A robotkar-alkatrészek leggyakoribb gyártási módjai a CNC megmunkálás, a DMLS (demográfiás lézergravírozás), a fröccsöntés, a nyomásos öntés, a finomöntés és a kovácsolás. A robotikai anyagok terén főként fémeket, például rozsdamentes acélt és titánt, műanyagokat és kompozitokat talál. A robotkar-alkatrészek megfelelő keverékének kiválasztása a szilárdságtól, a súlytól, a költségtől és a tartósságtól függ. Egy nagy teljesítményű automatizáláshoz használt robotkarhoz más robotkar-alkatrészekre van szükség, mint egy precíziós összeszereléshez használthoz. Ez az útmutató az anyagokat, a gyártási módszereket, a kiválasztási tényezőket és a valós kihívásokat tárgyalja. Megtanulja, hogyan alakítja az egyes választások a robotautomatizálási rendszereket, a robot alapjától a végberendezésig. A robotkar-alkatrészekkel kapcsolatos minden döntés számít a teljesítmény szempontjából.
Robotkar-alkatrészek anyagai
Gyakori robotikai anyagok: műanyagok, fémek, kompozitok
A robotikában használt anyagok három csoportba sorolhatók: műanyagok, fémek és kompozitok. Mindegyik csoportnak számos különböző minősége van. A választott minőség befolyásolja a szilárdságot, a súlyt és a költséget. A robotkar alkatrészei közé tartoznak az ízületek, aktuátorok, érzékelők, effektorok és szerkezeti házak. Ezen robotkar-alkatrészek mindegyikéhez másfajta anyag szükséges.
Műszaki műanyagok
A műszaki műanyagokat burkolatokhoz, érzékelőházakhoz és könnyű kivitelű effektorokhoz használják. Erősek és könnyen formázhatók, és olcsóbbak, mint a legtöbb más műszaki anyag.
Fémek: Rozsdamentes acél és titán
A fémek hordozzák a robotikában a nehéz terheket. A rozsdamentes acél nagy szilárdságot és jó rozsdaállóságot biztosít. A titán könnyebb és erősebb a súlyához képest. Ellenáll a rozsdának is. Ez a két fémtípus megtalálható a működtetőkben, a hajtótengelyekben és az ízületek házaiban. Más ötvözetek is számítanak. Az alábbi táblázat bemutatja, hogyan viszonyulnak egymáshoz a robotikában használt néhány gyakori fém.
| Anyagmegnevezés | Sűrűség (g / cm³) | Hozamszilárdság (MPa) | Elsődleges robotikai alkalmazás |
| Al7075-T6 alumínium | 2.81 | 503 | Nagy igénybevételű szerkezeti konzolok, összekötőelemek |
| AZ91D Magnézium | 1.81 | 150 | Könnyű robotkar-összekötők, burkolatpanelek |
| AISI 4140 acél | 7.85 | 655 | Nagy teherbírású kardántengelyek, bolygókerekes fogaskerekek |
Nagy pontosságú aktuátorokhoz gyakran további két ötvözet kerül szóba. Az AlSi10Mg jól nyomtatható és kiegyensúlyozott tulajdonságokat kínál. Az A6061 nagyon magas szilárdság-tömeg arányt biztosít, és könnyen megmunkálható.
| Ötvözet | Főbb erősségek: | Tipikus preferencia a robotikában |
| AlSi10Mg | Kiváló nyomtathatóság, jó általános tulajdonságok, magas hővezető képesség, korrózióállóság, jó fáradási szilárdság | Előnyben részesített, ha a nyomtathatóság és a kiegyensúlyozott tulajdonságok kritikus fontosságúak |
| A6061 | Nagyon magas szilárdság-súly arány (hőkezeléssel növelhető), jó megmunkálhatóság, kiváló korrózióállóság, jó kifáradási szilárdság | Akkor választják, ha a maximális szilárdság a döntő tényező |
Kompozitok: Szénszállal erősített polimerek
A szénszállal erősített polimer (CFRP) nagy merevséget biztosít könnyű csomagolásban. Másképp viselkedik, mint a fémek. Tulajdonságai a szálak irányától függenek. Ezt a tulajdonságot anizotrópiának nevezik. Így viszonyul a CFRP a 6061-es alumíniumhoz.
| Ingatlanok | Szénszálas kompozit (CFRP) | Alumínium 6061 |
| Sűrűség | ~1.5–1.7 g/cm³ | ~2.70 g/cm³ |
| Rugalmassági modulus | Irányfüggő | ~69 GPa |
| Szakítószilárdság | Irányfüggő | ~300 MPa (reprezentatív) |
| Hőtágulás | Irányfüggő, gyakran alacsony a szál mentén | ~23 ppm/K |
| Anyagi viselkedés | anizotrop | Körülbelül izotróp |
| Korróziós viselkedés | Általában kiváló a CFRP-hez | Jó, de felületvédelemre lehet szükség |
Az IEEE Access folyóiratban publikált kutatás kifejezetten a szénszállal erősített műanyag és alumíniumötvözet felhasználásával készült hibrid robotkar-szerkezeteket vizsgálta. A kutatók egy validált prototípusról számoltak be, amely 24.32%-os tömegcsökkenést mutatott az alumíniumötvözet referenciatervéhez képest.
Tulajdonságok és alkalmazások
Szilárdság, súly és korrózióállóság
A legtöbb anyagválasztást a szilárdság-súly arány határozza meg. Egy könnyebb kar gyorsabban mozog és kevesebb energiát igényel. A korrózióállóság nedves vagy vegyi környezetben fontos. A rozsdamentes acél és a titán jól bírja az igénybevételt. Az alumínium bizonyos környezetekben felületvédelmet igényel. A szénszálerősítésű erősítésű műanyag (CFRP) önmagában is ellenáll a korróziónak.
Ahol az egyes anyagok illeszkednek egy robotkar alkatrészeibe
A fémek nagy terhelésű helyekre kerülnek. Gondoljunk csak a sebességváltókra, kardántengelyekre és ízületházakra. A műanyagok burkolatokhoz, kábelvezetőkhöz és lámpatartókhoz illeszkednek. A kompozitok a hosszú lengőkarokban és a szerkezeti csövekben ragyognak. A hibrid kialakítás gyakran nyer. Egy tanulmány szerint a szénszálas kompozitok 42%-kal könnyebbek, mint az alumínium, és háromszor könnyebbek, mint az acél. Ez teszi őket a legjobb választássá mindkét anyag esetében a súlykritikus konstrukciókban. A jelentett előnyök a következők:
- 42%-kal könnyebb, mint az alumínium
- A merevség 30%-kal nőtt
- A robotkar alkatrészeinek nagyobb teherbírása
- A robotkar alkatrészeinek nagyobb működési sebessége
- Fokozott tartósság/hosszabb élettartam
Az egyes anyagkategóriák korlátai
Költség, megmunkálhatóság és környezeti tényezők
A titán drágább, mint az acél, és lassan forgácsolódik. A szénszálerősítésű műanyag (CFRP) speciális szerszámokat és gondos rétegezést igényel. A műanyagok olcsók és gyorsan formázhatók. Alacsonyabb hőmérsékleten lágyulnak. A robotikában használt fémek sokkal jobban tűrik a hőt. Az újrahasznosítás is eltérő. A fémek tisztán újrahasznosíthatók. Sok kompozit nem.
Mikor kerüljük a műanyagokat vagy a kompozitokat?
Nagy terhelésű illesztésekhez vagy forró környezetekhez hagyja ki a műanyagokat. Állandó feszültség alatt kúsznak. Kerülje a kompozitokat, ha izotróp viselkedésre vagy alacsony költségű tömeggyártásra van szüksége. Emellett nehezen viselik az abrazív kopást. Csiszoláshoz vagy fémmegmunkáláshoz használt robotok esetében a fém robotkar alkatrészei általában tovább tartanak. Orvosi vagy tisztatéri robotok esetében a sima műanyag házak lehetnek a jobb választás.
Robotkar-alkatrészek gyártási folyamatai
A fém alkatrészek gyártásának fő módszerei a CNC megmunkálás és a DMLS. Műanyagok esetében a fröccsöntés az elterjedt. Az erőátviteli elemek, mint például a sebességváltók, szinte mindig CNC megmunkálással készülnek. A választott eljárás határozza meg a végső költséget, szilárdságot és pontosságot. Minden módszer a modern robotika egy adott igényéhez igazodik. A DMLS jól működik összetett geometriákhoz, amelyek belső jellemzőit a CNC nem tudja elérni. A fröccsöntés a nagy volumenű műanyag robotkar-alkatrészek gyártásának egyik fő módszere.
Nagy szilárdságú alkatrészek kovácsolása
A kovácsolás egy olyan gyártási folyamat, amely nagy szilárdságú alkatrészekhez használható. Ez a folyamat magában foglalja a fém alakítását nyomóerők segítségével. Ez a folyamat előnyös lehet a nagy szilárdságot és kifáradási ellenállást igénylő robotkar-alkatrészeknél.
Présöntés és befektetési öntés
A présöntés és a finomöntés összetett alakzatokat hoz létre jó ismételhetőséggel. Ezek az eljárások gyakoriak a robotikában használt házak, konzolok és effektor alkatrészek esetében. Számos mérnöki anyag esetében jól működnek. A présöntés nagy nyomás alatt az olvadt fémet acélformába préseli. A finomöntés egy viaszmintát használ, amely kiég. Mindkét módszer nehezen megmunkálható jellemzőket hozhat létre.
Alumínium és cink présöntés
Az alumíniumöntvény erős és könnyű alkatrészeket eredményez. Komplex geometriákat és vékony falakat is képes kezelni, akár körülbelül 1 mm vastagságig. A cinköntvény olcsóbb és könnyebben önthető nagy részletességgel. A cink azonban nehezebb és kevésbé merev. Robotházakhoz és szerkezeti konzolokhoz az alumínium a jobb választás. A cink jól működik kisebb robotkar-alkatrészekhez, például érzékelőkonzolokhoz és kábelvezetőkhöz.
Bevonatos öntés komplex geometriákhoz
A befektetéses öntés kerámiaszuszpenzióval bevont viaszmintát használ. A viasz megolvad, üreget hagyva maga után. Az olvadt fém kitölti ezt az üreget. Ez a módszer nagyon részletes formákat hoz létre sima felületekkel. A táblázat a különböző ötvözetek minimális falvastagságait mutatja ebben az anyagkategóriában.
| Ötvözet típusa | Minimális falvastagság (kis szakaszok) | Minimális falvastagság (nagy keresztmetszetek) |
| Alumínium ötvözetek | 1.0 mm | 2.0 mm |
| Rozsdamentes acél | 1.5 mm | 2.5 mm |
| Titánötvözetek | 2.0 mm | 3.0 mm |
| Nikkel szuperötvözetek | 1.25 mm | 2.3 mm |
| Kobalt alapú ötvözetek | 1.5 mm | 2.5 mm |
| Réz alapú ötvözetek | 1.25 mm | 2.0 mm |
Nincs egyetlen minimális falvastagság minden projekthez. Egyes beszállítók 2 mm-től 3 mm-ig terjedő értéket adnak meg alapértékként. A tényleges határérték az alkatrész méretétől, geometriájától és az ötvözet folyékonyságától függ. A biztonságos minimum meghatározásához ellenőrizni kell az adott 3D-s modellt. Komplex robotkar-alkatrészek esetében a finomöntés csökkenti a megmunkálás utáni munkát más gyártási módszerekhez képest. Az eljárás ideális precíziós alkatrészekhez automatizálási és robotikai rendszerekben. Olyan robotkar-alkatrészeket tud előállítani, amelyek alámetszések és belső átjárók formájában vannak előállítva, amelyeket más eljárások nem tudnak.
Felületkezelési és tűréshatárok
A robotkar alkatrészeinek illesztéseinek felületkezelése befolyásolja a mozgást és az élettartamot. A megfelelő felületkezelés azt jelenti, hogy a csapágy külső gyűrűje teljes mértékben érintkezik az üléssel. Az alábbi táblázat a robotkar alkatrészeinek különböző jellemzőinek tipikus érdességi értékeit mutatja. Minden értéknek célja van. A csapágyülésnek nagyon sima felülettel kell rendelkeznie a feszültségpontok elkerülése érdekében. Egy esztétikai házfelület durvább lehet, mert nem hordoz terhelést.
| Jellemző | Tipikus felületi érdesség (Ra) |
| Csapágy ülés | 0.4–0.8 μm |
| Harmonikus meghajtó interfész | 0.8–1.6 μm |
| Szervo rögzítőfelület | 1.6 um |
| Kozmetikai házfelület | 1.6–3.2 μm |
| Belső, nem kritikus funkciók | 3.2 um |
A csapágycsapágy-csapágyakon lévő Ra 0.4 μm felületi érdesség elősegíti a MoS₂ bevonat jó tapadását. Ez a felület biztosítja az egyenletes filmfelvitelt és a jó tapadást. Ha a felület túl érdes, az érintkezési terület csökken. Nagy feszültségű pontok jelennek meg, amelyek több millió ciklus alatt mikro-súrlódási sérüléseket okozhatnak. Ez rontja a teljesítményt. A 0.4 μm és a 3.2 μm közötti különbség a különbség egy évekig simán működő illesztés és egy korán elkopó illesztés között.
Ismételhető illesztés elérése
Az illesztések beállítása a szigorú tűrésektől és a megfelelő kidolgozástól függ. A csapágyüléknek a külső gyűrű helyes elhelyezéséhez 0.4–0.8 μm Ra értékre van szüksége. A gépészek finom előtolásokat és alacsony sebességeket használnak ezen értékek eléréséhez. Az érdesebb felület miatt a csapágy terhelés alatt eltolódik. Ez az eltérés kopáshoz és alacsonyabb pontossághoz vezet. Egy olyan robot esetében, amely ugyanazt az utat ezerszer ismétli, ez nagyon fontos. Még egy kis eltérés is összeadódik sok ciklus alatt.
Metrológia és minőségellenőrzés
A robotkar alkatrészek gyártásának minőségellenőrzése koordináta mérőgépeket és felületprofilozókat használ. A koordináta mérőgépek ellenőrzik a furatok pozícióit és a felület síkját. A profilozók mérik a tényleges Ra értéket. Ezek az eszközök ellenőrzik, hogy minden méret a specifikáción belül marad-e. Az ellenőrzési folyamat az összeszerelés előtt kiszűri a hibákat. A rossz felületkezelésű vagy tűréshatáron kívüli furatú alkatrészeket elutasítják. Ez időt takarít meg, és biztosítja a végtermék megbízhatóságát. Orvosi robotok vagy tisztatéri automatizálási rendszerek esetében ez a minőségi szint kritikus fontosságú.
Robotkar-alkatrészek tervezési szempontjai
A jó tervezés azzal a feladattal kezdődik, hogy a karnak mit kell elvégeznie. A működtetők minden ízületet meghajtanak. A villanymotorok tiszta és precíz munkát tesznek lehetővé. A pneumatikus hengerek gyorsan és olcsón mozognak. A hidraulikus egységek hatalmas terheket szállítanak. Minden típus megváltoztatja a közeli robotkar-alkatrészek anyagválasztását. A hidraulikus működtetőhöz tömítésekre és házakra van szükség, amelyek ellenállnak a folyadéknak és a nyomásnak. Egy elektromoshoz hőcsatornákra és könnyű keretekre van szükség. A végrehajtó szervek is különböznek. A megfogó, a permetező és a fúró mind másképp érintkezik a világgal. A megfogóknak masszív, könnyű pofákra van szükségük. A permetezőknek vegyszerálló testekre van szükségük. A fúróknak kemény, kopásálló rögzítésekre van szükségük. Ezek az igények alakítják a robotkar-alkatrészekkel kapcsolatos minden döntést.
Erő-tömeg arány
Miért függ a hasznos teherbírás a tőle?
A teherbírás csökken a kar tömegének növekedésével. A karban lévő minden kilogramm egy kilogramm, amit a motornak meg kell mozgatnia. A nehéz alkar elveszi a kapacitást a csuklótól. Ezért a robotikai mérnökök a súly nélküli merevséget hajszolják. A könnyebb összekötő kapaszkodók gyorsabb mozgást és alacsonyabb energiafogyasztást jelentenek. Az egész nap működő ipari karok esetében ez valódi pénzt takarít meg.
Anyag- és geometriai választások
Az olyan fémek, mint az alumínium és a titán, kilogrammonként nagy szilárdságot biztosítanak. A kompozitok ennél tovább mennek. Egy IEEE Access tanulmány szerint a lengőkarok tömege 24.32%-kal csökkent egy szénszálas és alumínium hibrid használatával. A geometria ugyanilyen fontos. A bordák, üreges profilok és kúpos összekötők megszüntetik a holtteher súlyát. Egy jól formázott alkatrész gyakran felülmúlja a divatos anyagokat.
Költséghajtók
Nyersanyagköltségek
A titán sokkal többe kerül, mint az acél. A szénszálas prepreg még mindig drágább. A műanyagok továbbra is olcsók. A nyersanyagkészlet határozza meg az árajánlatok alapját. A vevőknek a rakományhoz, nem a megszokáshoz kell igazítaniuk az anyagot.
Szerszámozás, munkaerő és térfogathatások
A kovácsszerszámok és fröccsöntőformák jelentős kezdeti költségekkel járnak. Ez a kiadás csak nagy tételben térül meg. A kis példányszámú gyártás a CNC megmunkálást részesíti előnyben, amely kihagyja a szerszámokat. A kézzel megmunkált robotkar-alkatrészeknél a munkadíj gyorsan összeadódik. A nagy volumenű gyártás a szerszámokat sok egységre oszlatja el, és csökkenti az egységárat.
Tartósság és kopás
Fáradásállóság és felületkezelések
A ciklikus terhelések idővel kifáradásos repedéseket okoznak. A felületkezelések segítenek a fémeknek ellenállni ennek. Az alumínium önmagában puha. A III. típusú kemény eloxálás ezt kiküszöböli. Egy 40–60 µm vastag kerámiaszerű oxidréteget növeszt, amely szervesen kapcsolódik az alkatrészhez. A felületi keménység meghaladja a 60 HRC-t. Ez messze felülmúlja a kezeletlen alumíniumot.
| Felületi állapot | Felületi keménység | Kopásállóság |
| Kezeletlen alumínium | Puha ömlesztett felület | Csúszás alatti karcolások és kosz |
| III. típusú kemény eloxált | 60+ HRC | Kiváló karc- és kopásállóság |
A PTFE impregnálás tovább csökkenti a súrlódást, ami lehetővé teszi a perselyek szárazon futását.
Környezeti tényezők és korrózió
A nedvesség, a vegyszerek és a szennyeződés mind megtámadják a robotkar alkatrészeit. A rozsdamentes acél és a titán jól ellenáll a korróziónak. Az alumínium nedves környezetben bevonatot igényel. A kompozitok ellenállnak a rozsdának, de súrlódás hatására kopnak. A valós alkalmazások ezt bizonyítják. A csiszolás, a famegmunkálás és a fémmegmunkálás sújtja a csúszó felületeket. A raklapra rakás és a felületkezelés könnyű, merev összekötőelemeket igényel. Az orvosi és tisztatéri robotika sima, tisztítható házakat igényel. Az anyagot a környezethez kell igazítani, és a tartósság garantált.
Robotkar-alkatrészek anyagainak és eljárásainak kiválasztása
A robotkar alkatrészeinek megfelelő keverékének kiválasztása azt jelenti, hogy össze kell hangolni az igényeket az egyes opciók képességeivel. Egy anyagválasztási útmutató segíthet ebben. Összehasonlíthatja az erőt, a súlyt, a költségeket és a tartósságot a kar által elvégzendő feladattal.
Anyag illesztése az alkalmazáshoz
Nagy sebességű vs. nagy teherbírású robotok
A nagy sebességű robotoknak könnyű összekötőelemekre van szükségük. Erre a célra a szénszálas kompozitok és az alumínium a legalkalmasabbak. Csökkentik a tehetetlenséget, és lehetővé teszik a motorok gyorsabb mozgását. A nagy teherbírású robotoknak ehelyett merevségre és szilárdságra van szükségük. Az acél és a titán nehéz terheket szállít hajlítás nélkül. A választás befolyásolja a ciklusidőket és a robot által felhasznált energia mennyiségét.
Tisztatéri és élelmiszer-biztonsági követelmények
A tisztatéri robotika sima, nem porózus felületeket követel meg. A rozsdamentes acél megakadályozza a baktériumok szaporodását. Az élelmiszer-feldolgozás további szabályokat alkalmaz. A rozsdamentes acél rozsdásodás nélkül ellenáll az élelmiszeripari savaknak és a tisztítószereknek. Az élelmiszeripari kompatibilis polimerek jól működnek azokban az effektorokban, amelyek közvetlenül érintkeznek a termékekkel. NSF H1 tanúsítvánnyal rendelkező kenőanyagokra van szükség mindenhol, ahol véletlenszerű érintkezés előfordulhat. Ezek az anyagok biztonságossá teszik az orvostechnikai eszközöket és az élelmiszerrendszereket.
A termelési mennyiséghez igazított folyamat
Prototípusgyártás vs. kis volumenű gyártás
Prototípusok esetében a CNC megmunkálás és a DMLS szerszámköltségek nélkül biztosít sebességet. A DMLS olyan összetett belső csatornákat hozhat létre, amelyeket a forgácsolószerszámok nem érnek el. A CNC szigorú tűréshatárokat tart fenn a kritikus csatlakozási pontok esetében. Egy hibrid megközelítés itt jól működik. Nyomtassa ki a közel nettó alakot, majd munkálja meg a csapágyüléseket és a meneteket ±0.005 mm-es pontossággal. Ez ötvözi a tervezési szabadságot a pontossággal.
Tömegtermelés közgazdaságtana
A nagy volumen a műanyagok fröccsöntését, a fémek nyomásos öntését részesíti előnyben. A szerszámköltségek több ezer egységre oszlanak el. Az egységárak gyorsan csökkennek. 10-2,000 egység esetén a CNC megmunkálás gyakran a költségek és az áteresztőképesség tekintetében nyer. Ezen a ponton túl a dedikált szerszámozás megtérül.
Tesztelés és validálás
Mechanikai vizsgálati módszerek
A tesztelés megmutatja, hogy egy terv működik-e. A szakítóvizsgálatok a szilárdságot ellenőrzik. A fárasztóvizsgálatok több millió ciklust ismételnek meg. A keménységvizsgálatok megerősítik a felületkezeléseket. Ezek a módszerek a gyártás megkezdése előtt megtalálják a gyenge pontokat.
Valós ciklus tesztelés
A laboratóriumi tesztek nem tudnak minden körülményt lemásolni. A valós alkalmazások a robotkar alkatrészeit szemcséknek, nedvességnek és rezgésnek teszik ki. A csiszolás és a famegmunkálás kíméli a csúszó felületeket. A raklapra rakodás a merev, könnyű kapcsolatokat jutalmazza. Futtassa végig a kart a tényleges mozgásain. Mérje meg a kopást és az illeszkedést az idő múlásával. Ez bizonyítja, hogy a tervezés működik az egész nap működő automatizálási rendszerek esetében.
| Alkalmazás / Követelmény | Ajánlott módszer | Anyagválasztás | Elérhető tolerancia |
| Precíziós folyadékblokk | 5 tengelyes CNC marás | Al6061-T6 | ± 0.010 mm |
| Komplex belső csatornák | DMLS | Szerszámacél 1.2709 | ± 0.008 mm |
| Vizuális makett | SLA 3D nyomtatás | UV-fényre keményedő gyanta | ± 0.15 mm |
A NOBLE robotkar-alkatrészek szakértelme
A gyártópartnereknek képesnek kell lenniük a robotkar-alkatrészek számos folyamatának kezelésére, beleértve a CNC megmunkálást, a DMLS-t, a fröccsöntést és az öntést. Minőségellenőrzési intézkedésekkel is kell rendelkezniük.
A műanyagoknak, fémeknek és kompozitoknak egyaránt megvan a helyük a robotikában. A fémek nagy terheket hordoznak. A műanyagoknak köszönhetően a robotkar alkatrészei könnyűek és olcsók. A kompozitok nagy merevséget biztosítanak az olyan összeköttetésekhez, ahol a súly a legfontosabb. A legjobb választás a szilárdságtól, a súlytól, a költségtől és a tartósságtól függ. A gyártási folyamatok is számítanak. A CNC megmunkálás szűk tűréshatárokat biztosít az illesztésekhez. A DMLS összetett belső csatornákat gyárt. A présöntés és a finomöntés összetett házakat kezel. A kovácsolás nagy szilárdságú alkatrészekhez használható. Egy képzett gyártópartner segít a megfelelő keverék kiválasztásában. Fémekkel és műanyagokkal is dolgoznak. Ez csökkenti a kockázatot és növeli a minőséget. A jövőben a hibrid folyamatok és az új anyagok folyamatosan bővítik majd a robotkarok lehetőségeit. A jobb kombinációk könnyebb karokat, gyorsabb ciklusokat és új felhasználási módokat jelentenek olyan területeken, mint az orvosi automatizálás.
Robotkar-alkatrészek GYIK
Milyen anyagok működnek a legjobban robotkar alkatrészekhez?
Attól függ, milyen feladatot kell elvégezni. Az olyan fémek, mint az acél és a titán, nagy terhet hordanak. A műanyagok védőburkolatokhoz és érzékelőházakhoz valók. A szénszállal erősített polimerek hosszú összekötőelemekhez illeszkednek, ahol a súly a legfontosabb. Az anyagot a szilárdsági, súly-, költség- és tartóssági igényekhez kell igazítani.
Melyik gyártási eljárást válasszam?
A CNC megmunkálás és a DMLS szűk tűréshatárokkal kezeli a fém alkatrészeket. A fröccsöntés műanyag alkatrészekhez használható. Az öntvény összetett házakat formál. A kovácsolás nagy szilárdságú robotkar alkatrészekhez használható. A termelési mennyiség és az alkatrész geometriája dönti el a győztest.
Mikor jobb a CNC megmunkálás a 3D nyomtatásnál?
A CNC a szűk tűrések és a sima felületek terén nyer. Csapágyüléseket tart Ra 0.4–0.8 μm-en. A DMLS olyan összetett belső csatornák esetén jeleskedik, amelyeket a forgácsolószerszámok nem érnek el. Egy hibrid megközelítés jól működik: kinyomtatja a közel nettó alakot, majd a kritikus csatlakozási pontokat ±0.005 mm-es pontossággal megmunkálja.
Hogyan válasszak műanyag és fém között?
Válasszon műanyagokat könnyű terhelésekhez, burkolatokhoz és tisztatéri házakhoz. Ezek olcsóbbak és gyorsan formálódnak. Hagyja ki őket forró pontok vagy nagy terhelésű kötések esetén, mivel állandó feszültség alatt kúsznak. A fémek sokkal jobban bírják a hőt, a kopást és a nehéz ciklusokat. A kompozitok súlykritikus csatlakozásokhoz illeszkednek.
Mi befolyásolja a robotkar-alkatrészek árát?
A nyersanyag határozza meg az alapkövetelményeket. A titán és a szénszál drágább, mint az acél vagy a műanyag. A szerszámozás jelentős előzetes költségeket jelent a kovácsoló matricák és fröccsöntő formák esetében. Ez a költség nagy volumennél megtérül. A kis példányszámú gyártás a CNC megmunkálást részesíti előnyben, amely teljesen kihagyja a szerszámozást.
Miért olyan fontos a felületkezelés?
A sima felület lehetővé teszi a csapágyak megfelelő illeszkedését. Az egyenetlen felületek csökkentik az érintkezési felületet és feszültségpontokat hoznak létre. Ezek a pontok több millió ciklus alatt mikro-súrlódási sérüléseket okoznak. Az Ra 0.4 μm és Ra 3.2 μm közötti rés dönti el, hogy egy illesztés évekig simán fut-e, vagy idő előtt elkopik.
Hogyan teszteljem a robotkar alkatrészeit a tömeggyártás előtt?
Először végezzen mechanikai teszteket, majd szimulálja a valós használatot. A csiszolás és a famegmunkálás kíméli a csúszó felületeket. A raklaphalmozás a merev, könnyű összekötőelemeket jutalmazza. Mérje a kopást és az illeszkedést az idő múlásával. Ez bizonyítja, hogy a tervezés működik az egész nap működő automatizálási rendszerek esetében.
Mire kell figyelnem egy gyártópartner kiválasztásánál?
Olyan partnert keressen, aki fém- és műanyag-feldolgozásban is tapasztalattal rendelkezik. Ellenőrizze a vonatkozó minőségi tanúsítványokat. Érdeklődjön a tervezési, összeszerelési és tesztelési támogatásról. Egy olyan partner, aki a tervezéstől a teljes folyamatot lefedi, csökkenti a kockázatot. Ez számít a robotikában, ahol minden alkatrész hatással van az egész karra.
