Yleisimmät tavat valmistaa robottikäsivarren osia ovat CNC-koneistus, DMLS, ruiskuvalu, painevalu, tarkkuusvalu ja taonta. Robotiikan materiaaleina näet enimmäkseen metalleja, kuten ruostumatonta terästä ja titaania, muoveja ja komposiitteja. Oikean robottikäsivarren komponenttien yhdistelmän valinta riippuu lujuudesta, painosta, kustannuksista ja kestävyydestä. Raskaaseen automaatioon tarkoitettu robottikäsivarsi tarvitsee erilaisia robottikäsivarren komponentteja kuin tarkkuuskokoonpanoon tarkoitettu. Tämä opas kattaa materiaalit, valmistusmenetelmät, valintatekijät ja todelliset haasteet. Opit, miten kukin valinta muokkaa robottiautomaatiojärjestelmiä robotin alustasta päätyosaan. Jokainen robottikäsivarren komponentteja koskeva päätös on tärkeä suorituskyvyn kannalta.
Robottikäsivarren komponenttien materiaalit
Yleisiä robotiikan materiaaleja: muovit, metallit, komposiitit
Yleisiä robotiikan materiaaleja on kolmessa ryhmässä: muovit, metallit ja komposiitit. Jokaisella ryhmällä on useita eri laatuluokkia. Valitsemasi laatuluokka vaikuttaa lujuuteen, painoon ja hintaan. Robottikäsivarren komponentteihin kuuluvat nivelet, toimilaitteet, anturit, päätyefektorit ja rakennekotelot. Jokainen näistä robottikäsivarren komponenteista tarvitsee omanlaisensa materiaalin.
Tekniset muovit
Teknisiä muoveja käytetään suojuksissa, anturikoteloissa ja kevyissä päätyosissa. Ne ovat vahvoja ja helppoja muovata, ja ne maksavat vähemmän kuin useimmat muut tekniset materiaalit.
Metallit: Ruostumaton teräs ja titaani
Metallit kantavat robotiikassa raskaita kuormia. Ruostumaton teräs on luja ja ruosteenestokykyinen. Titaani on kevyempää ja vahvempaa painoonsa nähden. Se kestää myös ruostetta. Näitä kahta metallityyppiä esiintyy toimilaitteissa, vetoakseleissa ja nivelkoteloissa. Myös muut metalliseokset ovat tärkeitä. Alla oleva taulukko näyttää, miten muutamat yleiset robotiikassa käytettävät metallit vertautuvat toisiinsa.
| Materiaalin nimitys | Tiheys (g / cm³) | Tuotto vahvuus (MPa) | Ensisijainen robottisovellus |
| Al7075-T6 alumiini | 2.81 | 503 | Suurjännitteiset rakennekiinnikkeet, nivelkiinnikkeet |
| AZ91D Magnesium | 1.81 | 150 | Kevyet robottivarren lenkit, kotelopaneelit |
| AISI 4140 teräs | 7.85 | 655 | Raskaat vetoakselit, planeettavaihteet |
Tarkkuuskäyttölaitteissa käytetään usein kahta muuta seosta. AlSi10Mg:llä on hyvät tulostusominaisuudet ja tasapainoiset ominaisuudet. A6061:llä on erittäin korkea lujuus-painosuhde ja se työstetään helposti.
| Metalliseos | Avainvahvuudet | Tyypillinen mieltymys robotiikassa |
| AlSi10Mg | Erinomainen painettavuus, hyvät yleisominaisuudet, korkea lämmönjohtavuus, korroosionkestävyys, hyvä väsymislujuus | Edullinen, kun painettavuus ja tasapainoiset ominaisuudet ovat kriittisiä |
| A6061 | Erittäin korkea lujuus-painosuhde (parannettavissa lämpökäsittelyllä), hyvä työstettävyys, erinomainen korroosionkestävyys, hyvä väsymislujuus | Valitaan, kun suurin lujuus on ratkaiseva tekijä |
Komposiitit: hiilikuituvahvisteiset polymeerit
Hiilikuituvahvisteisessa polymeerissä (CFRP) on kevyt rakenne, mutta erittäin jäykkä. Se toimii eri tavalla kuin metallit. Sen ominaisuudet riippuvat kuidun suunnasta. Tätä ominaisuutta kutsutaan anisotropiaksi. Näin CFRP vertautuu alumiiniin 6061.
| Omaisuus | Hiilikuitukomposiitti (CFRP) | Alumiini 6061 |
| Tiheys | ~1.5–1.7 g/cm³ | ~2.70 g/cm³ |
| Joustava moduuli | Suuntariippuvainen | ~69 GPa |
| Vetolujuus | Suuntariippuvainen | ~300 MPa (edustava) |
| Lämpölaajeneminen | Suuntariippuvainen, usein matala pitkittäissuunnassa | ~23 ppm/K |
| Materiaalinen käyttäytyminen | Anisotrooppinen | Noin isotrooppinen |
| Korroosiokäyttäytyminen | Yleisesti ottaen erinomainen CFRP:lle itselleen | Hyvä, mutta pintasuojaus voi olla tarpeen |
IEEE Accessissa julkaistussa tutkimuksessa on erityisesti tarkasteltu hiilikuituvahvisteista muovia ja alumiiniseosta käyttäviä hybridirobottikäsivarsia. Tutkijat raportoivat validoidusta prototyypistä, jonka massa pieneni 24.32 % alumiiniseoksesta valmistetulla referenssimallilla.
Ominaisuudet ja sovellukset
Lujuus, paino ja korroosionkestävyys
Lujuus-painosuhde ohjaa useimpia materiaalivalintoja. Kevyempi varsi liikkuu nopeammin ja tarvitsee vähemmän tehoa. Korroosionkestävyys on tärkeä märissä tai kemiallisissa olosuhteissa. Ruostumaton teräs ja titaani kestävät hyvin. Alumiini tarvitsee pintasuojausta joissakin ympäristöissä. CFRP kestää korroosiota itsessään.
Mihin kukin materiaali sopii robottikäsivarren komponentteihin
Metallit sopivat paikoille, joissa kuormitus on suuri. Ajattele esimerkiksi vaihteistoja, vetoakseleita ja nivelkoteloita. Muovit sopivat suojuksiin, vaijeriohjaimiin ja valojen kiinnikkeisiin. Komposiitit loistavat pitkissä varsilenkeissä ja rakenneputkissa. Hybridirakenne usein voittaa. Eräässä tutkimuksessa havaittiin, että hiilikuitukomposiitit ovat 42 % kevyempiä kuin alumiini ja kolme kertaa kevyempiä kuin teräs. Tämä tekee niistä parhaan vaihtoehdon molemmille materiaaleille painokriittisissä rakenteissa. Raportoituja etuja ovat:
- 42 % kevyempi kuin alumiini
- Jäykkyys lisääntyi 30 %
- Robottikäsivarren komponenttien suurempi kantokyky
- Robottikäsivarren komponenttien suurempi toimintanopeus
- Parempi kestävyys/pidempi käyttöikä
Kunkin materiaaliluokan rajoitukset
Kustannukset, työstettävyys ja ympäristötekijät
Titaani maksaa enemmän kuin teräs ja sen työstö on hidasta. CFRP vaatii erikoistyökaluja ja huolellista asemointia. Muovit ovat halpoja ja nopeita muovata. Ne pehmenevät alhaisemmissa lämpötiloissa. Robotiikan metallit kestävät lämpöä paljon paremmin. Myös kierrätys eroaa toisistaan. Metallit kierrättyvät puhtaasti. Monet komposiitit eivät.
Milloin välttää muoveja tai komposiitteja
Jätä muovit pois suuren kuormituksen liitoksissa tai kuumissa ympäristöissä. Ne viruvat tasaisen rasituksen alaisena. Vältä komposiitteja, kun tarvitset isotrooppista käyttäytymistä tai edullista massatuotantoa. Ne kamppailevat myös hankauskulumisen kanssa. Hionnassa tai metallintyöstössä käytettävässä robottikäsivarren metalliosat kestävät yleensä pidempään. Lääketieteellisessä tai puhdastilarobotissa sileät muovikotelot voivat olla parempi valinta.
Robottikäsivarsien komponenttien valmistusprosessit
CNC-koneistus ja DMLS ovat metalliosien tärkeimmät menetelmät. Muovien osalta ruiskuvalu on yleistä. Voimansiirtoelementit, kuten vaihteistot, valmistetaan lähes aina CNC-koneistuksella. Valitsemasi prosessi määrää lopulliset kustannukset, lujuuden ja tarkkuuden. Jokainen menetelmä sopii tiettyihin tarpeisiin modernissa robotiikassa. DMLS toimii hyvin monimutkaisille geometrioille, joiden sisäisiä ominaisuuksia CNC ei pysty saavuttamaan. Ruiskuvalu on ensisijainen menetelmä suurten volyymien muovisten robottikäsivarsien komponenttien valmistukseen.
Taonta erittäin lujille komponenteille
Taonta on valmistusprosessi, jota voidaan käyttää erittäin lujien komponenttien valmistukseen. Se sisältää metallin muotoilua puristusvoimien avulla. Tämä prosessi voi olla hyödyllinen robottikäsivarsien osille, jotka vaativat suurta lujuutta ja väsymiskestävyyttä.
Painevalu ja investointivalu
Painevalu ja tarkkuusvalu tuottavat monimutkaisia muotoja, joilla on hyvä toistettavuus. Nämä prosessit ovat yleisiä robotiikan koteloissa, kiinnikkeissä ja efektorikomponenteissa. Ne toimivat hyvin monien teknisten materiaalien kanssa. Painevalussa puristetaan sulaa metallia teräsmuottiin korkeassa paineessa. Tarkastusvalussa käytetään vahakuviota, joka palaa pois. Molemmat menetelmät voivat luoda vaikeasti työstettäviä ominaisuuksia.
Alumiini- ja sinkkivalu
Alumiinipainevalu tuottaa vahvoja ja kevyitä osia. Se kestää monimutkaisia geometrioita ja ohuita, noin 1 mm:n paksuisia seiniä. Sinkkipainevalu on halvempaa ja helpompaa valaa yksityiskohtaisesti. Mutta sinkki on painavampaa ja vähemmän jäykkää. Robottien koteloihin ja rakennekiinnikkeisiin alumiini on parempi valinta. Sinkki toimii hyvin pienempien robottikäsivarren komponenttien, kuten anturikiinnikkeiden ja kaapeliohjaimien, kanssa.
Monimutkaisten geometrioiden tarkkuusvalu
Investointivalussa käytetään keraamisella lieteellä päällystettyä vahakuviota. Vaha sulaa pois ja jättää ontelon. Sula metalli täyttää ontelon. Tämä menetelmä luo erittäin yksityiskohtaisia muotoja ja sileät pinnat. Taulukossa on esitetty eri seosten vähimmäisseinämäpaksuudet tässä materiaaliluokassa.
| Alloy tyyppi | Minimiseinän paksuus (pienet osat) | Minimiseinän paksuus (suuret osat) |
| Alumiiniseokset | 1.0 mm | 2.0 mm |
| Ruostumaton teräs | 1.5 mm | 2.5 mm |
| Titaaniseokset | 2.0 mm | 3.0 mm |
| Nikkelin superseokset | 1.25 mm | 2.3 mm |
| Kobolttipohjaiset seokset | 1.5 mm | 2.5 mm |
| Kuparipohjaiset seokset | 1.25 mm | 2.0 mm |
Jokaiselle projektille ei ole olemassa yhtä ainoaa seinämän paksuuden vähimmäismäärää. Jotkut toimittajat ilmoittavat lähtökohdaksi 2–3 mm. Todellinen raja riippuu osan koosta, geometriasta ja seoksen juoksevuudesta. Sinun on tarkistettava tietty 3D-malli tietääksesi turvallisen vähimmäismäärän. Monimutkaisten robottikäsivarren komponenttien kohdalla tarkkuusvalu vähentää jälkikäsittelytyötä verrattuna muihin valmistusmenetelmiin. Prosessi sopii ihanteellisesti tarkkuuskomponenteille automaatio- ja robotiikkajärjestelmissä. Se voi tuottaa robottikäsivarren komponentteja, joissa on alileikkauksia ja sisäisiä kanavia, joita muilla prosesseilla ei voida valmistaa.
Pinnan viimeistely ja toleranssit
Robottikäsivarren osien nivelen pinnan viimeistely vaikuttaa liikkeeseen ja käyttöikään. Oikea viimeistely tarkoittaa, että laakerin ulkokehä on täysin kosketuksissa istuimen kanssa. Alla oleva taulukko näyttää tyypilliset karheusarvot robottikäsivarren osien eri ominaisuuksille. Jokaisella arvolla on tarkoitus. Laakeriistuimen on oltava erittäin sileä rasituspisteiden välttämiseksi. Kosmeettinen kotelon pinta voi olla karheampi, koska se ei kanna kuormaa.
| Ominaisuus | Tyypillinen pinnan karheus (Ra) |
| Laakeripesä | 0.4-0.8 μm |
| Harmonisen käyttöliittymän | 0.8-1.6 μm |
| Servon kiinnityspinta | 1.6 μm |
| Kosmeettinen kotelointipinta | 1.6-3.2 μm |
| Sisäiset ei-kriittiset ominaisuudet | 3.2 μm |
Laakeritapin Ra 0.4 μm:n pinnankarheus auttaa MoS₂-pinnoitetta tarttumaan hyvin. Tämä pintakäsittely edistää tasaista kalvon leviämistä ja hyvää tarttuvuutta. Kun pintakäsittely on liian karhea, kosketuspinta-ala pienenee. Esiin tulee suuren jännityksen pisteitä, jotka voivat aiheuttaa mikrokulumaa miljoonien syklien aikana. Tämä heikentää suorituskykyä. 0.4 μm:n ja 3.2 μm:n välinen ero on ero vuosia tasaisesti toimivan liitoksen ja aikaisin kuluvan liitoksen välillä.
Toistettavan nivelten kohdistuksen saavuttaminen
Nivelten kohdistus riippuu tiukoista toleransseista ja oikeanlaisesta viimeistelystä. Laakeritiivisteen Ra-arvo on 0.4–0.8 μm, jotta ulkokehä on oikein sijoitettu. Koneistajat käyttävät hienoja syöttöjä ja hitaita nopeuksia näiden arvojen saavuttamiseksi. Karkeampi pinta saa laakerin siirtymään kuormituksen alaisena. Tämä linjausvirhe johtaa kulumiseen ja alhaisempaan tarkkuuteen. Robotille, joka toistaa saman reitin tuhansia kertoja, tällä on suuri merkitys. Jopa pieni linjausvirhe kertyy useiden syklien aikana.
Metrologia ja laadunvalvonta
Robottikäsivarren komponenttien valmistuksen laadunvalvonnassa käytetään koordinaattimittauskoneita ja pinnanmuotoilijoita. Koordinaattimittauskoneet tarkistavat reikien sijainnit ja pinnan tasaisuuden. Muokkauslaitteet mittaavat todellisen Ra-arvon. Nämä työkalut varmistavat, että jokainen mitta pysyy spesifikaatioiden rajoissa. Tarkastusprosessi havaitsee virheet ennen kokoonpanoa. Väärällä viimeistelyllä tai toleranssin ulkopuolella olevalla reiällä varustettu osa hylätään. Tämä säästää aikaa ja pitää lopputuotteen luotettavana. Lääketieteellisissä roboteissa tai puhdastilojen automaatiojärjestelmissä tämä laatutaso on kriittisen tärkeä.
Robottikäsivarren komponenttien suunnittelunäkökohtia
Hyvä suunnittelu alkaa siitä, mitä käsivarren on tehtävä. Toimilaitteet käyttävät jokaista niveltä. Sähkömoottorit sopivat puhtaaseen ja tarkkaan työhön. Pneumaattiset sylinterit liikkuvat nopeasti ja edullisesti. Hydrauliset yksiköt kantavat valtavia kuormia. Jokainen tyyppi muuttaa lähellä olevien robottikäsivarren osien materiaalivalintaa. Hydraulinen toimilaite tarvitsee tiivisteitä ja koteloita, jotka kestävät nestettä ja painetta. Sähköinen toimilaite tarvitsee lämpöreittejä ja kevyitä runkoja. Myös efektorit eroavat toisistaan. Tarttuin, ruisku ja pora koskettavat maailmaa eri tavoin. Tarttuimet tarvitsevat kestäviä ja kevyitä leukoja. Ruiskut tarvitsevat kemikaaleja kestäviä runkoja. Porat tarvitsevat kovia ja kulutusta kestäviä kiinnityksiä. Nämä tarpeet muokkaavat jokaista robottikäsivarren komponentteja koskevaa päätöstä.
Voiman ja painon suhde
Miksi hyötykuorman kapasiteetti riippuu siitä
Hyötykuorman kapasiteetti pienenee käsivarren massan kasvaessa. Jokainen kilo käsivarressa on kilo, jonka moottorin on liikutettava. Painava kyynärvarsi vie ranteelta kapasiteettia. Siksi robotiikkainsinöörit tavoittelevat jäykkyyttä ilman painoa. Kevyemmät lenkit tarkoittavat nopeampaa liikettä ja pienempää tehonkulutusta. Teollisuudessa koko päivän käytössä oleville käsivarsille tämä säästää todellisia rahoja.
Materiaali- ja geometriavalinnat
Metallit, kuten alumiini ja titaani, antavat suuren lujuuden kilogrammaa kohden. Komposiitit menevät pidemmälle. Eräässä IEEE Access -tutkimuksessa varren massaa vähennettiin 24.32 % käyttämällä hiilikuitu-alumiinihybridiä. Geometrialla on aivan yhtä suuri merkitys. Rivat, ontot profiilit ja kapenevat nivelet poistavat omaa painoa. Hyvin muotoiltu osa on usein parempi kuin hieno materiaali.
Kustannustekijät
Raaka-ainekustannukset
Titaani maksaa paljon enemmän kuin teräs. Hiilikuituprepreg on vieläkin kalliimpaa. Muovit pysyvät halpoina. Raaka-aine määrää pohjan mille tahansa tarjoukselle. Ostajien tulisi sovittaa materiaali kuorman, ei tottumuksen, mukaan.
Työkalujen, työvoiman ja tilavuuden vaikutukset
Taontamuoteista ja ruiskuvalumuoteista aiheutuu merkittäviä alkukustannuksia. Nämä kustannukset kannattaa vain suurtuotantona. Pienet sarjat suosivat CNC-koneistusta, jossa työkaluja ei tarvita. Käsin viimeisteltyjen robottikäsivarsien osien työvoimakustannukset kertyvät nopeasti. Suuret volyymivalmistus levittää työkalut useille yksiköille ja laskee yksikköhintaa.
Kestävyys ja kuluminen
Väsymiskestävyys ja pintakäsittelyt
Syklikuormitukset aiheuttavat ajan myötä väsymishalkeamia. Pintakäsittelyt auttavat metalleja kestämään niitä. Alumiini on itsessään pehmeää. Tyypin III kovaanodisointi korjaa tämän. Se kasvattaa osan sisään 40–60 µm paksuisen keraamimaista oksidikerrosta. Pinnan kovuus on yli 60 HRC. Tämä on selvästi parempi kuin käsittelemättömällä alumiinilla.
| Pinnan kunto | Pintakovuus | Kulutuskestävyys |
| Käsittelemätön alumiini | Pehmeä irtopinta | Liukumisen aiheuttamat naarmut ja sora |
| Tyypin III kovaanodisoitu | 60+HRC | Erinomainen naarmuuntumisen- ja hankauksenkestävyys |
PTFE-kyllästys vähentää kitkaa entisestään, mikä mahdollistaa holkkien kuivakäynnin.
Ympäristötekijät ja korroosio
Kosteus, kemikaalit ja hiekka hyökkäävät robottikäsivarren osien kimppuun. Ruostumaton teräs ja titaani kestävät hyvin korroosiota. Alumiini tarvitsee pinnoitusta märissä olosuhteissa. Komposiitit kestävät ruostetta, mutta kuluvat hankauksen alla. Käytännön sovellukset todistavat tämän. Hionta, puuntyöstö ja metallintyöstö rasittavat liukuvia pintoja. Kuormalavojen pinoaminen ja pintakäsittely palkitsevat kevyitä ja jäykkiä lenkkejä. Lääketieteelliset ja puhdastilarobotit vaativat sileitä ja puhdistettavia koteloita. Sovita materiaali ympäristöön, niin kestävyys seuraa.
Robottikäsivarren komponenttien materiaalien ja prosessien valinta
Oikean robottikäsivarren komponenttiyhdistelmän valitseminen tarkoittaa tarpeidesi ja kunkin vaihtoehdon ominaisuuksien yhteensovittamista. Materiaalivalintaopas voi auttaa sinua tässä. Voit vertailla lujuutta, painoa, kustannuksia ja kestävyyttä käsivarren suoritettavaan tehtävään.
Materiaalin yhteensovittaminen sovellukseen
Nopeat vs. suuren hyötykuorman robotit
Nopeat robotit tarvitsevat kevyitä lenkkejä. Hiilikuitukomposiitit ja alumiini sopivat tähän parhaiten. Ne pienentävät inertiaa ja antavat moottoreiden liikkua nopeammin. Suuren hyötykuorman robotit tarvitsevat sen sijaan jäykkyyttä ja lujuutta. Teräs ja titaani kantavat raskaita kuormia taipumatta. Valintasi vaikuttaa sykliaikoihin ja robotin käyttämään energiaan.
Puhdastila- ja elintarviketurvallisuusvaatimukset
Puhdastilarobotiikka vaatii sileitä ja huokosettomia pintoja. Ruostumaton teräs estää bakteerien kasvun. Elintarvikkeiden jalostus lisää yhden säännön. Ruostumaton teräs kestää elintarvikehappoja ja puhdistuskemikaaleja ruostumatta. Elintarvikeyhteensopivat polymeerit sopivat hyvin päätykappaleisiin, jotka koskettavat tuotteita suoraan. NSF H1 -sertifioituja voiteluaineita vaaditaan kaikkialla, missä satunnaista kosketusta voi tapahtua. Nämä materiaalit pitävät lääkinnälliset laitteet ja elintarvikejärjestelmät turvassa.
Prosessin yhteensovittaminen tuotantomäärään
Prototyyppien valmistus vs. pienimuotoinen tuotanto
Prototyypeissä CNC-koneistus ja DMLS tarjoavat nopeutta ilman työkalukustannuksia. DMLS:llä voi tehdä monimutkaisia sisäisiä kanavia, joihin leikkaustyökalut eivät yltä. CNC:llä on tiukat toleranssit kriittisille rajapinnoille. Hybridi-lähestymistapa toimii tässä hyvin. Tulosta lähes täydellinen muoto ja koneista sitten laakeripesät ja kierteet ±0.005 mm:n tarkkuudella. Tämä yhdistää suunnittelun vapauden tarkkuuteen.
Massatuotannon taloustiede
Suuret volyymit suosivat muovien ruiskuvalua ja metallien painevalua. Työkalukustannukset jakautuvat tuhansille yksiköille. Yksikköhinnat laskevat nopeasti. 10 000–2 000 yksikön kohdalla CNC-työstö usein voittaa kustannusten ja läpimenon suhteen. Tämän jälkeen erilliset työkalut kannattavat.
Testaus ja validointi
Mekaaniset testausmenetelmät
Testaus osoittaa, toimiiko suunnittelu. Vetolujuuskokeet tarkistavat lujuuden. Väsytyskokeet toistavat miljoonia syklejä. Kovuuskokeet varmistavat pintakäsittelyt. Nämä menetelmät löytävät heikot kohdat ennen tuotannon aloittamista.
Todellisen maailman syklitestaus
Laboratoriotestit eivät voi kopioida kaikkia olosuhteita. Todelliset sovellukset altistavat robottikäsivarren komponentit hiekalle, kosteudelle ja tärinälle. Hionta ja puuntyöstö rankaisevat liukuvia pintoja. Kuormalavojen pinoaminen palkitsee jäykistä ja kevyistä lenkeistä. Aja käsivarsi läpi sen todellisten liikkeiden. Mittaa kulumista ja linjausta ajan kuluessa. Tämä todistaa, että suunnittelu toimii koko päivän toimivissa automaatiojärjestelmissä.
| Sovellus / Vaatimus | Suositeltu menetelmä | Materiaalivalinta | Saavutettava suvaitsevaisuus |
| Tarkkuusnestelohko | 5-akselinen CNC-jyrsintä | Al6061-T6 | ± 0.010 mm |
| Monimutkaiset sisäiset kanavat | DMLS | Työkaluteräs 1.2709 | ± 0.008 mm |
| Visuaalinen malline | SLA 3D-tulostus | UV-kovettuva hartsi | ± 0.15 mm |
NOBLEN robottikäsivarsien komponenttien asiantuntemus
Valmistuskumppaneiden tulisi pystyä käsittelemään useita prosesseja, kuten CNC-koneistusta, DMLS-menetelmää, ruiskuvalua ja robottikäsivarsien komponenttien valamista. Heillä tulisi myös olla käytössä laadunvalvontatoimenpiteet.
Muoveilla, metalleilla ja komposiiteilla on kaikilla oma tehtävänsä robotiikassa. Metallit kantavat raskaita kuormia. Muovit pitävät robottikäsivarren komponentit kevyinä ja edullisina. Komposiitit antavat suurta jäykkyyttä nivelille, joissa painolla on eniten merkitystä. Paras valinta riippuu lujuudesta, painosta, kustannuksista ja kestävyydestä. Myös valmistusprosesseilla on merkitystä. CNC-koneistus antaa tarkat toleranssit liitoksille. DMLS valmistaa monimutkaisia sisäkanavia. Painevalu ja tarkkuusvalu käsittelevät monimutkaisia koteloita. Taontaa voidaan käyttää erittäin lujien komponenttien valmistukseen. Taitava valmistuskumppani auttaa sinua valitsemaan oikean sekoituksen. He työskentelevät sekä metallin että muovin kanssa. Tämä vähentää riskejä ja parantaa laatua. Tulevaisuudessa hybridiprosessit ja uudet materiaalit laajentavat jatkuvasti robottikäsivarren mahdollisuuksia. Paremmat yhdistelmät tarkoittavat kevyempiä käsivarsia, nopeampia syklejä ja uusia käyttötarkoituksia esimerkiksi lääketieteellisen automaation aloilla.
Robottikäsivarren komponenttien usein kysytyt kysymykset
Mitkä materiaalit sopivat parhaiten robottikäsivarren komponentteihin?
Se riippuu työstä. Metallit, kuten teräs ja titaani, kantavat raskaita kuormia. Muoviset pukujen suojukset ja anturikotelot. Hiilikuituvahvisteiset polymeerit sopivat pitkiin lenkkeihin, joissa painolla on eniten merkitystä. Sovita materiaali lujuuden, painon, kustannusten ja kestävyyden vaatimusten mukaisesti.
Minkä valmistusprosessin minun pitäisi valita?
CNC-koneistus ja DMLS käsittelevät metalliosia tiukoilla toleransseilla. Ruiskupuristus toimii muoviosien valmistuksessa. Valaminen muotoilee monimutkaisia koteloita. Taontaa voidaan käyttää erittäin lujien robottikäsivarsien komponenttien valmistukseen. Tuotantomääräsi ja osan geometria ratkaisevat voittajan.
Milloin CNC-koneistus on parempaa kuin 3D-tulostus?
CNC voittaa tiukoissa toleransseissa ja sileissä pinnoissa. Se pitää laakeripesät Ra 0.4–0.8 μm:n arvolla. DMLS loistaa monimutkaisissa sisäkanavissa, joihin leikkaustyökalut eivät ylle. Hybridimenetelmä toimii hyvin: tulosta lähes täydellinen muoto ja koneista sitten kriittiset rajapinnat ±0.005 mm:n tarkkuudella.
Miten valitsen muovin ja metallin välillä?
Valitse muovit kevyisiin kuormiin, kansiin ja puhdastilakoteloihin. Ne ovat halvempia ja muovautuvat nopeasti. Älä käytä niitä kuumiin kohtiin tai suuren kuormituksen liitoksiin, koska ne viruvat jatkuvan rasituksen alaisena. Metallit kestävät lämpöä, kulumista ja raskaita syklejä paljon paremmin. Komposiitit sopivat painokriittisiin liitoksiin.
Mikä vaikuttaa robottikäsivarren komponenttien hintaan?
Raaka-aine asettaa pohjan. Titaani ja hiilikuitu maksavat enemmän kuin teräs tai muovi. Työkalut lisäävät merkittävästi taontamuottien ja ruiskuvalumuottien alkukustannuksia. Tämä kustannus kannattaa suurilla tuotantomäärillä. Pienet sarjat suosivat CNC-koneistusta, jossa työkalut jäävät kokonaan pois.
Miksi pinnan viimeistelyllä on niin suuri merkitys?
Sileä pinta varmistaa laakerien oikean istuvuuden. Karkeat pinnat leikkaavat kosketuspintaa ja luovat rasituspisteitä. Nämä pisteet aiheuttavat mikrokulumaa miljoonien syklien aikana. Ra 0.4 μm:n ja Ra 3.2 μm:n välinen rako ratkaisee, toimiiko liitos tasaisesti vuosia vai kuluuko se ennenaikaisesti.
Miten testaan robottikäsivarren komponentteja ennen massatuotantoa?
Suorita ensin mekaaniset testit ja simuloi sitten todellista käyttöä. Hionta ja puuntyöstö rasittavat liukuvia pintoja. Lavojen pinoaminen palkitsee jäykät ja kevyet lenkit. Mittaa kulumista ja linjausta ajan kuluessa. Tämä todistaa, että suunnittelu toimii koko päivän toimivissa automaatiojärjestelmissä.
Mitä minun tulisi ottaa huomioon valmistuskumppania valitessani?
Etsi kumppani, jolla on kokemusta sekä metallin että muovin prosessoinnista. Tarkista asiaankuuluvat laatusertifikaatit. Kysy suunnittelu-, kokoonpano- ja testaustuesta. Kumppani, joka kattaa koko polun suunnittelusta toteutukseen, pienentää riskiäsi. Sillä on merkitystä robotiikassa, jossa jokainen osa vaikuttaa koko käsivarteen.
