ส่วนประกอบของแขนหุ่นยนต์: กระบวนการผลิต ความแม่นยำ และวัสดุที่ใช้

ประสิทธิภาพของแขนหุ่นยนต์ขึ้นอยู่กับวิธีการผลิตชิ้นส่วน ไม่ใช่แค่เจตนาในการออกแบบเท่านั้น ชิ้นส่วนของแขนหุ่นยนต์ประกอบด้วยตัวควบคุม เซ็นเซอร์ ข้อต่อ ตัวขับเคลื่อน ปลายแขน และโครงสร้างตัวเรือน แต่ละชิ้นส่วนมีบทบาทเฉพาะ ดังนั้น ฟังก์ชัน กระบวนการผลิต ความแม่นยำ และการเลือกวัสดุจึงเชื่อมโยงกันอย่างไรในโครงการจริง? การเชื่อมโยงนี้มีความสำคัญต่อวิศวกร ผู้จัดการผลิตภัณฑ์ และผู้จัดซื้อทางเทคนิค เพราะมันส่งผลต่อความสามารถในการทำซ้ำ น้ำหนักบรรทุก ต้นทุนต่อหน่วย ระยะเวลานำส่ง และความเสี่ยงในการจัดหา บทความนี้จะกล่าวถึงตั้งแต่ประเภทของชิ้นส่วน ไปจนถึงกระบวนการ จากนั้นไปยังวัสดุ และจบลงด้วยกรอบการเลือกใช้ที่ใช้งานได้จริงที่คุณสามารถนำไปใช้ได้

ส่วนประกอบและฟังก์ชันทั่วไปของแขนหุ่นยนต์

ตัวควบคุม เซ็นเซอร์ และแอคทูเอเตอร์

ผู้ควบคุมและการประสานงานด้านความปลอดภัย

ตัวควบคุมทำหน้าที่เหมือนสมองของระบบ มันอ่านข้อมูลจากเซ็นเซอร์ ประมวลผลอัลกอริธึมการเคลื่อนไหว และส่งคำสั่งไปยังข้อต่อทุกส่วน การประสานงานด้านความปลอดภัยก็เกิดขึ้นที่นี่เช่นกัน ตัวควบคุมจะตรวจสอบความผิดพลาด จำกัดแรงบิด และเริ่มการหยุดฉุกเฉินเมื่อมีสิ่งผิดปกติเกิดขึ้น

เซ็นเซอร์แรงบิด แรง และการมองเห็น

เซ็นเซอร์ช่วยให้แขนกลรับรู้สิ่งต่างๆ เซ็นเซอร์แรงบิดวัดแรงหมุนที่ข้อต่อแต่ละข้อ เซ็นเซอร์แรงตรวจจับแรงกดสัมผัสที่ข้อมือ เซ็นเซอร์ภาพช่วยให้แขนกลค้นหาและตรวจสอบชิ้นส่วนต่างๆ วงจรป้อนกลับเหล่านี้ช่วยให้การเคลื่อนไหวแม่นยำและป้องกันความเสียหาย

มอเตอร์เซอร์โวและแอคชูเอเตอร์ประเภทต่างๆ

แอคทูเอเตอร์แปลงพลังงานเป็นการเคลื่อนที่ มอเตอร์เซอร์โวไฟฟ้าเป็นผู้นำในการออกแบบสมัยใหม่ แอคทูเอเตอร์แบบนิวแมติกใช้ลมอัดเพื่อการเคลื่อนไหวที่รวดเร็วและง่ายดาย แอคทูเอเตอร์แบบไฮดรอลิกรับมือกับน้ำหนักบรรทุกที่หนักมาก แต่ละประเภทเหมาะสมกับความต้องการด้านน้ำหนักบรรทุกและความเร็วที่แตกต่างกัน

ข้อต่อ เกียร์ทดรอบ และตัวเข้ารหัส

ประเภทข้อต่อและระดับความเป็นอิสระ

ข้อต่อต่างๆ เป็นตัวกำหนดการเคลื่อนที่ของแขนกล ข้อต่อแบบหมุนช่วยให้เกิดการบิดตัว ข้อต่อแบบเลื่อนช่วยให้เคลื่อนที่ในแนวราบ ข้อต่อแต่ละแบบเพิ่มระดับความเป็นอิสระ แขนกลหกแกนสามารถเอื้อมไปถึงเกือบทุกจุดในพื้นที่ทำงานได้

บทบาทของเกียร์ทดรอบและระบบส่งกำลัง

ชุดเกียร์ทดกำลังจะเพิ่มแรงบิดของมอเตอร์และความเร็วในการตัด โดยจะติดตั้งอยู่ระหว่างมอเตอร์และข้อต่อ ชุดเกียร์ สายพาน และระบบขับเคลื่อนแบบฮาร์โมนิก เป็นตัวเลือกที่นิยมใช้กัน ระยะคลอนในชิ้นส่วนเหล่านี้ส่งผลโดยตรงต่อความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่ง

การป้อนกลับและการกำหนดตำแหน่งของตัวเข้ารหัส

ตัวเข้ารหัส (Encoders) ทำหน้าที่ติดตามตำแหน่งของข้อต่อแบบเรียลไทม์ โดยจะส่งสัญญาณพัลส์หรือสัญญาณดิจิทัลไปยังตัวควบคุม ตัวเข้ารหัสที่มีความละเอียดสูงช่วยให้สามารถกำหนดตำแหน่งได้อย่างแม่นยำ หากไม่มีตัวเข้ารหัส ตัวควบคุมจะไม่สามารถควบคุมการทำงานได้อย่างสมบูรณ์

อุปกรณ์ปลายแขนกลและโครงสร้างหุ้ม

เครื่องมือและตัวจับยึดที่ปลายแขน

ส่วนปลายของเครื่องจักรเป็นส่วนที่ทำหน้าที่หลักในการทำงาน ตัวอย่างที่พบได้ทั่วไป ได้แก่ ตัวจับยึด ถ้วยดูด และหัวเชื่อม การเลือกใช้ตัวจับยึดมีผลต่อเวลาในการทำงานและความน่าเชื่อถือ ตัวจับยึดไฟฟ้ามักใช้งานได้นานถึง 10,000 ชั่วโมง ส่วนตัวจับยึดแบบใช้ลมต้องเปลี่ยนซีลทุก 3-6 เดือนในที่ชื้นหรือมีฝุ่นมาก การเสียของคอมเพรสเซอร์เพียงตัวเดียวอาจทำให้ตัวกระตุ้นแบบใช้ลมหลายสิบตัวหยุดทำงานพร้อมกัน ส่วนอุปกรณ์ไฟฟ้าจะเสียทีละตัวและมีระบบวินิจฉัยตนเองสำหรับการบำรุงรักษาเชิงป้องกัน

โครงสร้างฐาน โครงสร้างเชื่อมต่อ และโครงสร้างที่อยู่อาศัย

ฐานยึดแขนหุ่นยนต์ไว้กับพื้นผิว ข้อต่อแขนหุ่นยนต์เชื่อมต่อจุดต่างๆ และรับน้ำหนัก ตัวเรือนข้อต่อแขนหุ่นยนต์ต้องมีความสมดุลระหว่างความแข็งแรงและน้ำหนัก ตัวเรือนข้อต่อแขนหุ่นยนต์มักใช้อลูมิเนียมหรือคาร์บอนไฟเบอร์ ตัวเรือนแอคทูเอเตอร์หุ่นยนต์ป้องกันมอเตอร์และเฟืองจากฝุ่นและความชื้น ตัวเรือนแอคทูเอเตอร์ยังเป็นจุดยึดสำหรับเซ็นเซอร์ แอคทูเอเตอร์ที่มีความแม่นยำสูงต้องอาศัยตัวเรือนที่แข็งแรงเพื่อรักษาการจัดแนว ตัวเรือนข้อต่อโครงสร้างและตัวเรือนแอคทูเอเตอร์หุ่นยนต์ประกอบกันเป็นโครงสร้างทางกลหลักของชุดชิ้นส่วนแขนหุ่นยนต์ทุกชุด

กระบวนการผลิตชิ้นส่วนแขนหุ่นยนต์

กระบวนการผลิตทุกกระบวนการล้วนมีข้อดี การเลือกกระบวนการที่เหมาะสมสำหรับแต่ละชิ้นส่วนเป็นกุญแจสำคัญในการผลิตชิ้นส่วนแขนหุ่นยนต์ การตัดเฉือนด้วยเครื่อง CNC เหมาะสำหรับชิ้นส่วนโครงสร้างส่วนใหญ่ การขึ้นรูปโลหะแผ่นและการหล่อขึ้นรูปเหมาะสำหรับชิ้นส่วนปิด การฉีดขึ้นรูปเหมาะสำหรับชิ้นส่วนที่ไม่ต้องรับน้ำหนัก การผลิตแบบเพิ่มเนื้อวัสดุ (Additive Manufacturing) มีประโยชน์สำหรับการสร้างต้นแบบ วัสดุที่คุณเลือกยังส่งผลต่อกระบวนการที่คุณใช้ด้วย เมื่อชิ้นส่วนและกระบวนการเหมาะสมกัน คุณจะประหยัดเวลาและเงินได้

การผลิตชิ้นส่วนแขนหุ่นยนต์ด้วยเครื่อง CNC

การกัดและการกลึงชิ้นส่วนเชื่อมต่อและตัวเรือน

การขึ้นรูปด้วยเครื่อง CNC จะตัดวัสดุออกจากบล็อกแข็ง การกัดขึ้นรูปจะสร้างพื้นผิวเรียบ ร่อง และรู การกลึงจะสร้างส่วนโค้งมนบนเพลาและตัวเรือน ชิ้นส่วนโครงสร้างส่วนใหญ่เริ่มต้นจากบล็อกอลูมิเนียม ชิ้นส่วนโครงสร้างหลักเหล่านี้รับน้ำหนักมาก ชิ้นส่วนโครงสร้างของแขนหุ่นยนต์ต้องมีความแข็งแรงมาก ตัวเรือนของแอคชูเอเตอร์ก็ต้องอาศัยการขึ้นรูปด้วยเครื่อง CNC เพื่อให้ได้การจัดตำแหน่งที่แม่นยำ กระบวนการนี้ช่วยให้ควบคุมการวัดทุกรายละเอียดได้อย่างเข้มงวด ชิ้นส่วนที่ผ่านการขึ้นรูปสามารถตรงกับแบบได้ภายในไม่กี่ร้อยths ของมิลลิเมตร

การผลิตด้วยเครื่อง CNC นั้นเหมาะสำหรับปริมาณการผลิตต่ำถึงปานกลาง สำหรับการผลิตชิ้นส่วนตั้งแต่หนึ่งถึงหลายพันชิ้นต่อปี จะให้ความสมดุลที่ดีที่สุดระหว่างคุณภาพและต้นทุน ชิ้นงานที่พบได้ทั่วไป ได้แก่ ตัวเรือนข้อต่อและโครงยึดของหุ่นยนต์

ค่าความคลาดเคลื่อนและการตกแต่งพื้นผิว

ค่าความคลาดเคลื่อนมีความสำคัญอย่างยิ่งในชิ้นส่วนแขนหุ่นยนต์ การประกอบที่หลวมในข้อต่อเพียงจุดเดียวจะทำให้เกิดข้อผิดพลาดที่ลุกลามไปทั่วทั้งแขน ต่อไปนี้คือช่วงค่าความคลาดเคลื่อนทั่วไปสำหรับชิ้นส่วนที่ผลิตด้วยเครื่อง CNC:

หมวดหมู่ความคลาดเคลื่อน	ความอดทนที่สามารถบรรลุได้	แอพลิเคชันทั่วไป
Standard	±0.125 มม. (±0.005 นิ้ว)	กล่องหุ้มและโครงยึด (ISO2768-m)
ความแม่นยำ	±0.01 มม. (±0.0005 นิ้ว)	ที่นั่งแบริ่ง, หมุดจัดแนว, ส่วนเชื่อมต่อ
เจียรแม่นยำ	±0.005 มม. (±0.0002 นิ้ว)	ความแม่นยำสูงมาก (กำหนดขีดจำกัดเองได้)

ความแม่นยำช่วยรักษาค่าความคลาดเคลื่อนที่แคบในส่วนประกอบที่สำคัญ ความขนานระหว่างรูแบริ่งบนข้อต่อต้องต่ำกว่า 0.02 มม. การเยื้องศูนย์เกินกว่านั้นจะทำให้เกิดแรงเสียดทานและความเสียหายก่อนกำหนด ความเป็นศูนย์กลางระหว่างส่วนต่อประสานของข้อต่อต้องไม่ลดลง ข้อผิดพลาดจะสะสมไปตลอดห่วงโซ่การเคลื่อนไหวและทำให้เกิดความคลาดเคลื่อนอย่างมากที่มือ

ความเรียบของพื้นผิวมีความสำคัญไม่แพ้กัน บริเวณที่นั่งแบริ่งจำเป็นต้องมีค่าความเรียบผิว Ra อยู่ระหว่าง 0.4 ถึง 0.8 ไมโครเมตร พื้นผิวที่หยาบกว่าจะทำให้เกิดการสึกหรอมากขึ้น เครื่องวัดความเรียบผิว (profilometer) จะวัดค่าเหล่านี้ในระหว่างกระบวนการผลิต ตัวเรือนของแอคชูเอเตอร์มักได้รับการปรับปรุงความเรียบผิวในลักษณะเดียวกัน พื้นผิวที่เรียบจะช่วยให้ซีลทำงานได้ดีและป้องกันการรั่วซึม

กระบวนการผลิตแผ่นโลหะและการหล่อขึ้นรูป

ฝาครอบ ตัวยึด และแผ่นยึด

ชิ้นส่วนโลหะแผ่นทำหน้าที่ปกป้องชิ้นส่วนภายในและเป็นจุดยึด ตัวอย่างที่พบได้ทั่วไป ได้แก่ ฝาครอบหุ่นยนต์ ตัวนำสายเคเบิล และขายึดเซ็นเซอร์ เครื่องปั๊มขึ้นรูปตัดและขึ้นรูปแผ่นโลหะได้อย่างรวดเร็ว แต่ละชิ้นใช้เวลา 1 ถึง 5 วินาที ต้นทุนเครื่องมืออยู่ระหว่าง 10,000 ถึง 100,000 ดอลลาร์สหรัฐ ความคลาดเคลื่อนอยู่ระหว่าง ±0.1 ถึง ±0.5 มิลลิเมตร ผิวสำเร็จดี แต่ไม่เรียบเนียนเท่าชิ้นส่วนที่ผ่านการกลึง

การผลิตที่อยู่อาศัยปริมาณมาก

การหล่อขึ้นรูปด้วยแรงดันเหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมาก โดยจะฉีดอลูมิเนียมหลอมเหลวเข้าไปในแม่พิมพ์เหล็กภายใต้แรงดัน ความหนาของผนังมีตั้งแต่ 1.5 ถึง 4.0 มิลลิเมตร โดยความหนาต่ำสุดอยู่ที่ประมาณ 1.0 มิลลิเมตร ผนังที่บางกว่านี้อาจทำให้การหล่อไม่สมบูรณ์ การหล่อขึ้นรูปด้วยแรงดันสามารถควบคุมความคลาดเคลื่อนได้ถึง ±0.1 มิลลิเมตร ความเรียบของพื้นผิวอยู่ที่ 1.6 ถึง 3.2 ไมโครเมตร Ra ชิ้นงานมีความซับซ้อนสูงมาก แต่ละรอบการผลิตใช้เวลา 30 ถึง 120 วินาที ค่าใช้จ่ายในการทำแม่พิมพ์อยู่ที่ 15,000 ถึงมากกว่า 200,000 ดอลลาร์สหรัฐ ทำให้กระบวนการนี้เหมาะสำหรับการผลิตชิ้นงาน 10,000 ชิ้นขึ้นไปต่อปี ปริมาณของเสียจากวัสดุต่ำอยู่ที่ 5 ถึง 10 เปอร์เซ็นต์

ในแง่ของการใช้งานจริง การหล่อขึ้นรูปเหมาะสำหรับตัวเรือนฐานหุ่นยนต์และฝาครอบขนาดใหญ่ กระบวนการนี้เพิ่มความแข็งแรงด้วยซี่โครงและส่วนยื่นบางๆ ไม่จำเป็นต้องมีการกลึงเพิ่มเติมสำหรับพื้นผิวส่วนใหญ่

การฉีดขึ้นรูปและการผลิตแบบเพิ่มเนื้อวัสดุ

ฝาครอบพลาสติกและชิ้นส่วนที่ไม่ใช่โครงสร้าง

การฉีดขึ้นรูปพลาสติกเป็นกระบวนการที่ขึ้นรูปชิ้นส่วนที่ซับซ้อนได้อย่างรวดเร็ว ตัวอย่างการใช้งานทั่วไป ได้แก่ ฝาครอบที่ไม่ใช่โครงสร้างหลัก คลิปยึดสายเคเบิล และตัวเรือนเซ็นเซอร์ เวลาในการผลิตแต่ละรอบอาจต่ำกว่า 30 วินาที ต้นทุนการผลิตแม่พิมพ์สูง แต่ต้นทุนต่อชิ้นจะลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อผลิตในปริมาณมาก ต้องคำนึงถึงการหดตัวระหว่างการเย็นตัวในการออกแบบแม่พิมพ์ด้วย

DMLS สำหรับต้นแบบโลหะ

การเผาผนึกโลหะด้วยเลเซอร์โดยตรง (Direct Metal Laser Sintering: DMLS) สร้างชิ้นส่วนทีละชั้นจากผงโลหะ ไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องมือ ทำให้เหมาะสำหรับต้นแบบและการผลิตจำนวนน้อย สามารถทดสอบการออกแบบชิ้นส่วนเชื่อมต่อใหม่ได้ภายในไม่กี่วัน แทนที่จะเป็นหลายสัปดาห์ DMLS สามารถจัดการกับคุณสมบัติภายในที่ซับซ้อนซึ่งการกัดขึ้นรูปไม่สามารถเข้าถึงได้ ผิวสำเร็จจะหยาบกว่าชิ้นส่วนที่ผ่านการกลึง โดยทั่วไปจะมีค่า Ra อยู่ที่ 6 ถึง 10 ไมโครเมตร การตกแต่งผิวที่สำคัญหลังการผลิตเป็นเรื่องปกติ กระบวนการนี้ทำงานได้ดีที่สุดสำหรับชิ้นส่วน 1 ถึง 50 ชิ้น ต้นทุนต่อชิ้นสูง แต่การประหยัดเวลาโดยทั่วไปก็คุ้มค่า การกลึง CNC ยังคงเป็นผู้นำสำหรับการผลิตชิ้นส่วนโครงสร้างในปริมาณมาก

ข้อควรพิจารณาในการออกแบบชิ้นส่วนแขนหุ่นยนต์

การสะสมความคลาดเคลื่อนและการจัดแนวข้อต่อ

ความแม่นยำและความสามารถในการทำซ้ำของกระบวนการ

ข้อต่อแต่ละจุดจะเพิ่มข้อผิดพลาดเล็กน้อยให้กับระบบ ข้อผิดพลาดเหล่านี้จะสะสมไปเรื่อยๆ ตลอดห่วงโซ่การเคลื่อนไหว การประกอบที่ไม่แน่นที่ข้อต่อแรกจะทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการกำหนดตำแหน่งที่ปลายแขนกลมากขึ้น นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมค่าความคลาดเคลื่อนที่เข้มงวดจึงมีความสำคัญในทุกส่วนประกอบที่สำคัญ รูแบริ่งบนตัวข้อต่อต้องขนานกันภายใน 0.02 มม. หากเกินกว่านั้นจะทำให้เกิดแรงเสียดทานและการสึกหรอ หากตัวข้อต่อหนึ่งอยู่ที่ปลายด้านสูงของช่วงความคลาดเคลื่อนและอีกตัวอยู่ที่ปลายด้านต่ำ การจัดแนวข้อต่อก็จะเปลี่ยนไป

ความสามารถในการทำซ้ำขึ้นอยู่กับความแม่นยำของกระบวนการ การตัดเฉือนด้วยเครื่อง CNC สามารถรักษาความแม่นยำได้ถึง ±0.01 มม. สำหรับหมุดจัดตำแหน่งและที่นั่งแบริ่ง ชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำในระดับนี้ทำให้การประกอบเป็นไปอย่างคาดการณ์ได้ นักออกแบบต้องวางแผนการเรียงซ้อนชิ้นส่วนในระหว่างขั้นตอนการเขียนแบบ

กลยุทธ์ข้อมูลและความพอดีของการประกอบ

กลยุทธ์การกำหนดจุดอ้างอิงที่ดีจะเชื่อมโยงการกลึง การตรวจสอบ และการประกอบเข้ากับกรอบอ้างอิงเดียวกัน สำหรับหุ่นยนต์ จุดอ้างอิงควรตรงกับวิธีการประกอบและการยึดหุ่นยนต์ในการใช้งานจริง พื้นผิวฐานยึดและเดือยยึดมักกลายเป็นจุดอ้างอิงหลัก พื้นผิวข้อต่อและรูแบริ่งจะสร้างขึ้นจากจุดอ้างอิงเหล่านั้น

ต่อไปนี้คือแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดสำหรับการเลือกจุดอ้างอิง:

ปฏิบัติที่ดีที่สุด	ผลกระทบต่อความแม่นยำในการประกอบ
จุดอ้างอิงยึดเพื่อให้ตรงกับสภาพการประกอบจริง	เฟรมทั้งหมดใช้จุดอ้างอิงเดียวกัน
ใช้พื้นผิวสำหรับติดตั้งฐานและเดือยเป็นจุดอ้างอิงหลัก	คุณสมบัติเชิงฟังก์ชันมีจุดอ้างอิงร่วมกันหนึ่งจุด
กำหนดพื้นผิวอ้างอิงและคุณลักษณะระบุตำแหน่งที่ชัดเจน	การกำหนดตำแหน่งซ้ำได้ระหว่างการประกอบ
ใช้เดือยหรือบ่าที่ผ่านการกลึงเพื่อการจัดแนว	ชิ้นส่วนต่างๆ จะเข้าที่เองโดยอัตโนมัติ

วิธีการนี้ช่วยให้ประกอบชิ้นส่วนได้อย่างแม่นยำ การจัดแนวข้อต่อจะคงที่ในทุกชิ้นส่วน

น้ำหนัก ความแข็งแกร่ง และน้ำหนักบรรทุก

ความสมดุลระหว่างความแข็งแกร่งและมวล

ข้อต่อต้องแข็งแรงแต่เบา ทุกๆ กรัมที่ลดลงจากข้อต่อจะเพิ่มแรงเฉื่อยและภาระการรับน้ำหนัก การลดมวลช่วยให้ระบบโดยรวมดีขึ้น นี่คือการเปรียบเทียบวัสดุสองชนิดที่ใช้กันทั่วไป:

วัสดุ	แรงดึง (MPa)	ความหนาแน่น (g / cm³)	ความแข็งแรงเฉพาะ
คอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์	600 1500-	1.5 1.8-	400 1000-
อลูมิเนียม 6061-T6	~ 310	2.70	~ 115

คาร์บอนไฟเบอร์มีความแข็งแรงจำเพาะสูงกว่าอะลูมิเนียมถึง 3-8 เท่า ต้นแบบไฮบริด CFRP/อะลูมิเนียมช่วยลดน้ำหนักลงได้ 24.32% เมื่อเทียบกับการออกแบบด้วยอะลูมิเนียมเพียงอย่างเดียว ซึ่งช่วยเพิ่มพื้นที่บรรทุกสัมภาระ วัสดุและรูปทรงที่เลือกใช้ส่งผลโดยตรงต่อความสามารถในการบรรทุกสัมภาระ

ความหนาของผนังและการออกแบบโครงสร้างซี่โครง

โครงสร้างซี่ช่วยเพิ่มความแข็งแรงโดยไม่เพิ่มน้ำหนักมากนัก การขึ้นรูปกลวงที่มีซี่ภายในสามารถให้ความแข็งแรงเทียบเท่ากับแท่งตันได้ แต่มีน้ำหนักเพียงครึ่งเดียว

นักออกแบบควรจำลองเส้นทางการรับน้ำหนักอย่างระมัดระวัง เพิ่มวัสดุเฉพาะในบริเวณที่รับน้ำหนักเท่านั้น วิธีนี้ช่วยลดน้ำหนักโดยไม่สูญเสียความแข็งแรง

การตกแต่งพื้นผิวและการสึกหรอ

ที่นั่งแบริ่งและพื้นผิวซีล

ความเรียบของพื้นผิวข้อต่อชิ้นส่วนแขนหุ่นยนต์มีผลต่ออายุการใช้งาน บริเวณที่นั่งแบริ่งควรมีค่าความเรียบผิว Ra อยู่ระหว่าง 0.4 ถึง 0.8 ไมโครเมตร พื้นผิวที่หยาบกว่าจะเพิ่มแรงเสียดทานและทำให้อายุการใช้งานของแบริ่งสั้นลง พื้นผิวที่ใช้ในการซีลก็จำเป็นต้องมีความเรียบเช่นกัน

เบาะรองตลับลูกปืนทุกชิ้นจำเป็นต้องระบุรายละเอียดความเรียบของพื้นผิวในแบบร่าง ค่าความคลาดเคลื่อนที่แม่นยำและพื้นผิวที่เรียบเนียนเป็นสิ่งสำคัญสำหรับอายุการใช้งานที่ยาวนาน เครื่องวัดความเรียบของพื้นผิวจะตรวจสอบค่าเหล่านี้ในระหว่างกระบวนการผลิต

ตัวเลือกการเคลือบและการชุบอะโนไดซ์

ชิ้นส่วนอะลูมิเนียมจำเป็นต้องมีการปกป้องพื้นผิว การชุบอะโนไดซ์เป็นวิธีการมาตรฐานสำหรับชิ้นส่วนแขนหุ่นยนต์ ชิ้นส่วนที่เลื่อนหรือหมุนจำเป็นต้องมีการเคลือบที่สม่ำเสมอเพื่อป้องกันการสึกหรอ

ประเภทการชุบอะโนไดซ์	กระบวนการ	ความหนาโดยทั่วไป (ไมครอน)
พิมพ์ I	โครมิก	0.5 - 2.5
ประเภทที่ 2	ซัลฟูริก	5 - 25
ประเภทที่สาม	ฮาร์ดโค้ท	25 - 150

สำหรับบริเวณที่นั่งแบริ่งและข้อต่อต่างๆ การเคลือบผิวแข็งประเภท III ให้ความต้านทานการสึกหรอที่ดีที่สุด ความแข็งอยู่ที่ 60-70 HRC ความหนาของชั้นเคลือบโดยทั่วไปอยู่ที่ 0.002 นิ้วบนพื้นผิวใช้งาน ขนาดสุดท้ายทั้งหมดจะใช้หลังจากเคลือบแล้ว การเคลือบด้วยสารหล่อลื่น PTFE หลังจากการทำอะโนไดซ์จะช่วยยืดอายุการใช้งาน

วัสดุทั่วไปสำหรับชิ้นส่วนแขนหุ่นยนต์

การเลือกวัสดุที่เหมาะสมสำหรับชิ้นส่วนแขนหุ่นยนต์นั้นเหมือนกับการทรงตัว คุณต้องมีทั้งความแข็งแรง น้ำหนักเบา และต้นทุนที่ไม่ทำให้ทีมการเงินกังวล การเลือกวัสดุยังส่งผลต่อกระบวนการผลิตที่เหมาะสมที่สุดด้วย มาดูกันว่าวัสดุหลักๆ ที่ใช้ในวงการหุ่นยนต์มีอะไรบ้าง ได้แก่ พลาสติก โลหะ และวัสดุผสม

โลหะสำหรับชิ้นส่วนแขนหุ่นยนต์

อะลูมิเนียม 6061-T6 และ 7075-T6

อะลูมิเนียมเป็นวัสดุหลักสำหรับชิ้นส่วนแขนหุ่นยนต์ เกรด 6061-T6 มีความสมดุลที่ดีระหว่างความแข็งแรง ความต้านทานสนิม และความง่ายในการขึ้นรูป เชื่อมได้ดีและมีราคาถูกกว่าวัสดุอื่นๆ ส่วนใหญ่ เกรด 7075-T6 แข็งแรงกว่า เกือบเท่าเหล็กบางชนิด ขึ้นรูปง่ายแต่มีราคาสูงกว่าและเชื่อมได้ไม่ดี ทั้งสองเกรดใช้งานได้ดีสำหรับการขึ้นรูปด้วยเครื่อง CNC สำหรับตัวเรือนข้อต่อและตัวเรือนแอคชูเอเตอร์ ตัวเรือนโลหะผสมอะลูมิเนียมมีน้ำหนักเบากว่าเหล็กหล่อ 40-50% แต่กระจายความร้อนได้ไม่ดีเท่า การลดน้ำหนักนี้ช่วยเพิ่มความสามารถในการรับน้ำหนักได้โดยตรง

เหล็กกล้าไร้สนิม 17-4 PH และ Ti-6Al-4V

เหล็กกล้าไร้สนิมและไทเทเนียมถูกนำมาใช้เมื่ออะลูมิเนียมไม่แข็งแรงพอ เกรด 17-4 PH มีความแข็งแรงสูงและทนทานต่อสนิมได้ดี เหมาะสำหรับเพลา หมุด และข้อต่อที่มีแรงเค้นสูง ไทเทเนียม Ti-6Al-4V มีอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักที่ดีมาก การใช้ไทเทเนียมเฉพาะในเพลาเฟืองที่มีแรงเค้นสูงจะช่วยลดน้ำหนักในขณะที่ยังคงความแข็งแรงไว้ได้ วัสดุทั้งสองชนิดนี้ต้องการความเร็วในการตัด CNC ที่ช้าลงและเครื่องมือตัดที่ดีกว่า มีราคาสูงกว่า ดังนั้นผู้ออกแบบจึงใช้เฉพาะเมื่อจำเป็นเท่านั้น

พลาสติกและโพลิเมอร์วิศวกรรม

POM, PEEK, ไนลอน และ ABS

พลาสติกถูกนำมาใช้สำหรับทำฝาครอบ บูช และชิ้นส่วนที่ไม่รับน้ำหนัก POM (อะซีทัล) ขึ้นรูปง่ายและคงรูปทรงได้แม่นยำ PEEK ทนต่ออุณหภูมิสูงและสารเคมี ไนลอนแข็งแรงและไม่สึกหรอเร็ว ABS ราคาถูกและขึ้นรูปง่าย พลาสติกแต่ละชนิดเหมาะกับการใช้งานในส่วนต่างๆ ของแขนหุ่นยนต์ POM มีอัตราการดูดซับน้ำต่ำมาก โดยปกติไม่เกิน 0.2% ซึ่งช่วยให้คงขนาดได้แม่นยำแม้ในที่ชื้น จึงเหมาะสำหรับชิ้นส่วนที่ต้องการความแม่นยำสูงในฝาครอบแขนหุ่นยนต์

ความทนทานต่อการสึกหรอและความคงตัวของขนาด

ความชื้นส่งผลต่อพฤติกรรมของพลาสติก ต่อไปนี้เป็นภาพรวมคร่าวๆ ว่าวัสดุที่ใช้กันทั่วไปในหุ่นยนต์รับมือกับสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นสูงได้อย่างไร:

พลาสติก	ความชื้นมีผลต่อขนาดอย่างไร
POM	น้ำมีผลกระทบน้อย การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิมีผลมากกว่า
ไนลอน	ดูดซับน้ำ ซึ่งทำให้ขนาดและคุณสมบัติเปลี่ยนแปลงไป
PEEK	รักษารูปทรงได้ดี ดูดซับน้ำน้อยมาก
เอบีเอส	ได้รับผลกระทบจากความร้อนมากกว่าน้ำ ความแข็งปานกลาง

PEEK มีอัตราการดูดซับน้ำต่ำกว่า 0.1% ทำให้มีเสถียรภาพของขนาดที่ดีเยี่ยมในที่ชื้น สำหรับฝาครอบแขนหุ่นยนต์นั้น โลหะผสม PC/ABS ก็ถูกนำมาใช้เช่นกัน แต่ PEEK มีเสถียรภาพที่ดีกว่าเพราะดูดซับน้ำน้อย ไนลอนดูดซับน้ำได้มากกว่าและอาจเปลี่ยนขนาดได้ ดังนั้นจึงเหมาะสำหรับชิ้นส่วนที่ไม่สำคัญมากนัก

ตัวเลือกวัสดุคอมโพสิตและไฮบริด

ชิ้นส่วนเสริมแรงด้วยคาร์บอนไฟเบอร์

พลาสติกเสริมใยคาร์บอน (CFRP) ให้ความแข็งแรงสูงสุดเมื่อเทียบกับน้ำหนักในบรรดาวัสดุที่ใช้กันทั่วไปในงานหุ่นยนต์ ต้นแบบ CFRP/อะลูมิเนียมแบบไฮบริดช่วยลดน้ำหนักลง 24.32% เมื่อเทียบกับการออกแบบด้วยอะลูมิเนียมเพียงอย่างเดียว ซึ่งส่งผลให้ความสามารถในการรับน้ำหนักเพิ่มขึ้น ไนลอนเสริมใยคาร์บอนมีคุณสมบัติหล่อลื่นในตัวและน้ำหนักเบา ทำให้เป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับข้อต่อที่มีภาระต่ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ J6 ซึ่งภาระการเคลื่อนไหวมีน้อย ชิ้นส่วน CFRP มักต้องการการวางชั้นและการอบแบบพิเศษ ไม่ใช่การตัดเฉือนด้วยเครื่อง CNC มาตรฐาน

เมื่อวัสดุคอมโพสิตคุ้มค่ากับต้นทุน

วัสดุคอมโพสิตมีราคาสูงกว่าโลหะในตอนแรก เนื่องจากต้นทุนด้านเครื่องมือและแรงงานทำให้ราคาสูงขึ้น แต่จะคุ้มค่าเมื่อการลดน้ำหนักช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ แขนกลความเร็วสูงและหุ่นยนต์ร่วมปฏิบัติงานได้รับประโยชน์มากที่สุด ซอฟต์แวร์การปรับแต่งโครงสร้างช่วยค้นหาการออกแบบที่ใช้วัสดุน้อยลงแต่ยังคงความแข็งแรง การเลือกใช้ตลับลูกปืนอย่างระมัดระวังก็ช่วยได้เช่นกัน ตลับลูกปืนแบบสัมผัสเชิงมุมที่ผลิตขึ้นสำหรับรับน้ำหนักที่แม่นยำช่วยลดความจำเป็นในการใช้ชิ้นส่วนขนาดใหญ่เกินไป สำหรับที่นั่งตลับลูกปืนหรือส่วนเชื่อมต่อ วัสดุและกระบวนการผลิตต้องทำงานร่วมกัน ข้อต่อคอมโพสิตที่มีส่วนแทรกอะลูมิเนียมที่ผ่านการกลึงมักให้ข้อดีของทั้งสองด้าน

ข้อผิดพลาดที่ใหญ่ที่สุดที่เราพบในการเชื่อมต่อสายเคเบิลบนหุ่นยนต์ร่วมปฏิบัติงาน (cobots) คือการใช้งานเหมือนกับสายเคเบิลของหุ่นยนต์ทั่วไป หุ่นยนต์ร่วมปฏิบัติงานมีเซ็นเซอร์วัดแรงและแรงบิดในทุกข้อต่อ สายเคเบิลที่แข็งเกินไป หนักเกินไป หรือติดตั้งแน่นเกินไป จะสร้างภาระเพิ่มเติมที่ทำให้หุ่นยนต์หยุดทำงานเพื่อความปลอดภัย หรือที่แย่กว่านั้นคือ อาจปกปิดเหตุการณ์การชนที่เกิดขึ้นจริง คุณต้องใช้สายเคเบิลที่ออกแบบมาเพื่อการเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์ร่วมปฏิบัติงาน ไม่ใช่แค่ความต้องการทางไฟฟ้าเท่านั้น

จากมุมมองเชิงปฏิบัติ การเลือกวัสดุจะเป็นตัวกำหนดกระบวนการผลิต อลูมิเนียมและเหล็กเหมาะสำหรับงานกลึง CNC พลาสติกเหมาะสำหรับงานฉีดขึ้นรูป วัสดุคอมโพสิตต้องการวิธีการเฉพาะของตัวเอง เลือกวัสดุให้เหมาะสมกับหน้าที่ของชิ้นส่วน แล้วที่เหลือก็จะออกมาดีเอง

การจับคู่กระบวนการและวัสดุให้เหมาะสมกับชิ้นส่วนแขนหุ่นยนต์

การเลือกกระบวนการและวัสดุที่เหมาะสมนั้นขึ้นอยู่กับสามสิ่ง ได้แก่ ปริมาณ ความคลาดเคลื่อน และตำแหน่งที่แขนกลจะทำงาน หากเลือกสิ่งเหล่านี้ได้ถูกต้อง ทุกอย่างก็จะเข้าที่เข้าทางเอง

การเลือกตามปริมาตรและค่าความคลาดเคลื่อน

ต้นแบบที่มีปริมาณการผลิตน้อยและมีความแม่นยำสูง

สำหรับงานผลิตชิ้นเดียวหรือชุดการผลิตขนาดเล็ก การใช้เครื่องจักร CNC เป็นตัวเลือกที่ดีที่สุด ไม่มีค่าใช้จ่ายด้านเครื่องมือ การผลิตรวดเร็ว และสามารถควบคุมความคลาดเคลื่อนได้อย่างแม่นยำในส่วนประกอบที่สำคัญ ตัวเรือนข้อต่อต้นแบบที่ขึ้นรูปด้วยเครื่องจักรจากอลูมิเนียม 6061-T6 ช่วยให้คุณทดสอบการประกอบและการทำงานภายในไม่กี่วัน การเปลี่ยนแปลงการออกแบบยังคงราคาถูกเพราะคุณเพียงแค่แก้ไขโปรแกรม วิธีนี้เหมาะสำหรับแขนกลต้นแบบและอุปกรณ์ปลายแขนแบบกำหนดเองที่ความแม่นยำมีความสำคัญมากกว่าราคาต่อหน่วย

การผลิตปริมาณมากและคำนึงถึงต้นทุน

เมื่อปริมาณการผลิตเกินหลายพันชิ้นต่อปี การหล่อขึ้นรูปและการฉีดขึ้นรูปจะเข้ามามีบทบาท ต้นทุนการผลิตแม่พิมพ์สูงในตอนแรก แต่ต้นทุนต่อชิ้นจะลดลงอย่างรวดเร็ว ตัวเรือนแอคชูเอเตอร์ที่ผลิตด้วยการหล่อขึ้นรูปมีความคลาดเคลื่อนบวกหรือลบ 0.1 มม. และต้องการการตกแต่งเพียงเล็กน้อย ข้อแลกเปลี่ยนนั้นชัดเจน: คุณต้องตัดสินใจเลือกแบบ และการเปลี่ยนแปลงจะทำให้ต้นทุนสูงขึ้น สำหรับหุ่นยนต์สำหรับผู้บริโภคหรือโคบอทในตลาดมวลชน เส้นทางนี้ช่วยให้ต้นทุนต่อหน่วยต่ำลง

การคัดเลือกตามสภาพแวดล้อมการใช้งาน

หุ่นยนต์ร่วมปฏิบัติงานเทียบกับหุ่นยนต์อุตสาหกรรม

หุ่นยนต์ร่วมปฏิบัติงาน (Cobots) ให้ความสำคัญกับวัสดุน้ำหนักเบาและรูปทรงโค้งมนเพื่อความปลอดภัย ข้อต่อคาร์บอนไฟเบอร์และฝาครอบพลาสติกช่วยลดแรงเฉื่อยและจำกัดแรงกระแทก แขนกลอุตสาหกรรมเน้นความแข็งแรงและความสามารถในการรับน้ำหนัก ดังนั้นอลูมิเนียมและเหล็กจึงเป็นวัสดุหลัก กระบวนการผลิตจะขึ้นอยู่กับวัสดุ: การตัดเฉือนด้วยเครื่อง CNC สำหรับข้อต่อโลหะ และการฉีดขึ้นรูปสำหรับตัวถังของหุ่นยนต์ร่วมปฏิบัติงาน

ห้องปลอดเชื้อ, วัสดุเกรดอาหาร และสภาพแวดล้อมที่รุนแรง

กระบวนการแปรรูปอาหารต้องการการเลือกใช้ที่เฉพาะเจาะจง ต่อไปนี้คือสิ่งที่การออกแบบที่ถูกสุขอนามัยกำหนดไว้:

หมวดหมู่ความต้องการ	Specification
ระดับการป้องกันน้ำและฝุ่น (IP rating) สำหรับการล้างทำความสะอาด	IP69K — ทนทานต่อแรงดันน้ำ 100 บาร์ (1,450 PSI) ที่อุณหภูมิ 80°C (176°F)
วัสดุที่ต้องการ	เหล็กกล้าไร้สนิม 316L (ส่วนประกอบของโมลิบเดนัมช่วยป้องกันการกัดกร่อนจากน้ำยาฆ่าเชื้อที่มีคลอรีนเป็นส่วนประกอบ ไม่แนะนำให้ใช้เหล็กกล้าไร้สนิม 304)
พื้นผิวที่ขรุขระ	ค่า Ra ≤ 0.8 µm บนพื้นผิวที่สัมผัสอาหารและบริเวณที่ของเหลวกระเด็น
ข้อห้ามในการออกแบบ	ไม่มีเกลียวโผล่ ไม่มีรูตัน ไม่มีแอ่งน้ำขัง ไม่มีกับดักสายรัดเคเบิล
แนวทางการกำกับดูแล	แนวทางปฏิบัติ EHEDG ข้อ 62

สำหรับกระบวนการแปรรูปผลิตภัณฑ์นมและอาหารเหลว ซึ่งต้องมีการล้างด้วยน้ำร้อนความถี่สูง การสัมผัสกับสารเคมี CIP ที่มีฤทธิ์กัดกร่อน และต้องไม่มีสารตกค้างสะสม วัสดุ SS316 ที่มีระดับการป้องกัน IP65 หรือ IP67 ถือเป็นข้อกำหนดขั้นต่ำสำหรับเครื่องมือจับยึดที่ใช้ในพื้นที่การผลิตนมโดยตรง

หุ่นยนต์ KUKA HM เป็นไปตามแนวทางการออกแบบของ EHEDG และอนุญาตให้สัมผัสกับอาหารได้โดยตรง โดยใช้วัสดุที่ทนต่อการกัดกร่อน สารหล่อลื่นเกรดอาหาร และชิ้นส่วนสแตนเลส ส่วน KR DELTA HM นั้นทำจากสแตนเลสทั้งหมด ส่วนประกอบทางไฟฟ้าที่ไวต่อการทำความสะอาดจะอยู่ด้านล่างของเครื่อง ห่างจากบริเวณที่สัมผัสกับอาหาร

ต้นทุน ระยะเวลานำส่ง และการควบคุมคุณภาพ

การลงทุนด้านเครื่องมือเทียบกับต้นทุนต่อหน่วย

การลงทุนด้านแม่พิมพ์ขึ้นอยู่กับปริมาณการผลิต แม่พิมพ์หล่อโลหะมีราคาตั้งแต่ 15,000 ดอลลาร์ไปจนถึงกว่า 200,000 ดอลลาร์ แม่พิมพ์ฉีดพลาสติกก็มีราคาประมาณเดียวกัน คุณต้องผลิตชิ้นส่วน 10,000 ชิ้นขึ้นไปต่อปีจึงจะคุ้มค่ากับการลงทุน หากผลิตต่ำกว่านั้น การใช้เครื่องจักร CNC จะมีราคาถูกกว่าโดยรวม นอกจากนี้ ระยะเวลาในการผลิตก็แตกต่างกัน แม่พิมพ์ใช้เวลาหลายสัปดาห์ในการสร้าง ในขณะที่ชิ้นส่วนที่ผ่านการกลึงด้วยเครื่องจักร CNC สามารถจัดส่งได้ภายในไม่กี่วัน

วิธีการตรวจสอบและการตรวจสอบย้อนกลับ

การควบคุมคุณภาพในการผลิตชิ้นส่วนแขนหุ่นยนต์นั้นอาศัยเครื่องมือที่เหมาะสม เครื่องวัดความเรียบผิว (profilometer) ใช้ตรวจสอบความเรียบของพื้นผิวที่นั่งแบริ่ง เครื่องวัดพิกัดสามมิติ (CMM) ใช้ตรวจสอบตำแหน่งและความขนานของรู สำหรับชิ้นส่วนที่ใช้กับอาหาร เอกสารต้องระบุใบรับรองวัสดุและค่าความหยาบของพื้นผิว ทุกชุดการผลิตต้องมีบันทึกการตรวจสอบที่เชื่อมโยงกลับไปยังวัตถุดิบ การตรวจสอบย้อนกลับนี้ช่วยปกป้องทั้งผู้ผลิตและผู้ใช้ปลายทาง

NOBLE: พันธมิตรในการผลิตชิ้นส่วนแขนหุ่นยนต์

NOBLE มุ่งเน้นการผลิตชิ้นส่วนโลหะและพลาสติกสำหรับผู้ผลิตหุ่นยนต์ บริษัทให้ความช่วยเหลือในการผลิตชิ้นส่วนแขนหุ่นยนต์ตั้งแต่ขั้นตอนการออกแบบเบื้องต้นจนถึงการประกอบขั้นสุดท้าย วิศวกรจะได้พันธมิตรที่เข้าใจถึงการทำงานร่วมกันของฟังก์ชัน กระบวนการ และวัสดุ

ความเชี่ยวชาญด้านการกลึงโลหะและพลาสติก

การตัดเฉือนด้วยเครื่อง CNC และการผลิตชิ้นส่วนพลาสติก

NOBLE รับผลิตชิ้นส่วนโครงสร้างด้วยเครื่อง CNC เช่น ตัวเรือนข้อต่อและตัวเรือนแอคชูเอเตอร์ วัสดุที่ใช้บ่อย ได้แก่ อลูมิเนียม สแตนเลส และไทเทเนียม ส่วนงานผลิตชิ้นส่วนพลาสติก ได้แก่ ฝาครอบ บูช และชิ้นส่วนที่ไม่ใช่โครงสร้าง วัสดุ POM, PEEK และไนลอน ล้วนได้รับการขึ้นรูปด้วยความแม่นยำสูง โรงงานแห่งนี้จัดการทั้งงานโลหะและพลาสติกในที่เดียว ซึ่งช่วยประหยัดเวลาและรักษาค่าความคลาดเคลื่อนให้คงที่ในทุกชิ้นส่วน

การสนับสนุนตั้งแต่ต้นแบบจนถึงการผลิต

การออกแบบแขนกลแบบใหม่มักเริ่มต้นด้วยชิ้นงานหนึ่งหรือสองชิ้น เครื่องจักรของ NOBLE ผลิตต้นแบบได้อย่างรวดเร็ว เพื่อให้คุณสามารถทดสอบความพอดีและการใช้งานได้ เมื่อการออกแบบเสร็จสมบูรณ์ การผลิตก็จะขยายตัวโดยไม่ต้องเปลี่ยนโรงงาน การผลิตในปริมาณน้อยจะยังคงใช้เครื่องจักร CNC ส่วนการผลิตในปริมาณมากจะเปลี่ยนไปใช้การหล่อหรือการฉีดขึ้นรูปเมื่อเหมาะสม คุณจะได้รับเส้นทางที่ราบรื่นตั้งแต่ชิ้นงานตัวอย่างแรกจนถึงการผลิตเต็มรูปแบบ

การรับรองและระบบคุณภาพ

ISO 9001:2015 และ ISO 13485:2016

บริษัท NOBLE ได้รับการรับรองมาตรฐาน ISO 9001:2015 และ ISO 13485:2016 โดยมาตรฐาน ISO 13485 มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับหุ่นยนต์ทางการแพทย์ มาตรฐาน ISO 13485 เพิ่มกฎการตรวจสอบย้อนกลับที่เหนือกว่าระบบคุณภาพมาตรฐานทั่วไป ทุกล็อตจะเชื่อมโยงกับหมายเลขการผลิต รหัสประจำตัวของผู้ปฏิบัติงานและผู้ตรวจสอบจะถูกบันทึกไว้ในทุกขั้นตอน การจัดการความเสี่ยงเป็นไปตามมาตรฐาน ISO 14971 โดยมีการประเมินเป็นลายลักษณ์อักษรก่อนเริ่มการผลิต ขนาดที่สำคัญต้องมีดัชนีความสามารถอย่างน้อย 1.33 ในการผลิตอย่างต่อเนื่อง การตรวจสอบความถูกต้องของกระบวนการครอบคลุมขั้นตอนพิเศษ เช่น การลดความเครียดของไทเทเนียม การเปลี่ยนแปลงใดๆ เกี่ยวกับเกรดของเม็ดมีดหรือเครื่องจักรต้องมีคำขอเปลี่ยนแปลงทางวิศวกรรมและการอนุมัติจากผู้จัดการคุณภาพ ซึ่งจะทำให้เสียเวลาเพิ่มขึ้นหนึ่งถึงสามวัน แต่จะช่วยป้องกันการเปลี่ยนแปลงของกระบวนการระหว่างล็อตได้

การตรวจสอบและเอกสาร

การควบคุมคุณภาพใช้เครื่องวัดพิกัดสามมิติ (CMM), เครื่องวัดความเรียบผิว และการตรวจสอบชิ้นงานตัวอย่างแรก ทุกชุดการผลิตจะมีบันทึกที่เชื่อมโยงกลับไปยังวัตถุดิบ สำหรับชิ้นส่วนทางการแพทย์ บันทึกประวัติอุปกรณ์จะติดตามส่วนประกอบไปจนถึงชิ้นส่วนแต่ละชิ้น การเฝ้าระวังหลังการขายและการจัดการข้อร้องเรียนเป็นไปตามขั้นตอนที่เป็นทางการ มีการบันทึกข้อกำหนดด้านความสะอาดสำหรับชิ้นส่วนที่สัมผัสกับผู้ป่วยหรือพื้นที่ปลอดเชื้อ

บริการครบวงจร ตั้งแต่การออกแบบจนถึงการประกอบ

การออกแบบเพื่อรองรับการผลิต

วิศวกรของ NOBLE ตรวจสอบแบบร่างก่อนตัดโลหะ พวกเขาจะระบุส่วนที่ยากต่อการตัดเฉือนหรือตรวจสอบ ความหนาของผนัง การออกแบบโครงสร้าง และกลยุทธ์การกำหนดจุดอ้างอิง ล้วนได้รับการตรวจสอบ การตรวจสอบนี้ช่วยประหยัดต้นทุนและหลีกเลี่ยงการแก้ไขงานซ้ำในภายหลัง

การประกอบ การทดสอบ และการส่งมอบ

NOBLE ไม่ได้แค่ผลิตสินค้า ทีมงานของเราดูแลตั้งแต่การประกอบ การทดสอบ และการจัดส่ง ชิ้นส่วนย่อยพร้อมติดตั้งได้ทันที การทดสอบการทำงานจะตรวจสอบการจัดเรียงข้อต่อและความพอดีของตัวขับเคลื่อน การบรรจุหีบห่อและการจัดส่งขั้นสุดท้ายจะทำให้บริการเสร็จสมบูรณ์ คุณจะได้พันธมิตรเพียงรายเดียวตั้งแต่การออกแบบจนถึงการส่งมอบ

หน้าที่ของชิ้นส่วนแต่ละชิ้นจะกำหนดกระบวนการที่คุณเลือก กระบวนการที่คุณเลือกจะกำหนดความแม่นยำที่คุณสามารถรักษาไว้ได้ จากนั้นความต้องการด้านความแม่นยำจะจำกัดตัวเลือกวัสดุของคุณ ห่วงโซ่นี้ดำเนินไปในทุกโครงการผลิตชิ้นส่วนแขนหุ่นยนต์ และไม่มีกระบวนการหรือวัสดุใดที่เหมาะสมที่สุดเสมอไป ปริมาณการผลิต ความคลาดเคลื่อน สภาพแวดล้อมการใช้งาน และเป้าหมายด้านต้นทุนเป็นตัวตัดสินคำตอบ ดังนั้นลองใช้กรอบการเลือกนี้กับงานสร้างของคุณเอง แขนหุ่นยนต์ของคุณทำงานที่ไหน คุณต้องการความแม่นยำในการทำซ้ำมากแค่ไหน คุณจะผลิตกี่ชิ้น นำคำตอบเหล่านั้นมาปรึกษาทีมวิศวกรรมของ NOBLE หรือขอใบเสนอราคา คุณจะได้รับการสนับสนุนตั้งแต่การออกแบบจนถึงการประกอบ และระบบคุณภาพที่ได้รับการรับรองสำหรับทุกชิ้นส่วน

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับส่วนประกอบแขนหุ่นยนต์

การผลิตชิ้นส่วนแขนหุ่นยนต์ด้วยเครื่อง CNC สามารถยอมรับค่าความคลาดเคลื่อนได้มากน้อยเพียงใด?

งาน CNC มาตรฐานมีความคลาดเคลื่อนประมาณ ±0.125 มม. ชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำสูง เช่น ที่นั่งตลับลูกปืนและหมุดจัดตำแหน่ง มีความคลาดเคลื่อนถึง ±0.01 มม. การเจียรละเอียดทำให้ความคลาดเคลื่อนลดลงเหลือ ±0.005 มม. ตัวเลขที่แม่นยำเหล่านี้มีความสำคัญ เพราะข้อผิดพลาดเล็กน้อยจะสะสมกันไปตามกลไกและแสดงออกมาเป็นข้อผิดพลาดในการกำหนดตำแหน่งที่มือ

เหตุใดการคลายตัวของเฟืองทดรอบจึงส่งผลเสียต่อความแม่นยำ?

การคลายตัว (Backlash) คือการสูญเสียการเคลื่อนที่ระหว่างมอเตอร์และข้อต่อ ตัวควบคุมสั่งให้เคลื่อนที่ แต่ข้อต่อจะหน่วงจนกว่าการคลายตัวจะหายไป ความล่าช้านั้นจะปรากฏเป็นข้อผิดพลาดในการกำหนดตำแหน่ง ระบบขับเคลื่อนแบบฮาร์มอนิกและเกียร์ทดรอบแบบปรับแรงกดล่วงหน้าช่วยลดการคลายตัว ทำให้ชิ้นส่วนแขนหุ่นยนต์ทำงานซ้ำได้อย่างแม่นยำตลอดหลายล้านรอบการทำงาน

เมื่อใดควรเลือกใช้การหล่อขึ้นรูปด้วยแรงดันแทนการตัดเฉือนด้วยเครื่อง CNC?

การหล่อขึ้นรูปด้วยแรงดัน (Die casting) เหมาะสำหรับการผลิตชิ้นส่วนประมาณ 10,000 ชิ้นต่อปี ต้นทุนการผลิตแม่พิมพ์อยู่ที่ 15,000 ถึงกว่า 200,000 ดอลลาร์ แต่ต้นทุนต่อชิ้นจะลดลงอย่างรวดเร็ว ค่าความคลาดเคลื่อนอยู่ที่ประมาณ ±0.1 มม. และแทบไม่ต้องมีการตกแต่งเพิ่มเติม สำหรับปริมาณการผลิตที่ต่ำกว่านั้น การใช้เครื่องจักร CNC จะมีราคาถูกกว่าและช่วยให้คุณสามารถเปลี่ยนแปลงการออกแบบได้โดยไม่ต้องสร้างแม่พิมพ์ใหม่

การใช้คาร์บอนไฟเบอร์สำหรับข้อต่อแขนหุ่นยนต์นั้นคุ้มค่ากับราคาหรือไม่?

ขึ้นอยู่กับผลตอบแทน พลาสติกเสริมใยคาร์บอนมีกำลังรับแรงจำเพาะสูงกว่าอะลูมิเนียม 3 ถึง 8 เท่า ต้นแบบไฮบริด CFRP/อะลูมิเนียมชิ้นหนึ่งช่วยลดน้ำหนักลงได้ถึง 24.32% ความสามารถในการรับน้ำหนักที่เพิ่มขึ้นนี้มักจะคุ้มค่ากับราคาสำหรับแขนกลความเร็วสูงและหุ่นยนต์ร่วมปฏิบัติงาน (cobots) ซึ่งแรงเฉื่อยที่ต่ำกว่าหมายถึงการเคลื่อนไหวที่เร็วขึ้นและปลอดภัยยิ่งขึ้น

พื้นผิวของที่นั่งแบริ่งควรมีลักษณะอย่างไร?

พื้นผิวของฐานรองตลับลูกปืนควรมีความเรียบผิวระหว่าง 0.4 ถึง 0.8 ไมโครเมตร พื้นผิวที่หยาบกว่าจะเพิ่มแรงเสียดทานและลดอายุการใช้งานของตลับลูกปืน พื้นผิวสำหรับการซีลก็ต้องการการดูแลเช่นเดียวกัน เครื่องวัดความเรียบผิวจะตรวจสอบค่าเหล่านี้ในระหว่างการผลิต เพื่อให้มั่นใจว่าทุกชุดการผลิตตรงตามข้อกำหนดในแบบร่าง

การชุบอะโนไดซ์แบบใดเหมาะสมที่สุดสำหรับรอยต่อ?

การชุบอะโนไดซ์แบบแข็งชนิดที่ 3 ให้ความต้านทานการสึกหรอที่ดีที่สุดสำหรับที่นั่งแบริ่งและส่วนต่อประสาน มีความแข็งเทียบเท่า 60-70 HRC โดยมีชั้นเคลือบหนา 25 ถึง 150 ไมครอน การชุบอะโนไดซ์แบบซัลฟิวริกชนิดที่ 2 เหมาะสำหรับชิ้นส่วนอลูมิเนียมทั่วไป ขนาดสุดท้ายจะใช้ได้หลังจากเคลือบแล้ว ดังนั้นควรวางแผนเผื่อขนาดไว้ล่วงหน้า

ฉันควรเลือกวัสดุสำหรับแขนหุ่นยนต์ที่ใช้กับอาหารได้อย่างไร?

เลือกใช้สแตนเลส 316L ที่มีมาตรฐาน IP69K พื้นผิวควรมีค่า Ra ≤ 0.8 µm ในบริเวณที่สัมผัสกับอาหาร หลีกเลี่ยงเกลียวที่เปิดโล่ง รูตัน และขอบที่อาจเกิดการขังน้ำได้ หลักเกณฑ์ EHEDG Guideline 62 ครอบคลุมกฎการออกแบบ และผลิตภัณฑ์ HM ของ KUKA ก็ปฏิบัติตามหลักเกณฑ์เหล่านี้สำหรับการสัมผัสอาหารโดยตรง

ผู้ผลิตชิ้นส่วนแขนหุ่นยนต์ควรมีใบรับรองอะไรบ้าง?

มองหามาตรฐาน ISO 9001:2015 เป็นมาตรฐานพื้นฐาน สำหรับหุ่นยนต์ทางการแพทย์นั้นต้องการมาตรฐาน ISO 13485:2016 ซึ่งเพิ่มการตรวจสอบย้อนกลับของล็อตการผลิตไปถึงหมายเลขล็อตการผลิตและดัชนีความสามารถอย่างน้อย 1.33 ในมิติที่สำคัญ ขอเอกสารการตรวจสอบชิ้นงานตัวอย่างแรกและรายงาน CMM ก่อนที่จะตัดสินใจเริ่มการผลิต