TOPlist
facebook google+ linkedin youtube
header-print
Sekce

Novinky

Rozdíly mezi kartezskými, šestiosými a SCARA roboty - 2. díl

26.04. 2014by Admin E-konstruktér

Který typ robotu je pro vás nejvhodnější?

     Při výběru vhodného typu robotu je nezbytné, abyste nejprve vyhodnotili, jaké máte požadavky na jeho využití. Začněte s definováním zatížení, orientace pohybů, rychlosti, pracovní vzdálenosti, přesnosti, prostředím a pracovním cyklem. Těmto parametrům se v angličtině souhrnně říká LOSTPED parametry .

1. Zatížení

Nosnost robotu (uváděná výrobcem) musí přesahovat váhu celkové zátěže, a to včetně případných nástrojů uchycených na konci robotického ramene. Ramena SCARA a šestiosé roboty jsou omezeny tím, že břemena nosí na konci svých ramen. Třeba v případě výroby ložisek o váze 100 kg a více dokáží takováto břemena unést pouze ty nejvýkonnější z ramen SCARA a šestiosých robotů. V případě kartezských robotů však není problém takovouto váhu unést, vzhledem k tomu, že váha břemene spočívá na celé jejich struktuře i ložiscích po celou dobu manipulace, a to při jakémkoli směru pohybu.

Problém je, že i v případě, kdy je těžké břemeno v limitu nosnosti, může docházet ke zhoršování přesnosti robotů. Například opakované zdvihání a umísťování nákladu o váze 50 kg je pod limitem nosnosti jak kartezských robotů, tak i ramen SCARA. U běžných ramen SCARA se ovšem již jedná o horní hranici a bude tedy nezbytné pořídit si nákladnější ovladače a příslušné díly, aby se robot dokázal vyrovnat s točivým momentem. Běžná ramena SCARA navíc dokáží umísťovat těžká břemena s přesností na 0,1 mm, ovšem vysoká zátěž vychyluje rameno a snižuje jeho schopnost umísťovat zátěž trvale v rozmezí této odchylky. Kartezské roboty s aktuátory s kuličkovým šroubem a podpěrnými ložisky umístěnými ve vhodných rozestupech dokáží opakovaně umísťovat břemena o váze 50 kg a více s přesností na 10µm.

2. Orientace

je dána tím, jak je robot připevněn a v jakém směru umísťuje součástky nebo výrobky, které přenáší. Cílem je vybrat robot tak, aby plocha, kterou zabírá, korespondovala s pracovním prostorem. Pokud podstavce robotů SCARA nebo šestiosých robotů (ať už připevněných k podlaze nebo zavěšených) znamenají překážku, pak nejsou nejvhodnější volbou. Pokud požadujete pohyb pouze po několika málo osách, pak lze využít menší kartezské roboty, které lze upevnit na konstrukci nad zem tak, aby nepřekážely. Ovšem v případě, kdy požadujete provádění komplikovanějších úkonů nebo pohyb jednotlivých částí po čtyřech či více osách, nosná konstrukce pro kartezské roboty by mohla působit až příliš mnoho komplikací a bývá tak často vhodnější využít malý SCARA robot, který si často postačí s plochou do 200 mm2 a upevněním pomocí čtyř šroubů na podstavec.

Dalším hlediskem je orientace jednotlivých dílů. Části robotů SCARA a šestiosé roboty se dokáží otáčet kolem své osy, což skýtá tu výhodu, že můžete jednotlivé součástky nebo nástroje, kterými je manipulováno, uvádět do různých úhlů a pozic. Aby bylo dosaženo podobné flexibility i s kartezskými roboty, jsou vybaveny speciálními prvky, kterým se říká pohybové moduly a dokáží pohybovat s nákladem o lehké váze také po ose Z. Pohybové moduly zpravidla využívají tlačnou vzpěru s kuličkovým vřetenem, pomocí kterého dokáže robot pohybovat součástkami nebo nástroji po ose Z a lze ho tak využít při přepravě, zdvihání a následném umísťování předmětů nebo jako zásobovač. Kartezské roboty mohou být rovněž vybaveny rotačními aktuátory, díky čemuž se rozšiřují jejich „pohybové" schopnosti.

3. Rychlost a vzdálenost

Vedle údajů o nosnosti robotů uvádějí výrobci ve svých katalozích také údaje o rychlosti. Hlavním aspektem při vybírání vhodných robotů pro zdvih a přenášení předmětů, je jejich zrychlení na určitou vzdálenost. Kartezské roboty dosahují zrychlení 5 m/s i více a mohou se tak v tomto ohledu směle měřit se SCARA i šestiosými roboty.

Kartezské roboty jsou také vhodnou volbou tam, kde je zapotřebí, aby docházelo k přepravě předmětů na větší vzdálenost – konstruktéři je totiž mohou snadno a rychle upravovat a nastavovat pomocí až 20 metrů dlouhých modulů. Rychlost a vzdálenost lze dále upravovat dle požadavků výběrem pásu, lineárního motoru nebo aktuátoru s kuličkovým vřetenem. Oproti tomu se kloubová ramena obvykle vyrábějí s přednastaveným dosahem, např. 500 mm.

4. Přesnost

Roboty SCARA a šestiosé roboty mají předdefinovanou třídu přesnosti, díky čemuž je snadné určit opakovatelnost jejich pohybů. Po jejich zakoupení však již nemají konstruktéři žádnou možnost, jak tuto úroveň přesnosti změnit. Kartezské neboli portálové roboty mohou koncoví uživatelé upgradovat na nejrůznější úrovně přesnosti výměnou jejich aktuátorů, a to až na 10 µm, pomocí kuličkového vřetene. Pro nastavení nižší úrovně přesnosti a tím snížení nákladů, mohou koncoví uživatelé přejít na pneumatický nebo pásový pohon a jiný typ aktuátoru s přesností -0.1 mm.

Přesnost je klíčovým aspektem u mnoha různých použití, jaké je např. obrábění nástrojů. Kartezské roboty vyžadují lepší mechanické součástky jako jsou s vysokou přesností vyrobené pojezdové desky s aktuátory s kuličkovými vřeteny. Tam, kde roboty SCARA a šestiosá robotická ramena nedokáží udržet přesnost z důvodu vychylování ramene, zvažte, zda nebude vhodnější použít kartezský robot s vysoce přesnými lineárními ložisky. Rozestupy v ložiscích minimalizují vychylování, takže se koncový efektor dostane do určené pozice s vyšší přesností.

Přestože jsou pro situace, kde postačuje malý dosah robotů, upřednostňovány roboty SCARA nebo šestiosé roboty, někdy může být i v takových případech nevyhnutelné použít komplexnější typ robotu za vyšší cenu. Jedním z příkladů, kdy jsou kartezské roboty výkonnější, je vysokoobjemová výroba pipet pro zdravotnictví. Zde musí robot vyzvedávat pipety z forem a ukládat je do roštu, který je automaticky transportován pomocným strojem. Roboty SCARA a šestiosé roboty jsou v tomto případě také použitelné, jelikož přesnost na 0,1 mm je dostačující. Vychylování ovšem působí problém tam, kde roboty zacházejí s pipetkami menšími než 3 mm. K tomu je zapotřebí přičíst nedostatek prostoru pro podstavec, což při výběru opět zvýhodňuje portálové roboty.

5. Prostředí

Dva faktory, podle kterých lze v tomto ohledu stanovit, který robot je pro vaše využití nejvhodnější, je samotné prostředí, ve kterém má robot pracovat a rizika, která toto prostředí skýtá. Třetí aspekt, a sice, zda bude robot umístěn do čistého prostředí, je zcela irelevantní, jelikož všechny typy robotů jsou vyráběny výhradně pro čistá a ničím nezamořená prostředí.

Podstavce robotů SCARA a šestiosých robotů bývají většinou kompaktní, což oceníte tam, kde disponujete jen omezenou podlahovou plochou. To se samozřejmě nevztahuje na případy, kdy bude robot instalován jako závěsný na podpůrnou konstrukci nebo na zeď. Oproti tomu tam, kde se může vyskytnout mechanická překážka v pohybu robota, např. když musí sahat pro součástky dovnitř krabic a vytahovat je z nich ven, bývají zpravidla nejvhodnější šestiosá ramena. Šestiosé roboty jsou většinou dražší než kartezské, tyto vyšší pořizovací náklady jsou ale ospravedlnitelné, pokud neexistuje žádný další způsob, jak požadovanou operaci provést bez komplikovaných pohybových sekvencí.

Faktory prostředí jako je prach a špína mají také vliv na volbu vhodného robota. Harmonikové manžety lze nasadit na kloubová spojení robotů SCARA i šestiosých robotů, stejně jako různé druhy těsnění mohou chránit aktuátory osy Z. V čistém prostředí, kde se používá proplachování vzduchem, karterzské roboty konstruktérům umožňují připojení lineárních aktuátorů třídy IP 65, které minimalizují vstup vody a prachu. Vysoce účinná těsnění navíc dokáží ochránit mnoho konstrukčních dílců na jednotlivých osách.

6. Pracovní cyklus

Jedná se o čas, jaký trvá provedení jednoho pracovního cyklu. Roboty, které jsou v permanentním provozu (jako např. při HTS – vysokoprůtočném screeningu a výrobě farmak) dosáhnou konce své životnosti dříve než ty, které jsou v provozu pouze osm hodin denně, pět dní v týdnu. Je dobré mít tato hlediska na paměti již při výběru a pořídit si roboty, které mají dlouhé intervaly mazání a nízké požadavky na údržbu. Předejdete tak brzkému zhoršení jejich funkčnosti.

Při výběru vhodného typu robotu je nezbytné, abyste nejprve vyhodnotili, jaké máte požadavky na jeho využití. Začněte s definováním zatížení, orientace pohybů, rychlosti, pracovní vzdálenosti, přesnosti, prostředím a pracovním cyklem. Těmto parametrům se v angličtině souhrnně říká LOSTPED parametry .

 

předchozí díl

další díl: Programování robotů a ovládací prvky

MOŽNÉ PŘÍČINY PŘEHŘÍVÁNÍ PŘEVODOVEK

ZAMYŠLENÍ NA TÉMA „ZTRACENÉHO POHYBU" - VŮLE

KDE POUŽÍT ELEKTROPOHON S OZUBENÝM ŘEMENEM?


zdroj: machinedesign.com

 

hodnocení

Diskuze

Newsletter

Chcete dostávat novinky emailem?