PCE集团的机器人技术入门指南

当您想到自动化时,您的思想可能会自动偏向于机器人技术及其对重复过程的巨大影响。机器人已成为该行业的支柱,并将在未来几代人中不断突破可能性的界限。

它们代表了自动化的一个非常明显的方面,通常以隐喻的意义使用。 “机器人”一词本身涵盖了广泛的硬件;本文的目的是阐明机器人的类型,用途和优势。

多轴

在媒体上看到的最常见的机器人类型是“ 6轴”铰接式机器人,很可能是通过展示大量的机器人来组装的,这些机器人可以在装配厂组装车辆。无疑,这是机器人最常见,最灵活的例子;但是,其他人可以拥有同样有用的功能:

虽然某些类型的机器人可以具有更窄的应用范围,但所有机器人都倾向于用相似的术语来定义。这是基于诸如工作区域中的负载能力,速度,精度,关节性和人员交互等功能的 (安全).

通常情况下,无处不在的铰接式机器人具有广泛的功能,从能够在300mm范围内移动不到1kg的小型机器人到能够提升的大型变体。>2吨,接近5米。为了获得更大的灵活性,可将铰接式机器人安装在第七条线性轴上。伺服控制的线性轴可提供额外的工作区域或范围,有时可指定更小容量的机器人。

六轴是指机器人手臂可以达到的运动程度。在这种情况下,它是指安装在手臂末端的工具在“ X”,“ Y”和“ Z”平面上的运动以及“俯仰”,“侧倾”和“偏航”运动(通常称为“末端”)。臂工具[EOAT])。控制器将这些轴的运动合并或内插在一起的能力构成了在许多应用中看到的灵活性的基础。

通常,由于在全球范围内制造的数量众多,因此铰接式机器人在“现成”范围内最具成本效益。它们的价格已大幅下降,使其成为更多自动化项目的诱人选择。应当指出的是,除非应用程序非常简单,否则大多数电池应进行专业设计和安装以实现最大效率。

近年来,针对高端医疗的特定产品的范围已大大增加&食品制造领域,外壳光滑,轴承密封,可冲洗。这些结合了经久耐用的喷漆,焊接和码垛特别设计的版本。

安全注意事项

无论类型如何,所有机器人安装都需要评估人员接触和与机器人或过程接触可能造成的伤害。防护装置通常是带有联锁检修门的坚固的系统围栏。在正常使用中,机器人将以执行单元输出所需的加速度和速度运行。当联锁门打开时,通过控制面板上的受控停止按钮或紧急停止按钮(E-Stop),机器人将停止其操作并释放剩余能量,从而确保安全进入。

根据安装情况,除固定的物理围栏外,还可以采用其他防护方法。光线较轻的防护装置或窗帘,允许非门禁的访问,通过E-Stop停止机器,或者使单元进入更安全的操作模式,以安全的速度移动或在光束破裂时限制运动。挡光板还允许较大的产品离开工作区域而不会造成周期中断,同时仍然防止进入,例如来自码垛单元的装满的货盘。

常用的其他安全系统是压力垫和区域扫描仪。压力垫是直接作用的,可以检测人员何时进入安全区域。区域扫描仪可以具有二进制响应或可以区域编程。在分区编程的情况下,随着人员靠近操作的距离,可以触发机器人减速并最终停止。单元中通常会使用几种保护模式,具体取决于操作的类型以及正常操作期间需要进行哪些交互。

程式设计

协作机器人或协作机器人 至少在网上的“英寸英寸”范围内,对自动化产生了巨大影响。

人们通常将其理解为促进人机之间的“安全协同”,但实际情况则更为复杂。简而言之,Cobot是经过特别改装的小容量铰接式机器人,该机器人配置了附加的安全系统和特殊的程序设计,可以在没有人员保护的情况下直接在人员身边进行操作。

一些专门设计的Cobot带有用户友好的平板电脑编程和可下载的应用程序。这些是实验室,教学和轻型操作环境的理想选择。应该注意的是,没有机器人是完全安全的,并且应该根据已知的安全标准仔细评估所有应用,以判断需要什么级别的安全系统。

尽管大多数Cobot只能以“安全速度”运行,但是很明显,如果机器人正在使用加工刀,则加工区域根本就不会安全!同样,某些Cobot可以以高于“安全”的速度运行,这意味着需要附加的安全系统。这就是说,以最普遍接受的形式,“协作机器人”可以与安全的人并肩工作,只要它以正确的校准速度运行(与所移动物品的安全性成正比)。

合作机器人遵循多种安全原则,但通常会使用一种形式的力反馈到控制系统。如果机器人从A-B移出时碰到了意外的东西(例如有人),则将检测到驱动轴上的意外力升高。这将立即使Cobot停在其轨道上,并且需要清除障碍物并重新设置机器人。通常施加的力很低,只会造成小伤痕。

Cobot与区域扫描系统的集成(如上所述)可以提供更为灵活的过程,随着操作员的靠近(可能更换组件),Cobot会逐渐变慢。这使机器人可以在工作区域畅通的同时以更高的速度移动以提高生产率。

直到最近,协作机器人还是经过小型专门设计的,并不适合工业环境。快速发展已经看到了这种变化,大多数主要的铰接式机器人制造商都具有特定范围或特殊选项,可以使机器人以协作模式运行。这些机器人基于经过工业验证的轴承&驱动系统,因此应该能够承受更恶劣的工业环境。存在其他形式的安全保护措施,有些协作机器人使用敏感的“皮肤”来检测压力变化(通常是气动的),尽管这些不能保护所有机器人(特别是EOAT和产品),因此在一定程度上限制了安全性。

当Cobot吸引人的地方是与人工操作员一起在协作区域中使用时,以较低的速度进行重复性过程(复制同事);也许从传送带上捡起瓶子并包装到预先安装好的盒子里。 Cobots具有广泛的移动性,可以安装在可移动的底座(可容纳所有控件和电源系统)上,并可以从一项预先编程的任务转移到另一项;只需精确定位并选择适当的程序即可。

但是,每个任务必须有自己的安全评估,因为每个位置和任务都有特定的相关风险。

编程和调试工程师Lewis Groom
Lewis Groom编程和调试工程师

SCARA机器人

通常认为SCARA机器人比6轴机器人小,并且可以以更高的速度工作,并且总体上提高了精度。轴的限制是指,如果操作只是一个简单的拾取和放置过程(可能是从移动的传送带上拾取零件并使用合适的视觉跟踪系统包装它们),则不需要``倾斜''和``偏航''功能。

SCARA机器人可以从微型的高精度单元(用于组装小型医疗或电子组件),到能够拾取速度为>在正确的应用程序中每分钟120次拾取。

台达机器人

台达机器人是机器人产品线的最新成员。它们通常部署在倒置的位置,天花板安装到自动化单元或处理线中。它们通常具有3条``腿''和EOAT的中央旋转驱动器。这些机器人通常与视觉系统结合使用,该视觉系统可以实时跟踪被拣选的零件以及它们在输入传送带上的方向。

零件进入单元时将被查看,视觉系统将其在传送带上的位置和方向传达给上游Delta。传送带由伺服驱动,作为另一个轴以提供计算的线性速度分量,因此可以检测和适应速度的任何变化。控制器根据所有输入执行复杂的计算,以引导Delta机器人动态地``动态''拾取零件并将其置于指定的方向以进行后续操作,无论是用于后续拾取的阵列还是放在托盘上或用于食品的托盘中。

负载通常较低,通常是机器人的最大负载<8公斤,具有较高的加速力和较小的运动距离。与SCARA系统一样,零件可以像铰接式机器人一样旋转但不能倾斜或操纵。通常,仅适用于专业应用,需要高度复杂的编程并坚固的安装以抵消运动力。

Delta机器人非常快,某些单元可以在>每分钟180针,尽管最终速度取决于零件的重量,移动的距离以及是否有足够的零件可供选择!这些系统通常是连续使用三个或四个Delta机器人构建的,从而实现了惊人的处理速度。 EOAT的设计至关重要,因为拾取和释放的速度直接影响周期时间。许多Delta系统用于食品和制药加工行业,带有专门的EOAT,用于拾取具有挑战性的食品,波普达姆,煎饼,蛋糕,糖果等。

HS三角洲机器人Codian
HS三角洲机器人Codian

笛卡尔和龙门机器人

笛卡尔机器人和龙门机器人通常在特定的轴上运行以进行专门的处理。它们通常相对简单,具有成本效益并且运行迅速。用于许多过程中,包括用于注塑过程的脱模以及拾取和放置码垛和包装盒。笛卡尔可以根据精确的单元需求进行配置和构建(每个轴是一个单独的单元,可以选择其长度,速度和负载),并且可以通过控制PLC进行编程相对简单。笛卡尔系统可能非常大,并且可以将较大的有效载荷移动更大的距离,这对于标准的铰接式机器人来说是不切实际的。

取出机器人

外带机器人通常是指安装在特定生产设备上的机器人,零件将由机器人自动装卸。通常用于压力机和成型机,例如注塑成型。尽管这些可以是标准机器人的特殊配置版本,例如笛卡尔或铰接式机器人,但对于特定应用,可以使用专用设计。

对于非常快速的循环注塑成型应用(例如薄壁包装或眼模),其总处理时间不到3秒,机器人脱模所用的时间至关重要,每十分之一秒就会造成很大的变形数量损失。外带机器人通常是侧入式设计,具有单个或最多两个运动轴。

滑架驱动器可以是旋转伺服驱动的皮带轴,也可以是关键应用中的线性伺服电动机。响应性和加速度以及最小的移动质量都有助于增加低循环次数。在一个应用中,该单元每个周期注射成型八个小圆盘,整个周期包括成型机的运动;塑胶加工;零件冷却和机器人零件脱模总共花费了2秒钟。机器人的周期中断是<300ms.

这些机器人的改型已经用于称为模内贴标或IML的专业过程。在这里,装饰和打印的标签印在容器使用的塑料的薄版上,通常在人造黄油和冰淇淋容器等食品包装中看到。机器人在每个循环中都将一组完整的标签精确地加载到模具中,标签通过静电荷保持在适当的位置,同时将成品从模具的另一侧移出。的完整细胞周期<对于最薄的部分,4秒并不罕见。

外卖机器人手臂
外卖机器人手臂

洁净室和高级护理环境

某些应用程序要求机器人必须适合在洁净室中或在食物或其他关键环境附近使用。大多数供应商都有针对这些应用的专用范围。尽管它们以与标准机器人类似的方式进行编程和操作,但它们的价格很高,因此可以进行所需的升级。这些可能包括接头处的密封件升级;消除微粒/油/油脂逸出或杂物进入的可能性,并用最少的缝隙或壁架使外壳光滑,以防止灰尘和细菌聚集。尤其是在食品处理应用中,机器人需要承受蒸汽清洁和压力冲洗,而不会损失任何功能或轴承或电驱动器的性能下降。

对于无尘室,它们不仅必须能够轻松清洁并防止灰尘积聚,而且还不得从表面涂层上掉下任何颗粒。轴承电缆或系统的任何其他部分。

实验室自动化
实验室自动化

结论

因此,有了它,并不是所有的机器人都可以制造汽车或像CP3O一样是人类的机械人版本。这应该全面概述工业自动化中使用的主要类型的机器人,以及有关其优缺点的指南。正确指定和安装机器人后,机器人应具有长久的使用寿命,毫无疑问的效率和过程可重复性为众多生产环境带来了不可否认的优势。

我们的销售团队将随时为您提供帮助,帮助您迈出自动化的第一步。  立即联系PCE集团 讨论您的应用程序要求。 我们期待着成为您的自动化合作伙伴……。

PCE集团徽标
PCE集团
+44(0)1502 713287
网站
电子邮件

相关文章  维特曼机器人
伯乐机械广告