Робот қолының өнімділігі тек жобалау ниетіне ғана емес, оның бөлшектерінің қалай жасалғанына да байланысты. Робот қолының компоненттеріне контроллер, сенсорлар, қосылыстар, атқарушы механизмдер, соңғы эффекторлар және құрылымдық корпустар кіреді. Әрқайсысы белгілі бір рөл атқарады. Сонымен, нақты жобаларда функция, өндіріс процестері, дәлдік және материалды таңдау қалай байланысты? Бұл байланыс инженерлер, өнім менеджерлері және техникалық сатып алушылар үшін маңызды. Ол қайталанымдылықты, пайдалы жүктемені, бірлік құнын, жеткізу уақытын және жеткізу тәуекелін қалыптастырады. Бұл мақала компоненттер санаттарынан процестерге, содан кейін материалдарға ауысады және сіз қолдана алатын практикалық таңдау шеңберімен аяқталады.
Робот қолының жалпы компоненттері мен функциялары
Контроллер, сенсорлар және жетектер
Қауіпсіздікті басқару және үйлестіру
Контроллер жүйенің миы сияқты жұмыс істейді. Ол сенсор деректерін оқиды, қозғалыс алгоритмдерін іске қосады және әрбір буынға командалар жібереді. Қауіпсіздікті үйлестіру де осында жүзеге асырылады. Контроллер ақаулықтарды тексереді, айналу моментін шектейді және бірдеңе дұрыс болмаған кезде апаттық тоқтатуларды іске қосады.
Момент, күш және көру сенсорлары
Сенсорлар қолға хабардарлық береді. Айналдыру моменті сенсорлары әрбір буындағы айналу күшін өлшейді. Күш сенсорлары білектегі жанасу қысымын анықтайды. Көру сенсорлары қолға бөлшектерді табуға және тексеруге көмектеседі. Бұл кері байланыс ілмектері қозғалысты дәл ұстайды және зақымдануды тоқтатады.
Серво қозғалтқыштары және жетек түрлері
Жетектер энергияны қозғалысқа айналдырады. Электр серво қозғалтқыштары заманауи конструкцияларда жетекшілік етеді. Пневматикалық жетектері жылдам, қарапайым қозғалыстар үшін сығылған ауаны пайдаланады. Гидравликалық жетектері өте ауыр жүктемелерді көтереді. Әрбір түрі әртүрлі пайдалы жүктеме мен жылдамдық қажеттіліктеріне сәйкес келеді.
Қосқыштар, редукторлар және энкодерлер
Буын түрлері және еркіндік дәрежелері
Буындар қолдың қалай қозғалатынын анықтайды. Айналмалы буындар бұралу қозғалысына мүмкіндік береді. Призмалық буындар сызықтық қозғалыс береді. Әрбір буын белгілі бір еркіндік дәрежесін қосады. Алты осьті қол жұмыс кеңістігіндегі кез келген нүктеге жете алады.
Беріліс қорабының және беріліс қорабының рөлдері
Редукторлар қозғалтқыштың айналу моментін және кесу жылдамдығын көбейтеді. Олар қозғалтқыш пен қосылыстың арасында орналасқан. Беріліс қораптары, белдіктер және гармоникалық жетектері кең таралған таңдау болып табылады. Бұл бөлшектердегі кері серпіліс позициялау дәлдігіне тікелей әсер етеді.
Кодердің кері байланысы және орналасуы
Кодерлер буынның орналасуын нақты уақыт режимінде бақылайды. Олар контроллерге импульстарды немесе сандық сигналдарды жібереді. Жоғары ажыратымдылықтағы кодерлер дәл орналастыруға мүмкіндік береді. Оларсыз контроллер циклды жаба алмайды.
Соңғы эффекторлар және құрылымдық корпустар
Қол ұшына арналған құралдар мен ұстағыштар
Соңғы эффекторлар нақты жұмысты атқарады. Тұтқалар, сорғыштар және дәнекерлеу шамдары кең таралған мысалдар болып табылады. Тұтқаны таңдау цикл уақытына және сенімділікке әсер етеді. Электрлік ұстағыштар көбінесе 10 000 жұмыс сағатын өткізеді. Пневматикалық ұстағыштарды ылғалды немесе шаңды жерлерде әр 3-6 ай сайын тығыздағыштарды ауыстыру қажет. Бір компрессордың істен шығуы бірден ондаған пневматикалық жетектерді тоқтатуы мүмкін. Электрлік қондырғылар бір-бірлеп істен шығады және болжамды техникалық қызмет көрсету үшін өзін-өзі диагностикалауды ұсынады.
Іргетас, байланыстырушы және тұрғын үй құрылымдары
Негіз рычагты бетке бекітеді. Робот рычагтарының буындары қосылыстарды байланыстырады және жүктемелерді тасымалдайды. Робот рычагтарының корпустары қаттылық пен салмақты теңестіруі керек. Робот рычагтарының корпустары көбінесе алюминий немесе көміртекті талшықтарды пайдаланады. Робот жетек корпустары қозғалтқыштар мен берілістерді шаң мен ылғалдан қорғайды. Жетек корпустары сонымен қатар сенсорларға арналған бекіту нүктелерін береді. Жоғары дәлдіктегі жетек корпустары туралауды ұстап тұру үшін қатты корпустарға тәуелді. Құрылымдық рычаг корпустары мен робот жетек корпустары кез келген робот рычагының компоненттерінің механикалық негізін құрайды.
Робот қолының компоненттерін өндіру процестері
Әрбір өндіріс процесінің жақсы жақтары бар. Әр бөлшек үшін дұрыс таңдау робот қолының компоненттерін жасаудың кілті болып табылады. CNC өңдеу көптеген құрылымдық бөлшектерді өңдейді. Табақ металл және қалып құю қаптамалар үшін өте қолайлы. Инъекциялық қалыптау жүк көтермейтін бөлшектер үшін жақсы жұмыс істейді. Қосымша өндіріс прототиптер үшін пайдалы. Сіз таңдаған материалдар сіз қолданатын процесті де өзгертеді. Бөлшек пен процесс жақсы сәйкес келгенде, сіз уақыт пен ақшаны үнемдейсіз.
Робот қолының компоненттеріне арналған CNC өңдеу
Байланыстар мен корпустарды фрезерлеу және токарлау
CNC өңдеу материалды қатты блоктан кесіп алады. Фрезерлеу тегіс беттерді, ойықтарды және тесіктерді қалыптастырады. Токарлық өңдеу біліктер мен корпустарда дөңгелек ерекшеліктер жасайды. Көптеген құрылымдық байланыс корпустары алюминий блоктардан басталады. Бұл негізгі құрылымдық байланыс корпустары ауыр жүктемелерді көтереді. Роботталған қолдың құрылымдық компоненттері өте қатты болуы керек. Жетек корпустары дәл туралау үшін CNC өңдеуіне де тәуелді. Бұл процесс әрбір өлшеуді қатаң бақылауға мүмкіндік береді. Өңделген бөлшек миллиметрдің жүзден бір бөлігі ішінде дизайнға сәйкес келуі мүмкін.
CNC өңдеуі төмен және орташа көлемдер үшін өте қолайлы. Жылына бір мыңнан бірнеше мыңға дейін бөлшектерді өңдеу үшін ол сапа мен бағаның ең жақсы үйлесімін қамтамасыз етеді. Роботталған буын корпустары мен қосылыс корпустары кең таралған жұмыстар болып табылады.
Төзімділіктер және беткі әрлеу
Робот қолының құрамдас бөліктерінде төзімділік өте маңызды. Бір қосылыстың бос орналасуы бүкіл қолға таралатын қателіктерді тудырады. CNC өңделген бөлшектер үшін типтік диапазондар:
| Төзімділік санаты | Қолжетімді төзімділік | Типтік қолдану |
| стандартты | ±0.125 мм (±0.005 дюйм) | Қоршаулар мен кронштейндер (ISO2768-m) |
| дәлдік | ±0.01 мм (±0.0005 дюйм) | Мойынтіректер орындықтары, туралау түйреуіштері, интерфейстер |
| Дәлдік тегістеу | ±0.005 мм (±0.0002 дюйм) | Өте дәлдік (арнайы шектеулер) |
Дәлдік маңызды ерекшеліктер бойынша қатаң төзімділікті сақтайды. Буындағы мойынтіректердің тесіктері арасындағы параллельдік 0.02 мм-ден төмен болуы керек. Сол нүктеден кейін тураланбау үйкеліске және ерте істен шығуға әкеледі. Буын интерфейстері арасындағы концентрлікті бұзуға болмайды. Қателіктер кинематикалық тізбек арқылы жиналады және қолмен үлкен дәлсіздіктерге әкеледі.
Беткі өңдеу де маңызды. Мойынтіректер орындықтары үшін 0.4-тен 0.8 микрометрге дейінгі Ra қажет. Кедір-бұдыр бет тозуды арттырады. Профилометр өндіріс кезінде бұл мәндерді өлшейді. Жетек корпустары көбінесе бірдей өңделеді. Тегіс беттер тығыздағыштардың жұмыс істеуін қамтамасыз етеді және ағып кетулердің алдын алады.
Металл қаңылтыр және қалып құю процестері
Қақпақтар, кронштейндер және бекіту тақтайшалары
Металл парақ бөлшектері ішкі компоненттерді қорғайды және бекіту нүктелерін қамтамасыз етеді. Робот қақпақтары, кабель бағыттаушылары және сенсорлық кронштейндер кең таралған мысалдар болып табылады. Штамптау престері парақтарды тез кесіп, пішіндейді. Әрбір бөлшек 1-ден 5 секундқа дейін уақыт алады. Құрал-жабдықтардың құны 10 000 доллардан 100 000 долларға дейін. Төзімділік ±0.1 және ±0.5 мм аралығында. Беткі өңдеу жақсы, бірақ өңделген бөлшектер сияқты тегіс емес.
Тұрғын үй өндірісінің жоғары көлемі
Қалыппен құю үлкен өндірістік ауқымдар үшін жұмыс істейді. Балқытылған алюминий қысыммен болат қалыпқа құйылады. Қабырға қалыңдығы 1.5-тен 4.0 мм-ге дейін. Минимум шамамен 1.0 мм. Жұқа қабырғалар толық толтырылмау қаупін тудырады. Қалыппен құю ±0.1 мм рұқсат етілген шегіне жетеді. Беткі өңдеу өлшемі 1.6-дан 3.2 микрометр Ra-ге дейін. Бөлшектердің күрделілігі өте жоғары болуы мүмкін. Әр цикл 30-дан 120 секундқа дейін созылады. Құрал-жабдықтардың құны 15 000 доллардан 200 000 доллардан астамға дейін. Бұл процесті жылына 10 000 немесе одан да көп бөлшек үшін ең жақсы етеді. Материал қалдықтары 5-тен 10 пайызға дейін төмен.
Практикалық тұрғыдан алғанда, құю роботтың негізгі корпустары мен үлкен қақпақтарына сәйкес келеді. Бұл процесс жұқа қабырғалар мен бастар арқылы беріктік береді. Көптеген беттер үшін қосымша өңдеу қажет емес.
Инъекциялық қалыптау және қоспа өндірісі
Пластикалық қақпақтар және құрылымдық емес бөлшектер
Инъекциялық қалыптау пластмассаны күрделі бөлшектерге тез айналдырады. Құрылымдық емес қақпақтар, кабель қыстырғыштары және сенсорлық корпустар әдеттегідей қолданылады. Цикл уақыты 30 секундтан аз болуы мүмкін. Құрал-жабдықтардың құны жоғары, бірақ үлкен көлемде әрбір бөлшектің құны тез төмендейді. Қалыпты жобалауда салқындату кезіндегі кішіреюді ескеру қажет.
Металл прототиптеріне арналған DMLS
Тікелей металл лазерлік күйдіру металл ұнтағынан бөлшектерді қабат-қабат жасайды. Ешқандай құрал-сайман қажет емес. Бұл оны прототиптер мен қысқа мерзімді жұмыстар үшін өте қолайлы етеді. Жаңа буын дизайнын апталардың орнына бірнеше күн ішінде сынақтан өткізуге болады. DMLS фрезерлеу қол жеткізе алмайтын күрделі ішкі мүмкіндіктерді өңдейді. Беткі өңдеу өңделген бөлшектерге қарағанда кедір-бұдыр, әдетте Ra 6-дан 10 микрометрге дейін. Маңызды беттерді кейінгі өңдеу кең таралған. Бұл процесс бірден елуге дейінгі бөлшектер үшін ең жақсы жұмыс істейді. Бір бөлшектің құны жоғары, бірақ уақытты үнемдеу көбінесе оны ақтайды. CNC өңдеу құрылымдық бөлшектерді өндіру көлемі бойынша әлі де көшбасшы болып табылады.
Робот қолының компоненттеріне арналған дизайнды ескеретін жайттар
Төзімділікті жинақтау және буындарды туралау
Процестің дәлдігі және қайталанымдылығы
Әрбір қосылыс жүйеге шағын қателік қосады. Бұл қателіктер кинематикалық тізбек арқылы жиналады. Бір қосылыстағы бос орналасу соңғы эффекторда үлкен позиция қателігін тудырады. Сондықтан тығыз төзімділік әрбір маңызды ерекшелікте маңызды. Тізбек корпусындағы мойынтірек тесіктері 0.02 мм шегінде параллель болуы керек. Одан артық кез келген нәрсе үйкеліс пен тозуға әкеледі. Егер бір түйін корпусы төзімділік жолағының жоғарғы жағында, ал екіншісі төменгі жағында орналасса, қосылыстың туралануы өзгереді.
Қайталану мүмкіндігі процестің дәлдігіне байланысты. CNC өңдеуі туралау түйреуіштері мен мойынтірек орындықтарында ±0.01 мм ұстайды. Дәлдіктің бұл деңгейі компоненттерді алдын ала болжауға болатын құрастыруды қамтамасыз етеді. Дизайнерлер сызу кезеңінде қабаттастыруды жоспарлауы керек.
Datum стратегиясы және құрастыру сәйкестігі
Жақсы деректер стратегиясы өңдеуді, тексеруді және құрастыруды бір анықтамалық жүйеге байланыстырады. Робототехника үшін деректер роботтың нақты пайдалану кезінде қалай жиналатынына және ұсталатынына сәйкес келуі керек. Негізді бекіту беті мен дюбель түйреуіштері көбінесе негізгі деректерге айналады. Қосылыс беттері мен мойынтіректердің ойықтары сол анықтамалық жүйелерден түзіледі.
Деректерді таңдаудың ең жақсы тәжірибелері:
| Үздік тәжірибе | Құрастыру дәлдігіне қалай әсер етеді |
| Нақты құрастыру шарттарына сәйкес келетін деректерді бекітіңіз | Барлық кадрлар бірдей сілтемені пайдаланады |
| Негізгі бекіту бетін және дюбель түйреуіштерін негізгі деректер ретінде пайдаланыңыз | Функционалдық ерекшеліктер бір сілтемені бөліседі |
| Анық деректер беттерін және орналасу ерекшеліктерін анықтаңыз | Жинау кезінде қайталанатын орналастыру |
| Тегістеу үшін дюбель түйреуіштерін немесе өңделген иықтарды пайдаланыңыз | Компоненттер өздігінен орналасады |
Бұл тәсіл құрастырудың дәлдігін қамтамасыз етеді. Буындарды туралау бірліктен екіншісіне біркелкі болып қалады.
Салмағы, қаттылығы және пайдалы жүктемесі
Қаттылық пен жаппай ымыраға келу
Байланыс қатты, бірақ жеңіл болуы керек. Буыннан әр грамм қашықтық инерция мен көтергіштік жүктемесін қосады. Массаны азайту бүкіл жүйеге көмектеседі. Міне, екі кең таралған материалдың салыстырылуы:
| материал | Созылу күші (МПа) | Тығыздығы (г / см³) | Ерекше күш |
| Көміртекті талшықты композит | 600-1500 | 1.5-1.8 | 400-1000 |
| Алюминий 6061-T6 | ~ 310 | 2.70 | ~ 115 |
Көміртекті талшық алюминийге қарағанда 3-тен 8 есеге дейін жоғары меншікті беріктік береді. CFRP/алюминий гибридті прототипі алюминий конструкциясымен салыстырғанда массаның 24.32%-ға төмендеуіне қол жеткізді. Бұл пайдалы жүктеме сыйымдылығын босатуға мүмкіндік берді. Сіз жасайтын материал мен геометрия таңдауы пайдалы жүктемеге тікелей әсер етеді.
Қабырға қалыңдығы және қабырға дизайны
Қабырғалар көп салмақсыз қаттылық қосады. Ішкі қабырғалары бар қуыс экструзия қатты шыбықтың қаттылығына салмақтың жартысында тең келе алады.
Дизайнерлер жүктеме жолын мұқият модельдеуі керек. Материалды тек жүк тасымалдайтын жерлерге ғана қосыңыз. Бұл тәсіл қаттылықты жоғалтпай салмақты үнемдейді.
Беткі өңдеу және тозу
Мойынтіректер орындықтары және тығыздағыш беттер
Робот иінтірек компонентінің қосылысындағы беткі әрлеу тозу мерзіміне әсер етеді. Мойынтірек орындықтарына 0.4-тен 0.8 микрометрге дейінгі Ra қажет. Кедір-бұдыр әрлеу үйкелісті арттырады және мойынтірек қызмет ету мерзімін қысқартады. Тығыздаушы беттер де тегіс әрлеуді қажет етеді.
Әрбір мойынтірек орындығының сызбасында бетінің әрлеуінің белгісі болуы керек. Тығыз төзімділік пен тегіс беттер ұзақ қызмет ету мерзімі үшін бірге қолданылады. Профилометр өндіріс кезінде бұл мәндерді тексереді.
Қаптау және анодтау нұсқалары
Алюминий бөлшектері бетін қорғауды қажет етеді. Анодтау робот қолының компоненттері үшін стандартты таңдау болып табылады. Сырғанап немесе айналатын бөлшектер тозуды болдырмау үшін біркелкі қабаттарды қажет етеді.
| Анодтау түрі | процесс | Типтік қалыңдығы (микрон) |
| Мен теріңіз | Хромды | 0.5 - 2.5 |
| II типті | Күкірт | 5 - 25 |
| III түрі | Қатты пальто | 25 - 150 |
Мойынтіректер орындықтары мен қосылыс интерфейстері үшін III типті қатты жабын ең жақсы тозуға төзімділікті қамтамасыз етеді. Қаттылығы 60-70 HRC эквивалентіне жетеді. Функционалды беттерде жабынның қалыңдығы әдетте 0.002 дюймді құрайды. Барлық соңғы өлшемдер жабын жасалғаннан кейін қолданылады. Анодтағаннан кейін PTFE майлағышымен сіңдіру қосымша қызмет ету мерзімін ұзартады.
Робот қолының компоненттеріне арналған кең таралған материалдар
Робот қолының бөлшектеріне арналған дұрыс материалды таңдау тепе-теңдікті сақтау әрекетіне ұқсайды. Сізге беріктік, жеңіл салмақ және қаржы тобын алаңдатпайтын құны қажет. Таңдау қай өндіріс процесінің ең жақсы жұмыс істейтініне де әсер етеді. Робототехника материалдарының негізгі түрлерін қарастырайық: пластмассалар, металдар және композиттер.
Робот қолының компоненттеріне арналған металдар
6061-T6 және 7075-T6 алюминийден жасалған
Алюминий робот қолының бөлшектері үшін негізгі материал болып табылады. 6061-T6 маркасы беріктік, тот басуға төзімділік және өңдеудің қарапайымдылығы жағынан жақсы тепе-теңдікке ие. Ол жақсы дәнекерленеді және басқа нұсқалардың көпшілігіне қарағанда арзанырақ. 7075-T6 маркасы берік, кейбір болаттар сияқты берік. Оны өңдеу оңай, бірақ қымбатырақ және жақсы дәнекерленбейді. Екі марка да байланыстырушы корпустар мен жетек корпустарын CNC өңдеу үшін жақсы жұмыс істейді. Алюминий қорытпасынан жасалған корпустар шойыннан 40-50%-ға аз салмақта, бірақ олар жылуды жақсы таратпайды. Салмақты үнемдеу пайдалы жүк көтергіштігін тікелей арттырады.
17-4 рН тот баспайтын болат және Ti-6Al-4V
Алюминий жеткілікті берік болмаған кезде тот баспайтын болат пен титан қолданылады. 17-4 PH маркасы жоғары беріктікке және жақсы тот басуға төзімділікке ие. Ол біліктерге, түйреуіштерге және жоғары кернеулі қосылыстарға жақсы сәйкес келеді. Ti-6Al-4V титаны өте жақсы беріктік пен салмақ қатынасын береді. Титанды тек жоғары кернеулі пиньон біліктерінде қолдану беріктікті сақтай отырып, салмақты азайтады. Екі материал да баяу CNC кесу жылдамдығын және жақсы кесу құралдарын қажет етеді. Олардың құны қымбатырақ, сондықтан дизайнерлер оларды тек қажет болған жағдайда ғана пайдаланады.
Пластмассалар және инженерлік полимерлер
POM, PEEK, нейлон және ABS
Пластмассалар қақпақтар, втулкалар және жүк көтермейтін бөлшектер үшін қолданылады. POM (ацеталь) өңдеуге оңай және дәл өлшемдерді сақтайды. PEEK жоғары температура мен химиялық заттарға төзімді. Нейлон берік және тез тозбайды. ABS арзан және пішіндеу оңай. Әрбір түрі робот қолының әртүрлі жерлерінде жұмыс істейді. POM суды сіңіру жылдамдығы өте төмен, әдетте 0.2%-дан аз. Бұл тіпті ылғалды жерлерде де дәл өлшемдерді сақтауға көмектеседі. Бұл оны робот қол қақпақтарындағы дәл бөлшектер үшін жақсы етеді.
Тозуға төзімділік және өлшемдік тұрақтылық
Ылғал пластмассалардың жұмыс істеу тәсілін өзгертеді. Робототехниканың кең таралған материалдарының ылғалдылық жағдайларын қалай өңдейтініне қысқаша шолу:
| пластмасса | Ылғалдылық мөлшерге қалай әсер етеді |
| POM | Судың әсері аз; температураның өзгеруі маңыздырақ |
| нейлон | Суды сіңіреді, бұл оның мөлшері мен қасиеттерін өзгертеді |
| PEEK | Өлшемін жақсы сақтайды; суды өте аз сіңіреді |
| ABS | Суға қарағанда жылу көбірек әсер етеді; орташа қаттылық |
PEEK суды сіңіру жылдамдығы 0.1%-дан төмен, бұл оған ылғалды жерлерде тамаша өлшем тұрақтылығын береді. Робот қол қақпақтары үшін PC/ABS қорытпалары да қолданылады. Бірақ PEEK аз суды сіңіретіндіктен жақсы тұрақтылыққа ие. Нейлон көбірек суды сіңіреді және өлшемін өзгерте алады. Сондықтан ол онша маңызды емес бөлшектер үшін де жұмыс істейді.
Композиттік және гибридті таңдаулар
Көміртекті талшықпен күшейтілген бөлшектер
Көміртекті талшықпен күшейтілген пластик (CFRP) кең таралған робототехника материалдарының ішінде салмағы бойынша ең жоғары беріктік береді. Гибридті CFRP/алюминий прототипі алюминий конструкциясымен салыстырғанда массаны 24.32%-ға қысқартты. Бұл пайдалы жүктеме сыйымдылығын арттырды. Көміртекті талшықпен күшейтілген нейлон өздігінен майланады және жеңіл. Бұл оны аз жүктемелі қосылыстар үшін, әсіресе қозғалыс жүктемесі аз J6 үшін жақсы таңдау етеді. CFRP бөлшектері әдетте стандартты CNC өңдеуді емес, арнайы төсеуді және қатайтуды қажет етеді.
Композиттік материалдар құнын ақтаған кезде
Композит материалдар бастапқыда металдарға қарағанда қымбатырақ. Құрал-саймандар мен жұмыс күші бағаны көтереді. Салмақты үнемдеу өнімділікті жақсартқан кезде олар мағыналы. Жоғары жылдамдықты иінтіректері мен бірлескен роботтар ең көп пайда әкеледі. Топологияны оңтайландыру бағдарламалық жасақтамасы аз материалды пайдаланатын, бірақ қаттылықты сақтайтын конструкцияларды табады. Мойынтіректі мұқият таңдау да көмектеседі. Дәл жүктеме үшін жасалған бұрыштық жанасу мойынтіректер үлкен өлшемді бөлшектерге деген қажеттілікті жояды. Мойынтірек орындығы немесе қосылыс интерфейсі үшін материал мен процесс бірге жұмыс істеуі керек. Өңделген алюминий кірістірілген композиттік буын көбінесе екі жақтың да ең жақсысын береді.
Коботтарға кабельдерді қосуда кездесетін ең үлкен қателік - оны кәдімгі робот кабельдерінің жиынтығы сияқты қарастыру. Коботтардың әрбір қосылысында күш және момент сенсорлары бар. Тым қатты, тым ауыр немесе тым тығыз орналасқан кабель қауіпсіздік тоқтауларына әкелетін қосымша жүктемелер тудырады - немесе одан да жаманы, нақты апат оқиғаларын жасырады. Сізге коботтың тек электрлік қажеттіліктері үшін ғана емес, қозғалысы үшін де жасалған кабельдер қажет.
Практикалық тұрғыдан алғанда, материалды таңдау процесті шешеді. Алюминий мен болат CNC өңдеу үшін қолданылады. Пластмассалар инъекциялық қалыптау үшін жақсы. Композиттердің өзіндік арнайы әдістері қажет. Материалды бөлшектің жұмысына сәйкестендіріңіз, қалғаны нәтиже береді.
Робот қолының компоненттеріне процестер мен материалдарды сәйкестендіру
Дұрыс процесс пен материалдың үйлесімін таңдау үш нәрсеге байланысты: көлем, төзімділік және қолдың қай жерде жұмыс істейтіні. Осыларды дұрыс орындаңыз, сонда бәрі өз орнына келеді.
Көлемі мен төзімділігі бойынша таңдау
Төмен көлемді, жоғары дәлдіктегі прототиптер
Бір реттік құрастырулар немесе шағын партиялар үшін CNC өңдеу ең жақсы таңдау болып табылады. Құрал-саймандарға шығындар жоқ, өңдеу жылдам және сіз маңызды ерекшеліктер бойынша қатаң төзімділікке қол жеткізе аласыз. 6061-T6 алюминийінен өңделген прототиптік байланыстырушы корпус сізге сәйкестігін және жұмыс істеуін бірнеше күн ішінде тексеруге мүмкіндік береді. Дизайн өзгерістері арзан болып қалады, себебі сіз тек бағдарламаны өңдейсіз. Бұл тәсіл дәлдік бірлік бағасынан маңыздырақ болатын тұжырымдаманы дәлелдейтін қолдар мен арнайы эффекторлар үшін жақсы жұмыс істейді.
Жоғары көлемді, шығындарға сезімтал өндіріс
Жылына бірнеше мың бірліктен асып кеткеннен кейін, құю және инжекциялық қалыптау жұмыстары басымдыққа ие болады. Құрал-жабдықтардың құны бастапқыда жоғары, бірақ әрбір бөлшектің құны тез төмендейді. Құйылған жетек корпусы плюс немесе минус 0.1 мм төзімділікке жетеді және аз әрлеуді қажет етеді. Компромисс айқын: сіз дизайнға міндеттенесіз, ал өзгерістер қымбатқа түседі. Тұтынушы роботтары немесе жаппай нарықтағы коботтар үшін бұл тәсіл бірліктердің құнын төмен деңгейде ұстайды.
Қолданбалы орта бойынша таңдау
Бірлескен роботтар мен өнеркәсіптік роботтар
Cobots қауіпсіздік үшін жеңіл материалдар мен дөңгелек пішіндерге басымдық береді. Көміртекті талшықты буындар мен пластикалық қақпақтар инерцияны азайтады және соққы күштерін шектейді. Өнеркәсіптік қолдар қаттылық пен пайдалы жүктемеге баса назар аударады, сондықтан алюминий мен болат басым. Өндіріс процесі материалға сәйкес келеді: металл буындарға арналған CNC өңдеу, cobot қабықтарына арналған инжекциялық қалыптау.
Таза бөлме, тағамға жарамды және қатал орта
Тағам өңдеу нақты таңдауды талап етеді. Гигиеналық дизайн мынаны талап етеді:
| Талап санаты | Ерекшелігі |
| Жууға арналған IP рейтингі | IP69K — 80°C (176°F) температурада 100 барға (1,450 PSI) су ағындарына төтеп береді |
| Таңдаулы материал | 316L тот баспайтын болат (молибденнің мөлшері хлор негізіндегі дезинфекциялық құралдардан пайда болатын шөгінділерге төзімді; 304 қолдануға болмайды) |
| Беттің кедір-бұдырлығы | Тамақпен жанасатын және шашыраған аймақтардағы Ra ≤ 0.8 мкм |
| Дизайнға тыйым салу | Ашық бұрандалар жоқ, соқыр тесіктер жоқ, біріктіруші жиектер жоқ, кабель байлау тұзақтары жоқ |
| Басшылыққа алынатын нұсқаулық | EHEDG нұсқаулығы 62 |
Сүт өнімдерін және сұйық тағамдарды өңдеу үшін — жоғары жиілікті ыстық сумен шаю, каустикалық CIP химиялық әсері және қалдықтардың жиналуына нөлдік төзімділік қолданылатын жерлерде — IP65 немесе IP67 рейтингтері бар SS316 конструкциясы тікелей сүт өндірісі аймақтарында қолданылатын манипуляторларға арналған минималды сипаттама ретінде көрсетілген.
KUKA HM роботтары EHEDG жобалау нұсқауларын орындайды және тамақ өнімдерімен тікелей жанасуға мүмкіндік береді. Олар коррозияға төзімді корпустарды, тамаққа жарамды майлағыштарды және тот баспайтын болаттан жасалған компоненттерді пайдаланады. KR DELTA HM толығымен тот баспайтын болаттан жасалған. Тазалауға сезімтал электрлік интерфейстер машинаның астында, жанасу аймағынан алыс орналасқан.
Құны, жеткізу уақыты және сапаны бақылау
Құрал-жабдықтарға инвестиция салу және бірлік құны
Құрал-саймандармен жұмыс істеу көлемге байланысты. Құю құралдарының бағасы 15 000 доллардан 200 000 долларға дейін. Инъекциялық қалыптау құралдарының бағасы шамамен осыған ұқсас. Бұл шығынды ақтау үшін жылына 10 000 немесе одан да көп бөлшек қажет. Бұл шектен төмен болса, CNC өңдеу жалпы алғанда арзанырақ болады. Жеткізу уақыты да өзгереді: құрал-саймандарды жинау бірнеше аптаға созылады, ал өңделген бөлшектер бірнеше күнде жеткізіледі.
Тексеру әдістері және бақылау мүмкіндігі
Роботталған қол компоненттерін өндірудегі сапаны бақылау дұрыс құралдарға байланысты. Профилометр мойынтіректер орындықтарындағы беткі өңдеуді тексереді. CMM тесіктердің орналасуын және параллелизмді тексереді. Азық-түлікке арналған бөлшектер үшін құжаттама материал сертификаттары мен беткі кедір-бұдырлық мәндерін бақылауы керек. Әрбір партия шикізатпен байланыстырылатын тексеру жазбаларын қажет етеді. Бұл бақылау жасаушыны да, соңғы пайдаланушыны да қорғайды.
NOBLE: Робот қолының компоненттерін өндіру бойынша серіктес
NOBLE робот құрастырушыларға арналған металл және пластикалық өңдеуге баса назар аударады. Компания роботтық қол компоненттерін өндіруге ерте жобалаудан бастап соңғы құрастыруға дейін көмектеседі. Инженерлер функцияның, процестің және материалдың қалай бірге жұмыс істейтінін білетін серіктес табады.
Металл және пластикалық өңдеу бойынша сараптама
CNC өңдеу және пластикалық бұйымдар жасау
NOBLE компаниясы байланыстырушы корпустар мен жетек корпустары сияқты құрылымдық бөлшектерді CNC өңдеумен айналысады. Алюминий, тот баспайтын болат және титан кең таралған жұмыс түрлері болып табылады. Пластикалық бұйымдарды жасау қақпақтарды, втулкаларды және құрылымдық емес бөлшектерді жабады. POM, PEEK және нейлонның барлығы қатаң дәлдікпен өңделеді. Цех металл мен пластикті бір жерде өңдейді. Бұл уақытты үнемдейді және бөлшектер бойынша төзімділікті бірдей сақтайды.
Прототиптен өндіріске қолдау көрсету
Жаңа қол дизайны көбінесе бір немесе екі блоктан басталады. NOBLE машиналары тез прототип жасайды, сондықтан сіз сәйкестігін және жұмыс істеуін тексере аласыз. Дизайн бекітілгеннен кейін, өндіріс цехтарды ауыстырмай-ақ өседі. Аз көлемді жұмыстар CNC өңдеуде қалады. Жоғары көлемдер қажет болған жағдайда құюға немесе қалыптауға ауысады. Бірінші бұйымнан толық өндіріске дейін тегіс жол аласыз.
Сертификаттар және сапа жүйелері
ISO 9001:2015 және ISO 13485:2016
NOBLE ISO 9001:2015 және ISO 13485:2016 сертификаттарына ие. Екіншісі медициналық робототехника үшін маңызды. ISO 13485 стандартты сапа жүйелерінен тыс бақылау ережелерін қосады. Әрбір партия диірменнің жылу нөміріне байланысты. Оператор мен инспектордың идентификаторлары әр қадамда жазылады. Тәуекелдерді басқару ISO 14971 стандартына сәйкес келеді, өңдеу басталғанға дейін жазбаша бағалау жүргізіледі. Маңызды өлшемдер үздіксіз өндірісте кемінде 1.33 қабілеттілік индекстерін қажет етеді. Процесті валидациялау титан кернеуін азайту сияқты арнайы қадамдарды қамтиды. Қосу маркасына немесе машинаға кез келген өзгеріс инженерлік өзгеріс сұрауын және сапа менеджерінің мақұлдауын қажет етеді. Бұл бір-үш күнге қосады, бірақ партиялар арасындағы процестің ауытқуын тоқтатады.
Тексеру және құжаттама
Сапаны бақылау CMM, профилометрлер және бірінші бұйымды тексеруді пайдаланады. Әрбір партия шикізатқа байланысты жазбаларды алады. Медициналық бөлшектер үшін Құрылғы тарихының жазбалары компоненттерді жеке бөліктерге дейін бақылайды. Нарықтан кейінгі бақылау және шағымдарды қарау ресми процедураларды орындайды. Пациенттерге немесе стерильді алаңдарға тиетін бөлшектер үшін тазалық сипаттамалары жазылады.
Толық қызмет көрсететін дизайннан құрастыруға дейін
Өндіріс қабілеттілігін қолдауға арналған дизайн
NOBLE инженерлері металды кесу алдында сызбаларды қарап шығады. Олар өңдеу немесе тексеру қиын болатын ерекшеліктерді белгілейді. Қабырға қалыңдығы, қабырға дизайны және деректер стратегиясы тексеріледі. Бұл кері байланыс шығындарды үнемдейді және кейінірек қайта өңдеуден аулақ болады.
Құрастыру, сынау және орындау
NOBLE өндірістен де көп нәрсемен айналысады. Команда құрастыруды, сынақтан өткізуді және орындауды жүзеге асырады. Қосалқы жинақтар орнатуға дайын келеді. Функционалдық сынақтар қосылыстардың туралануын және жетектің сәйкестігін тексереді. Соңғы қаптама және жеткізу қызметті аяқтайды. Сіз жобалаудан жеткізуге дейін бір серіктес аласыз.
Таңдаған процестің қандай бөлігі сіз таңдайтын процесті қалыптастырады. Сіз таңдаған процесс сіз шынымен ұстай алатын дәлдікті орнатады. Содан кейін дәлдік материал таңдауыңызды азайтуы керек. Бұл тізбек әрбір робот қолының компоненттері жобасында өтеді және әр жолы бірде-бір процесс немесе материал жеңбейді. Көлем, төзімділік, қолдану ортасы және шығын мақсаттары жауапты шешеді. Сондықтан таңдау құрылымын алып, оны өз құрастыруыңызда сынап көріңіз. Қолыңыз қайда жұмыс істейді? Қандай қайталанымдылық қажет? Қанша бірлік жасайсыз? Бұл жауаптарды NOBLE инженерлік тобына әкеліңіз немесе баға сұраңыз. Сіз әрбір бөлшектің артында жобалаудан құрастыруға дейінгі қолдау мен сертификатталған сапа жүйелерін аласыз.
Робот қолының компоненттері туралы жиі қойылатын сұрақтар
CNC өңдеу робот қолының компоненттеріне қандай төзімділікті сақтай алады?
Стандартты CNC жұмыстары шамамен ±0.125 мм өлшемді ұстайды. Мойынтіректер мен туралау түйреуіштері сияқты дәлдік ерекшеліктері ±0.01 мм-ге жетеді. Дәл тегістеу оны ±0.005 мм-ге дейін жеткізеді. Бұл дәл сандар маңызды, себебі кішігірім қателіктер кинематикалық тізбек арқылы жиналып, қолдағы позиция қателігі ретінде көрінеді.
Неліктен редуктордағы кері соққы дәлдікке әсер етеді?
Кері соққы – қозғалтқыш пен қосылыс арасындағы қозғалыстың жоғалуы. Басқарушы қозғалысты бұйырады, бірақ қосылыс босаңсығанша кешігеді. Бұл кідіріс позициялау қатесі ретінде көрінеді. Гармоникалық жетектері мен алдын ала жүктелген беріліс қораптары кері соққыны жояды, сондықтан робот қолының компоненттері миллиондаған циклдар бойы қайталанатын болып қалады.
CNC өңдеудің орнына құюды қашан таңдауым керек?
Құйма құю жылына шамамен 10 000 бөлшектен асады. Құрал-жабдықтар 15 000 доллардан 200 000 доллардан асады, бірақ әр бөлшектің құны тез төмендейді. Төзімділік ±0.1 мм-ге жуықтайды, өңдеу аз қажет болады. Бұл көлемнен төмен CNC өңдеу арзанырақ болып қалады және жаңа құрал-жабдықтарды пайдаланбай дизайнды өзгертуге мүмкіндік береді.
Робот қол байланысы үшін көміртекті талшықтың құны тұрарлық па?
Бұл тиімділігіне байланысты. Көміртекті талшықпен күшейтілген пластик алюминийге қарағанда 3-тен 8 есеге дейін жоғары меншікті беріктік береді. Бір гибридті CFRP/алюминий прототипі массаны 24.32%-ға қысқартты. Бұл қосымша пайдалы жүктеме сыйымдылығы көбінесе жоғары жылдамдықты қолдар мен коботтардың бағасын ақтайды, мұнда төмен инерция жылдамырақ және қауіпсіз қозғалысты білдіреді.
Мойынтірек орындықтары қандай беткі өңдеуді қажет етеді?
Мойынтірек орындықтары Ra 0.4 және 0.8 микрометр аралығында орналасуы керек. Кедір-бұдыр беттер үйкелісті арттырады және мойынтіректердің қызмет ету мерзімін қысқартады. Тығыздағыш беттерге де осындай күтім қажет. Профилометр өндіріс кезінде бұл мәндерді тексереді, сондықтан әрбір партия сызбаға сәйкес келеді.
Буын интерфейстері үшін қандай анодтау түрі ең жақсы жұмыс істейді?
III типті қатты жабынды анодтау мойынтіректер орындықтары мен қосылыс интерфейстері үшін ең жақсы тозуға төзімділікті қамтамасыз етеді. Ол 25-тен 150 микронға дейінгі қабатпен 60-70 HRC эквивалентті қаттылыққа жетеді. II типті күкіртті анодтау жалпы алюминий бөлшектеріне сәйкес келеді. Соңғы өлшемдер жабынмен қапталғаннан кейін қолданылады, сондықтан рұқсат етілген мөлшерді алдын ала жоспарлаңыз.
Азық-түлікке арналған робот қолына арналған материалдарды қалай таңдауға болады?
316L тот баспайтын болаттан жасалған және IP69K рейтингісі бар өнімдерді таңдаңыз. Тамақпен жанасатын аймақтарда беттер Ra ≤ 0.8 мкм болуы керек. Ашық жіптерден, соқыр тесіктерден және жиналатын жиектерден аулақ болыңыз. EHEDG нұсқаулығы 62 жобалау ережелерін қамтиды, ал KUKA компаниясының HM желісі тамақпен тікелей жанасу үшін оларды ұстанады.
Робот қолының компоненттерін жеткізуші қандай сертификаттарға ие болуы керек?
Негізгі стандарт ретінде ISO 9001:2015 стандартын қарастырыңыз. Медициналық робототехникаға ISO 13485:2016 стандарты қажет, ол диірменнің жылу көрсеткіштеріне партияны бақылауды және маңызды өлшемдер бойынша кемінде 1.33 өнімділік индекстерін қосады. Өндіріске кіріспес бұрын бірінші өнімнің инспекциялық жазбалары мен CMM есептерін сұраңыз.
