модул за роботно съединение, поддържайте хлабината под 1 дъгова минута. По-високите числа означават, че корпусът на роботното съединение се огъва твърде много. Поправете го с по-дебели стени или по-добра опора на лагерите. Корпус, който се огъва, разрушава зъбното зацепване и износва зъбите по-бързо.
Изпитвания за вибрации и умора
Вибрационните тестове откриват собствените честоти. Корпус, който се тресе при работна скорост, ще се повреди преждевременно. Добавете оребряване или удебеляване на стените, за да повишите честотите.
Тестването за умора на материала преминава през милиони цикли на роботизиран съединителен модул. Това показва дали избраният от вас материал е валиден. Тук се виждат малки пукнатини близо до отворите за болтове. Тестът показва очаквания живот на роботизираните съединителни модули. Използвайте тези данни, за да зададете интервали за поддръжка.
Итерация и валидиране на дизайна
Тестването създава данни. Данните водят до промени. Тази обратна връзка прави създаването на прототип заслужаващо усилието.
Обратна връзка за тестови данни
Запишете всеки резултат. Хлабина, твърдост, повишаване на температурата. Сравнете всеки един с проектните цели. Ако някое число не е в рамките на допустимото, сменете корпуса на роботната става.
Добавете дебелина на стената. Регулирайте сглобката на лагера. Изработете нов прототип на машина. Тествайте отново. Всеки цикъл прави дизайна по-добър. Три до пет цикъла са нормални за сложен корпус. Данните ви казват какво да поправите и кога да спрете.
Критерии за замразяване на дизайна
Задайте ясна точка на спиране, преди да започнете. Определете как изглежда успехът. Примерни критерии: хлабина под 1 дъгова минута, без повреди в 10 милиона цикъла, твърдост над целевата стойност. Запишете ги рано.
След като прототипът отговори на всички цели, замразете дизайна. Заключете 3D модела. Преминете към производство. Работете с опитен цех. NOBLE е водеща производствена компания в Китай. Те се занимават с прототипиране и пълно производство. Техният опит в машинната обработка доставя CNC части, които отговарят на крайните спецификации от първия прототип. Това съкращава времето за итерация и изгражда увереност в корпуса на вашия робот.
Прецизна обработка на корпуси на роботни съединения
Машинната обработка превръща суров блок в завършен корпус за роботно съединение. Този етап решава дали лагерите стоят правилно и зъбните колела се зацепват добре. За металните корпуси за роботи, CNC фрезоването и струговането извършват по-голямата част от работата. Пластмасовите или нискосерийните корпуси могат да бъдат изработени чрез шприцване или 3D печат. Тези методи избягват стружките, но се намалява твърдостта и строгите допуски. Металните части остават стандарт за индустриалните рамена.
CNC фрезоване и струговане
Фрезоването изрязва джобове, повърхности и болтови модели. Струговането оформя кръгли отвори и фланци. Повечето корпуси за съединения се нуждаят и от двете. Обработената заготовка често започва на струг, след което се премества на фреза за страничните елементи. Всяка настройка добавя шанс за грешка, така че цеховете планират поръчката внимателно.
Предимства на многоосната обработка
Петосните машини променят правилата за сложни части. Инструментът или детайлът се накланя, така че режещият инструмент достига ъгли, които триосната система не може да достигне. Ето какво получавате с това:
- По-малко настройки, тъй като всички страни се обработват с едно затягане.
- По-добра повърхностна обработка, защото инструментът поддържа оптимален ъгъл.
- По-строги толеранси, тъй като по-малкото препозициониране означава по-малко отклонение.
- Поддръжка за извити, ъглови или органични елементи.
- По-дълъг живот на инструмента, защото интелигентните ъгли намаляват напрежението и топлината.
Дълбоките джобове и ъгловите отвори са истинското изпитание. Триосната машина се нуждае от дълги инструменти, които се огъват и вибрират. Петосната работа накланя детайла, така че къс, твърд инструмент може да достигне вътре. Това поддържа стените стабилни и завършването е чисто. По-малкото настройки също намаляват риска от прехвърляне на данни. Монтажните отвори, страничните отвори и уплътнителната повърхност остават в една координатна система. Това е от значение, когато болтовата схема трябва да съвпада с вътрешен джоб.
Фиксиране на тънки стени
Тънките стени се движат, когато ги затегнете. Твърде голям натиск и отворът става овален. Твърде малък натиск и детайлът се повдига по време на рязането. Меките челюсти, обработени по профила на детайла, разпределят натоварването. Опорните блокове зад стената добавят твърдост, без да маркират повърхността. Леките довършителни проходи премахват последното парче материал с минимална сила. Добре планираното приспособление защитава геометрията, която дизайнът изисква.
Пробиване, разстъргване и нарязване на резба
Отворите изглеждат прости, докато не проверите позицията им. Фланец на двигателя с отвори, отклонени с няколко стотни, няма да се закрепи плоско. След това отворът се оразмерява до окончателното му прилягане. Нарязването на резба нарязва резбите, които държат крепежните елементи под вибрации.
Точност на позицията на отвора
Толерансът на позиция зависи от работата на ставата. Таблицата по-долу показва често срещаните нива.
| Ниво на точност | Точност на позицията на монтажния отвор | Приложение |
| Standard | ± 0.05 мм | Общи приложения на роботни съединителни елементи |
| Високо | ± 0.02 мм | Приложения на високопрецизни роботизирани съединения |
| Ultra-високо | ± 0.01 мм | Приложения на ултрапрецизни роботизирани съединителни елементи |
Концентричността между монтажния отвор и отвора на лагера трябва да остане в рамките на 0.02 мм TIR. Точността на диаметъра на отвора е в рамките на ±0.05 мм. Резбовите отвори отговарят на клас на резба 6H съгласно ISO 965.
Качество на резбата за крепежни елементи
Резбите носят стягащото натоварване, което държи модула на роботната съединителна система заедно. Плитка или скъсана резба се оголва под вибрация. Острите метчици, правилните размери на свредлата и правилното смазване защитават формата на резбата. Проверете дълбочината на резбата и измерете всеки критичен отвор. Оголен отвор на крепежния елемент означава бракувана част, а не бързо решение.
Повърхностна обработка и контрол на размерите
Леглата на лагерите се нуждаят от гладки повърхности. Грапавостта води до износване и шум. Изборът на инструмент и скоростта на рязане определят крайния резултат. Проверките по време на процеса улавят отклонението, преди партидата да се повреди.
Избор на инструменти и скорости
Острите карбидни инструменти с правилното покритие режат алуминия чисто. По-високите скорости на шпиндела и умерените подавания оставят фин завършек. Тъпите инструменти размазват повърхността и повишават грапавостта. При стоманата, по-ниските скорости и твърдите настройки контролират топлината. Охлаждащата течност поддържа температурите стабилни, така че размерите да се запазят.
Измерване в процеса
Измервайте, докато детайлът е все още на машината. Сондирането проверява размера и позицията на отвора преди разхлабване. Тази обратна връзка позволява на оператора да регулира отместванията в реално време. Ранното откриване на отклонение спестява цяла партида. Този навик е от основно значение за прецизното производство и отличава надеждния цех от рисковия.
Леглата на лагерите или втулките обикновено изискват Ra от 0.4 до 0.8 µm, което се постига чрез шлифоване или прецизно струговане.
Тези гнезда закрепват всеки модул за роботизирано съединение, така че спецификацията на финала не е по избор. Добрите производствени процеси съчетават правилния инструмент с измервателен контур. Тази комбинация поддържа толеранси в хиляди части. Умелото производство осигурява правилното функциониране на модулите за роботизирано съединение в продължение на години.
Повърхностна обработка на корпуса на роботната става
Повърхностната обработка предпазва корпуса на роботната става от ръжда, износване и замърсяване. Но покритията могат да променят размера на детайла. Отворите на лагерите и уплътнителните повърхности трябва да бъдат маскирани. Правилното покритие осигурява безпроблемната работа на ставата в продължение на много години.
Анодиращи и конверсионни покрития
Анодирането образува оксиден слой директно върху алуминиевата повърхност. Този слой се бори с ръждата и прави повърхността по-твърда. Това е нормалното покритие за повечето корпуси.
Тип II срещу Тип III анодиране
Анодирането тип II осигурява добра защита срещу ръжда и може да поема боя. За чисти пространства тип II е подходящ. Добавя достатъчна устойчивост на износване.
Твърдото анодиране тип III не е същото. То изгражда по-дебел, по-плътен оксиден слой. Твърдостта му достига от 600 до 700 HV. Суровият 6061-T6 е само около 95 HV. Този голям скок прави реална разлика. Тип III работи добре за плъзгащи се и въртящи се повърхности. Можете да добавите PTFE към него, за да създадете повърхност с ниско триене. Движението става по-плавно и по-лесно за повторение. За роботизиран шарнирен модул, който се движи всеки ден, тип III е по-добрият избор.
Предимства при корозия и износване
Суровият алуминий има само умерена устойчивост на ръжда. Тип II се оценява като отличен. Тип III добавя изключителна устойчивост на износване. Необработеният корпус на роботната става се надрасква и огъва във фабрика. Твърдо анодизираният е устойчив на почистващи химикали и фабрична мръсотия.
Хроматното конверсионно покритие е друга опция. То създава ултратънък защитен филм. Този филм поддържа протичането на електричество. Освен това помага на боята да залепне. Шествалентен хромат тип I отговаря на старите аерокосмически нужди. Тривалентният прозрачен химически филм тип II отговаря на правилата на RoHS и REACH. Използвайте го, когато анодирането добавя твърде голяма дебелина за вашите пасвания.
Боядисване, прахово боядисване и галванизиране
Някои корпуси се боядисват или прахово боядисват вместо анодиране. Тези методи добавят по-дебели слоеве. Те променят размерите повече от анодирането.
Контрол на дебелината на покритието
Прецизните отвори имат строги допуски. Отвор H6 не може да поеме много покритие. Твърдото анодиране тип III добавя от 25 до 75 μm. Това свива диаметъра на отвора с около половината от това количество. Ако е твърде много, лагерът няма да пасне. Предварителното натоварване се губи.
Три метода за отстраняване на този проблем. Маскирайте отворите на лагерите преди нанасяне на покритие. Поръчайте отвори с по-голям размер, така че крайният размер да остане в рамките на допустимото отклонение. Твърдото анодиране се извършва само върху външните повърхности. Производствените екипи често използват и трите метода едновременно. Това е нормална практика за прецизни части.
Маскиране на критични повърхности
Леглата на лагерите, уплътнителните повърхности и резбованите отвори се нуждаят от маскиране. Ако покритието попадне в резбата, крепежните елементи няма да седнат правилно. Ако се натрупа върху уплътнителната повърхност, О-пръстенът ще протече. Маскираща лента или силиконови тапи блокират покритието. Отстранете ги след обработката. Проверете всяка повърхност преди монтаж.
Почистване на мустаци и подготовка на ръбове
Острите ръбове режат жици и закачат ръкавици. Те създават точки на напрежение и се напукват с времето. Почистването на четки премахва тези рискове.
Ръчно срещу автоматизирано обезкостяване
Ръчното почистване на мустаци използва пили, стъргалки и абразивни подложки. Квалифициран работник може да достигне до всеки скрит ръб. Работи добре за малки обеми. Автоматизираното почистване на мустаци използва четки или барабанни материали. То е по-бързо и по-последователно. За модули за роботизирани съединения с голям обем, автоматизацията печели. Всяка част излиза еднаква.
Спецификации за прекъсване на ръбовете
Ръбовете се нуждаят от малко счупване. Обичайните спецификации изискват от 0.1 до 0.5 мм. Това премахва грапавини, без да променя формата. Посочете счупвания на всички външни ръбове. Оставете вътрешните ръбове на лагерите остри, освен ако чертежите не казват друго. Ясната спецификация предотвратява конфликтите между дизайна и производствения цех.
Повърхностната обработка подготвя машинно обработения корпус за употреба. Правилното покритие предпазва от замърсявания и спира ръждата. Маскирайте правилните повърхности. Изберете правилния вид анодиране. Счупете ръбовете. Модулът за роботизирано съединение с добра повърхностна обработка работи по-дълго и се нуждае от по-малко ремонти.
Проверка на качеството на корпуса на роботното съединение
Инспекцията доказва, че корпусът на роботната става отговаря на проектните допуски и изискванията за повърхността. Можете да направите страхотна част и все пак да изпратите лоша. Само измерването казва истината.
Методи за проверка на размерите
Координатно-измервателната машина, или CMM, измерва части в три измерения. Тя има движещо се рамо, сонда и компютър. Сондата докосва точки върху детайла. Машината записва всяка точка като координати X, Y и Z. Тези точки образуват 3D облак от точки. Софтуерът сравнява този облак с проектния модел.
CMM и оптично измерване
За болтов модел с истинско допустимо отклонение на позицията, само проверката на X и Y не е достатъчна. Местоположението на всеки отвор е важно в сравнение с други отвори и за задаване на референтни точки. Така че CMM измерва истинското положение на оста на всеки отвор. Той проверява дали оста попада в необходимата зона на допустимост с форма на цилиндър. Оптичните компаратори правят същото за по-малки елементи.
Проверка на GD&T
Ето как работи математиката. Измерете реалния център на всеки отвор. Запишете неговите X и Y спрямо референтната система. След това намерете разликите: dx е равно на действителното X минус номиналното X, а dy е равно на действителното Y минус номиналното Y. Формулата за истинското положение е P = 2 × √(dx² + dy²). Това дава най-малкия диаметър на цилиндъра, центриран върху основното местоположение, което държи действителната ос на отвора.
Позицията при MMC позволява бонус отклонение, тъй като елементът излиза от максималния си размер на материала. Отвор, зададен при MMC от 0.266 инча, който излиза на 0.270 инча, получава бонус от 0.004 инча. Допустимата позиция се увеличава от 0.010 инча на 0.014 инча. Това е логично: по-голям отвор може да поеме по-голяма грешка в позицията и все пак да пасне.
Проверка на материалите и покритията
Изпитването на твърдост проверява дали термичната обработка е била успешна. Различните методи отговарят на различни нужди.
| Метод за изпитване на твърдост | Как помага на корпуса на роботните съединения от стоманени части |
| Бринел | Проверява твърдостта на високотемпературни части, като изковки и термично обработени части |
| Rockwell | Най-подходящ за закалена стомана и термично обработени сплави |
| Vickers | Подходящ за промени в дълбочината на корпуса и твърдостта |
| Кнуп | Чудесно за много малки следи като покрития и зони, засегнати от топлина |
Проверки на твърдост и състав
Рокуел работи със закалена стомана и термично обработени сплави. Викерс показва промени в дълбочината на цемента и твърдостта. Кнуп работи с покрития и заваръчни зони. Проверките на състава потвърждават, че сплавта съответства на сертификата на завода.
Тестване на адхезията на покритието
Покритията трябва да залепнат. Тест с лента или тест с надраскване показва дали анодирането или покритието се свързват с основния метал. Лошото свързване означава ранна ръжда.
Документиране и проследимост
Проследимостта е от най-голямо значение при роботите, критични за безопасността и свързаните с медицината. Одиторите искат пълно проследяване на партидите - от сертификатите за мелница за суровини до крайната проверка. Това включва проследяване на материалите с номера на партидите до готовата част. Проследяването на партидите обхваща проверки на сертификатите за мелница, химическия състав и проверки на механичните свойства. Пълното сертифициране на суровините и проследяването на партидите завършват кръга.
Доклади от инспекции
Всяко ключово измерение се записва. Отчетите изброяват измерените стойности до номиналните стойности и допустимите стойности.
Проследяване на партиди и серии
Серийните номера свързват всеки модул на роботната става с данните от инспекцията му. Ако възникне повреда на място, можете да я проследите.
Добрата инспекция поддържа висока точност и надеждност във всеки модул на роботизирано съединение. Тя също така поддържа вашите производствени записи чисти и вашата репутация в производството силна.
Интегриране на интегрирани модули за сглобяване на роботи
Интегрирана роботизирана връзка държи двигателя, зъбните колела, енкодера, спирачката и серво задвижването в една обвивка. Всяка част трябва да пасне по правилния начин. Сглобяването поддържа подравняването, предварителното натоварване и уплътняването, които са зададени в ранните етапи на проектиране и обработка. Грешка тук съсипва цялата тази внимателна работа.
Монтаж на лагери и зъбни колела
Лагерите и зъбните колела предават мощността от двигателя към рамото. Те трябва да са разположени директно в корпуса на роботната става.
Методи за пресоване и термично сглобяване
При пресоване се използва постоянна сила, за да се натисне лагерът в отвора му. Стената на корпуса на роботната става трябва да държи отвора без огъване. Термичното напасване е различно. Загрейте корпуса или охладете лагера. След това частите се плъзгат заедно без сила. За модулите с хармонично задвижване, термичните напасвания са често срещани. Те предотвратяват повреда на повърхността от натиск. Равномерната температура е много важна. Неравномерната топлина огъва отвора и разрушава напасването.
Регулиране на предварителното натоварване
Лагерите се нуждаят от правилно предварително натоварване. Твърде голямото предварително натоварване причинява съпротивление и топлина. Твърде малкото кара съединението да се клатушка. Регулирайте предварителното натоварване с подложки или резбована гайка. Измерете въртящия момент по време на регулирането. Спрете, когато въртящият момент съответства на спецификацията. Тази стъпка кара всеки модул на роботната става да се усеща еднакво. Интегрираната роботна става се нуждае от него за плавно движение.
Интеграция на мотори и сензори
Моторът генерира въртящ момент. Сензорът отчита позицията. Те трябва да работят заедно без електрически шум.
Процедури за подравняване
Валът на двигателя трябва да е подравнен с входа на зъбното колело. Несъосието причинява трептене и шум. Използвайте индикаторен часовник. Проверете биенето на съединителя. Поддържайте го в рамките на спецификациите на производителя на зъбното колело. За прецизно нископрофилно зъбно колело с деформационна вълна е необходим дори няколко микрона отместване на живота на долното зъбно колело. Работете бавно тук.
Окабеляване и маршрутизиране на конектори
Проводниците пренасят захранване и данни. Прокарайте ги така, че да избегнете прищипване и електрически шум. Екранираните кабели предпазват сигналите на енкодера от смущения.
| Тип щит | EMI защита | Подходящ за гъвкавост | Пригодност за торсионно натоварване | Най-добър за |
| Фолио (алуминий/майлар) | Добро (покритие над 90%) | Слабо — пукнатини при <100 000 цикъла | Неподходящ | Само фиксирана инсталация |
| Плетена (калайдисана мед) | Много добро (85–95% покритие) | Добър — издържа на 5+ цикъла | Умерена — ограничена толерантност към усукване | Вериги за влачене, линейна гъвкавост |
| Спирално навита (медна) | Добро (70–85% покритие) | Добър — 3 милиона+ цикъла | Отлично — побира усукване | Роботизирани киткови стави, ротационни оси |
| Плетена + Фолио (комбинация) | Отлично (>95% покритие) | Умерено — фолиото ограничава живота на гъвкавостта | Лошо — фолиото се пука при усукване | Среди с високи EMI, фиксирана до минимална гъвкавост |
За интегрирани модули за роботизирани съединения, плетените екрани балансират защитата от електромагнитни смущения с дълготрайността на огъване. Спирално навитите екрани се справят с усукване в китковите съединения. Свържете екраните и в двата края на кабела. Свободният екран работи като антена. Дръжте захранващите кабели на поне 50 мм от сигналните кабели вътре в рамото. Кръстосвайте ги на 90°, ако трябва да се срещнат. Частите на съединителния модул, като двигателя и енкодера, споделят едно и също пространство. Чистото окабеляване спестява време за отстраняване на неизправности по-късно.
Окончателно тестване и запечатване
Последната стъпка проверява дали всичко работи. Всяка част от съединителния модул трябва да премине през него, преди да напусне линията.
Проверки за течове и уплътнения
Корпусът на роботната става трябва да остане уплътнен. Замърсяванията унищожават лагерите. Влагата причинява късо съединение в електрониката. Приложете леко вакуумно налягане. Следете за спад на налягането. Използвайте сапунен разтвор върху уплътненията. Проверете О-пръстените за правилно поставяне. Всеки теч означава повторна работа.
Проверка на съвместната функция
Задвижете съединението с пълен ход. Проверете за плавна работа. Измерете изходния въртящ момент. Уверете се, че обратната връзка от енкодера съответства на зададената позиция. Ослушвайте се за странен шум. Вибрацията при определена скорост може да означава несъосност на лагерите. Запишете резултатите за проследяване. Тези тестове потвърждават, че различните модули на роботните съединения отговарят на целите си преди доставка. Напълно тестваното интегрирано роботно съединение е готово за окончателно сглобяване на рамото.
Сглобяването свързва всичко заедно. Добрите производствени процеси запазват прецизността от проектирането до производството. Всяко интегрирано роботно съединение трябва да напуска линията надеждно.
Защо NOBLE за производство на корпуси за роботизирани съединения
Изборът на производствен партньор за корпус на роботизирана връзка е важно решение. Нуждаете се от цех, който работи с метал и пластмаса, спазва строги допуски и познава цялата конструкция. NOBLE е подходящ за това. Те се фокусират върху роботизирани части и обединяват както материали, така и процеси под един покрив.
Експертиза в обработката на метали и пластмаси
Възможности за различни материали
NOBLE обработва алуминий, стомана, неръждаема стомана и инженерни пластмаси. Този диапазон е от значение, защото една интегрирана роботна връзка често използва различни материали. Корпусът на роботната връзка може да е от алуминий, лагерните легла - от стомана, а уплътненията - от PEEK. Един цех, който обработва и трите, намалява времето за изпълнение и предотвратява обвиняванията между доставчиците.
Прецизна обработка и довършителни работи
Цехът им използва многоосно CNC оборудване и контролира повърхностната обработка на отворите на лагерите. Анодирането, покритието и почистването на мустаци се извършват вътрешно или чрез доверени партньори. Този контрол защитава проектираните от вас сглобки. Той също така осигурява технологичността на целия монтаж от първото рязане до последното покритие.
Сертификати и стандарти за качество
ISO 9001:2015 Управление на качеството
ISO 9001:2015 задава базовата линия за стабилно качество. NOBLE следва писмени стъпки за всяка задача. Това означава, че вашите роботизирани съединителни модули получават еднакви грижи при първата и стотната поръчка.
ISO 13485:2016 Медицинска дисциплина
ISO 13485:2016 поставя още по-високи стандарти за дисциплина. Той изисква стриктно проследяване, чисти процеси и документирани проверки. Този начин на мислене е подходящ за роботиката, критична за безопасността. Високопроизводителният роботизиран съчленен модул се нуждае от това ниво на контрол.
Поддръжка от проектиране до сглобяване
Инженерна и дизайнерска помощ
Инженерите на NOBLE преглеждат вашия дизайн, преди да започнат рязане на метал. Те посочват тънки стени, тесни допуски и характеристики, които повишават разходите. Тази обратна връзка съкращава времето за промени и подобрява крайния детайл.
Производство, инспекция и монтаж
Екипът изпълнява проекта от суровината, през машинната обработка, довършителните работи, инспекцията и окончателния монтаж. Те изграждат интегрирани роботизирани съединителни единици, а не само отделни части. Един партньор за цялата верига означава по-малко предаване на задачи и по-малко изненади.
NOBLE съчетава производствени процеси, сертификати и пълна поддръжка. За работата с модули за роботизирани съединения, тази комбинация е трудно да се надмине.
Вече преминахте през целия процес: проектиране на роботизирано съединение, избор на материали, прототипиране, машинна обработка, обработка на повърхността, инспекция и сглобяване. Всяка стъпка надгражда предишната. Строгите допуски поддържат лагерните легла на място. Правилната сплав се справя с топлината и натоварването. Тестването открива проблеми преди началото на производството. Инспекцията доказва, че детайлът съответства на отпечатаното. Сглобяването поддържа подравняването, предварителното натоварване и уплътняването в добро състояние.
Включете тези навици в собствените си проекти. Замразете дизайна само след като тестовите данни го потвърдят. Маскирайте критичните повърхности преди нанасяне на покритие. Измервайте, докато детайлът е все още на машината, вместо да чакате окончателна проверка.
Интегрираната роботна става работи само дотолкова, доколкото ѝ позволява корпусът ѝ. Ако корпусът на роботната става е правилен, вашите индустриални рамена и коботи ще задържат позицията си, ще работят хладно и ще издържат години наред.
Често задавани въпроси за корпуса на роботните съединения
Какъв материал е най-подходящ за корпус на роботна става?
Алуминият 7075-T6 е най-добрият избор за повечето съединения. Той е с 66% по-здрав на умора от 6061-T6. Стоманата е по-подходяща за основни съединения с висок въртящ момент. Пластмасите са подходящи за коботи с ниско натоварване, където теглото е от най-голямо значение.
Защо отворите на лагерите се нуждаят от толкова строги допуски?
Лагерните шийки трябва да се центрират в рамките на 0.006 мм. Перпендикулярността на отвора спрямо челото остава в рамките на 0.005 мм. Хлабавите сглобки причиняват износване на зъбните колела и хлабина. Това намалява прецизността и скъсява живота на съединението.
Трябва ли да изготвя прототип с CNC или 3D печат?
Използвайте CNC за метални прототипи. Те съответстват на твърдостта и топлинните характеристики на крайния детайл. Използвайте 3D печат само за бързи проверки на формата. Резултатите от тестовете на пластмаса няма да ви покажат как се представя истинският корпус на роботната става.
Коя повърхностна обработка е най-ефективна?
Твърдото анодиране тип III е стандартът. То достига твърдост от 600 до 700 HV. Суровият 6061-T6 е само 95 HV. Устойчив е на износване и корозия добре в заводски условия. Маскирайте отворите на лагерите преди нанасяне на покритието.
Как да проверя дали корпусът на роботната става е преминал проверката?
CMM проверява позициите на отворите и размерите на отворите. Сравнете резултатите с вашите GD&T изисквания. Формулата за истинска позиция ви показва дали всеки отвор попада в неговата зона на толеранс. Проверете също твърдостта на материала и адхезията на покритието.
Какво причинява повечето повреди в корпусите на роботизираните съединения?
Термичното разширение е често срещан проблем. Корпусът на роботно съединение, който е идеален при 20°C, може да блокира при 70°C. Лошото окабеляване също причинява повреди. Разхлабените проводници се захващат, когато частите се движат една покрай друга.
Мога ли да използвам пластмаса за съединение на индустриален робот?
Пластмасите са подходящи за коботи с нисък въртящ момент, където теглото има значение. PEEK се справя добре с топлината и химикалите. Но за индустриални рамена с високо натоварване металът все още е стандартът. Твърдостта и управлението на топлината го изискват.
Как сглобяването влияе върху производителността на корпуса на роботното съединение?
Предварителното натоварване на лагера трябва да е точно както трябва. Твърде голямото причинява съпротивление и топлина. Твърде малкото кара съединението да се клатушка. Измерете въртящия момент по време на регулирането. Спрете, когато той съвпадне със спецификацията.
