Какво е SCARA робот? Кратко въведение

SCARA робот означава роботно рамо със селективно съответствие (Selective Compliance Assembly Robot Arm). SCARA роботите имат специален дизайн на рамото. Този дизайн им помага да се движат бързо и точно от едната страна на другата. Много индустрии използват... SCARA роботиКомпаниите за електроника и автомобили ги използват за монтаж и опаковане. Азиатско-тихоокеанският регион използва най-много роботи SCARA.

Основи на роботите SCARA

Какво е SCARA робот

A SCARA робот е вид индустриален робот. Създаден е за задачи, които трябва да бъдат бързи и много точни. ISO 8373 гласи, че SCARA роботът има две въртящи се съединения. Тези съединения са разположени една до друга и му позволяват да се движи в една равна зона. Този дизайн позволява на робота да се огъва настрани, но да остава неподвижен нагоре и надолу. SCARA роботите са чудесни за вземане и поставяне, сглобяване и опаковане. Те могат да местят неща бързо и внимателно. Ето защо заводите за електроника и автомобили ги използват много.

Акроним и история на SCARA

SCARA е съкращение от „Selective Compliance Arm for Robotic Assembly“ (Рамо за селективно съответствие за роботизирано сглобяване). Това име започва да се използва в края на 1970-те години на миналия век. През 1979 г. Sankyo и IBM произвеждат първите SCARA роботи. Тези роботи са произведени в университета Яманаши в Япония. Това е голяма промяна за SCARA роботите във фабриките. Фабриките скоро използват SCARA роботи за обработка на пластини при производството на полупроводници. Това поставя ново правило за бързина и точност.

Дизайн и движение

Роботите SCARA имат специална форма на рамото. Рамото има две основни стави, които се въртят около линии нагоре и надолу. Това осигурява на робота кръгло работно пространство. Дизайнът позволява на робота да се движи бързо и внимателно в равна повърхност. Частта нагоре и надолу остава твърда за добри вертикални движения. Това специално огъване позволява на роботите SCARA да работят плавно и бързо. Таблицата по-долу показва как роботите SCARA се различават от другите роботи:

Характеристика/аспект	SCARA роботи	Картезиански роботи	Съчленени роботи
Съвместна конфигурация	Въртене на раменните и лакътните стави	Линейни задвижващи механизми (X, Y, Z)	Множество ротационни съединения
Оси на движение	X, Y, Z, плюс въртене	Линейно по X, Y, Z	Сложни 3D движения
Твърдост	Твърд вертикално, гъвкав хоризонтално	Висока твърдост	Гъвкав, по-малко твърд
Работен плик	Кръгъл	Правоъгълен	Голям, сложен
Бързина и прецизност	Бързо, висока точност	висока точност	Подходящ за сложни задачи

SCARA роботи използват четири серво оси, за да им помогнат да се движат заедно. Това им помага да изпълняват една и съща работа отново и отново с внимание. Те са малки и бързи, така че се побират в тесни пространства и натоварени монтажни линии.

Как работи SCARA робот: Структура, оси и степени на свобода

SCARA роботът е четириосно индустриално роботно рамо, чиито две хоризонтални въртящи се съединения са подредени върху успоредни вертикални оси, което му придава селективно спазване: рамото е гъвкаво (податливо) в хоризонталната равнина XY и твърдо във вертикалната посока Z. SCARA е съкращение от Рамо на робот за сглобяване на селективно съответствие (наричано още „Селективно съчленено роботно рамо“). Дизайнът е разработен за първи път през 1978 г. от професор Хироши Макино в университета Яманаши в Япония; вижте кой е изобретил първия SCARA робот за пълната история.

Как работи SCARA робот

„Селективно съответствие“ е определящият принцип. Два последователно свързани сегмента на рамото се въртят около вертикална ос, така че централната точка на инструмента може да се завърти бързо и да се отмести настрани, за да постави детайла, докато вертикална сачмено-винтова система (пинолата) държи товара здраво срещу силата надолу. Типичният цикъл на вземане и поставяне се извършва в четири стъпки:

1. Ставите J1 и J2 се завъртат заедно, за да позиционират рамото над точката на избор в равнината XY.
2. Пинолата по оста Z се спуска и крайният ефектор захваща детайла.
3. Пинолата се прибира и J1/J2 се завъртат до точката на поставяне, докато китката J4 завърта детайла до желаната ориентация.
4. Оста Z се спуска, детайлът се освобождава и рамото се връща, за да започне следващия цикъл.

За по-задълбочен поглед върху движението и как то се сравнява с колаборативните роботи, вижте нашето Ръководство за принципа на работа на робота SCARA.

Степени на свобода (DOF) и именуване на оси

Стандартният SCARA робот има четири степени на свобода (4 степени на свобода), свързани с четири оси. Три оси задават позицията на инструмента по X, Y и Z, а четвъртата определя въртенето му около вертикалната ос; рамото не може да се накланя или търкаля и точно това ограничение го прави бърз. Вертикалната ос се нарича Z-ос защото движи инструмента право нагоре и надолу по посока Z на декартова координатна система, съответстваща на оста на височина, използвана в машинните инструменти и CNC системите. Четирите оси и техните движения са:

Ос / Детайл	Тип движение	Типичен обхват	функция
J1 – Базова / раменна става	Ротационен	±120° до ±140°	Завърта цялото рамо около основата, за да зададе първата XY координата.
J2 – Връзка / лакътна става	Ротационен	±140° до ±150°	Завърта предмишницата, за да достигне точната точка XY вътре в кръговата работна обвивка.
Z-ос – пинола / сферично-винтова система	Линеен	Ход 100–400 мм	Повдига и спуска крайния ефектор; носи вертикалното натоварване с висока твърдост.
J4 – Китка в края на ръката (тета / Т-ос)	Ротационен	± 360 °	Завърта крайния ефектор, за да ориентира захванатата част.

Тази четириосна конфигурация е причината, поради която SCARA роботът осигурява повторяемост от ±0.01–0.025 мм при равнинна работа, като същевременно е по-бърз и по-евтин от шестосно рамо. Когато дадена задача изисква пълна пространствена ориентация – накланяне, ъглови подходи или сложни 3D траектории – шестосен робот с 6 степени на свобода е по-подходящ; нашето ръководство за Разлики между декартови, шестосни и SCARA роботи обяснява кога да изберете всеки от тях.

SCARA роботи в индустрията

Приложения на роботите SCARA

Роботите SCARA са важни в много индустрии. Те са бързи и много точни. Тези роботи изпълняват задачи, които трябва да се извършват по един и същи начин всеки път. Ето някои основни начини, по които се използват:

• Изберете и поставете: Роботите SCARA преместват малки части бързо и внимателно. Те помагат за сглобяването на електроника.

• Обслужване на машини: Те поставят части в машините и ги изваждат. Това прави работата по-бърза.

• Опаковка: Тези роботи бързо поставят нещата в кутии или контейнери.

• инспекция: SCARA роботите проверяват дали продуктите са в добро състояние, използвайки камери и сензори.

Други индустрии също използват SCARA роботи за специални задачи:

Промишлено приложение	Типични изпълнявани задачи
Микроавтоматизация във фармацевтиката	Преместване на малки части при производството и изследванията на лекарства; работа с части по-малки от 1 мм
Хранително-вкусова промишленост	Обработка и опаковане на храни; използване на безопасни материали и лесно почистване
Помощ при 3D печат	Помагане с 3D печат; поставяне на материали; довършителни работи
Лабораторна автоматизация	Подготовка на проби, поддържане на чистота и работа с лабораторни компютри
Автоматизация на търговията на дребно	Работа с артикули във вендинг машини или малки складове; използване на разпознаване на обекти

SCARA роботите помагат и в производството на батерии, преместването на стоки, науките за живота и машините. Например, една фабрика подобри своята сензорна линия, като използва SCARA робот с портален робот. Това произведе повече продукти и спести място. Това показва как SCARA роботите помагат за гъвкавостта на работните зони.

Предимства на роботите SCARA

Роботите SCARA имат много предимства пред другите роботизирани рамена. Формата им позволява да се движат бързо и да бъдат много прецизни, най-вече за задачи отстрани настрани. Ето някои основни предимства:

• Роботите SCARA са чудесни за бързи, повтарящи се задачи с висока точност.

• Дизайнът на рамото им ги прави по-бързи за изпълнение на задачи, така че са подходящи за бързо вземане и поставяне.

• Те остават бързи дори когато повдигат по-тежки предмети, за разлика от някои други роботи.

• Роботите SCARA са малки, така че спестяват място и струват по-малко за настройка.

• Те имат вътрешни двигатели и контролери, така че са лесни за инсталиране и се нуждаят от по-малко окабеляване.

• Те са лесни за програмиране и свързване, често с plug-and-play.

• Роботите SCARA се нуждаят от по-малко ремонт, защото имат по-малко движещи се части, което спестява пари.

• Високата им точност помага за контрол на качеството и намаляване на отпадъците.

SCARA роботи да помогнат на компаниите да харчат по-малко, като се нуждаят от по-малко работници и ускоряване на работата. Те също така правят работата по-безопасна, като извършват опасна работа.

В реалния живот компаниите, които произвеждат електроника и автомобили, са отбелязали големи подобрения. Например, EVS3-400 SCARA робот помага за опаковане и преместване на крехки електронни части. Това прави работата по-точна и бърза.

Ограничения на роботите SCARA

SCARA роботите са силни, но имат някои слаби страни:

• Роботите SCARA са малки и не достигат далеч, така че работната им зона е ограничена.

• Полезният товар е ограничен от номиналната стойност на производителя, а не от емпирично правило. Номиналната стойност в информационния лист е максималната маса, която производителят сертифицира при посочените условия, и тя трябва да покрива крайния ефектор и детайла заедно - рамо с номинално тегло 6 кг носи най-много 6 кг, не повече. Изместването на центъра на тежестта спрямо фланеца и инерционният момент на товара допълнително намаляват използваемата стойност; превишаването на допустимата инерция води до по-ниска скорост и ускорение, дори когато самата маса е в рамките на допустимия диапазон.

• Движението е предимно хоризонтално: вертикалният (Z) ход е кратък в сравнение с хоризонталния обхват, така че високото подреждане, дълбокото вмъкване или работата на няколко нива на височина може да излезе извън допустимите граници.

• Те не са толкова гъвкави, колкото 6-осните роботи, така че не могат да извършват много трудни или големи задачи.

Роботите SCARA са най-подходящи за бърза и внимателна работа с малки части в тесни пространства. Те не са най-подходящи за работа, която изисква много движение или повдигане на тежки предмети.

Избор на SCARA робот

Изборът на правилния робот SCARA означава да се помисли за някои ключови неща. Ето няколко съвета:

• Полезен товар и обхват: Сумирайте крайния ефектор и детайла, след което сравнете общата сума с номиналния полезен товар на производителя — и проверете допустимия момент на инерция и допустимото отместване на центъра на тежестта при скоростта, с която възнамерявате да работите, а не само основната стойност. Обхватът трябва да покрива всяка точка на вземане и поставяне, включително приспособления и буфери.

• Прецизност и точност: Изберете робот, който е достатъчно прецизен за вашата работа, например в електрониката или медицината.

• Скорост и време на цикъла: Помислете колко бързо трябва да работи роботът, за да постигне целите ви.

• Ефективност на разходите: Изберете робот, който отговаря на вашия бюджет и нужди.

• Лесна интеграция и програмиране: Намерете роботи, които са лесни за настройване и използване.

• Метод на монтиране: Монтажът на маса/под, стена и обърнат (таван) монтаж не са взаимозаменяеми — уверете се, че моделът е предназначен за необходимата ви ориентация и че пейката или рамката, върху която е поставен, е достатъчно твърда за ускорението, което планирате да бягате.

• Вертикален (Z) ход и перо: Проверете хода по Z спрямо най-високото ви захващане и най-дълбокото вмъкване, включително дължината на захващащото устройство и височината на приспособлението или тавата, и проверете допустимата сила на натиск надолу и диапазона на въртене (θ) на пинолата.

• Околна среда и защита: температура и влажност на околната среда, степен на защита IP или за чисти помещения, изисквания за електростатично разреждане (ESD) и наличие на маслена мъгла, охлаждаща течност, прах или измиване. Класът на защита трябва да се избере за реалната линейна среда, а не за номиналната.

• Контроли и интерфейси: броя на цифровите и аналоговите входно-изходни данни, протокола fieldbus или Ethernet, който вашият PLC и линеен контролер използват, интерфейса за зрение и работния процес за калибриране, както и средата за програмиране и обучение, която вашият екип ще трябва да поддържа.

фактор	Обяснение
Полезен товар	Номиналният полезен товар трябва да покрива детайла и инструмента заедно, с резерв за отместване на центъра на тежестта и инерция. Стойността на производителя е таван, а не отправна точка.
Скорост	Роботите SCARA са едни от най-бързите, което е добре за бърза работа.
следа	Роботите SCARA обикновено са по-малки от другите роботи със същия обхват.
Повторяемост	За задачи като електрониката е необходима висока точност по XY.
произнасяне	Роботите SCARA имат 4 оси, подходящи за вземане и поставяне, сглобяване и разтоварване на материали.
Работен плик	Обхватът на робота трябва да покрива всички точки в работната зона.

От страна на доставчика, линията EVS SCARA е 4-осна и попада в класа на полезен товар 3–20 кг с размах на рамената 400–1000 мм, насочена към 3C монтаж и обработка на материали. По-широката линия на EVST гама от индустриални роботи покрива пълния спектър от полезни товари от колаборативни модели до тежкотоварни рамена, но това е различен продуктов клас и не трябва да се тълкува като SCARA възможности. Повторяемостта, максималната скорост и допустимата инерция са специфични за модела и са посочени в информационния лист — поискайте информационния лист на модела, който действително сравнявате, и сравнете подобни с подобни.

Цена и тенденции

Ценообразуването на SCARA се определя от класа на полезния товар, обхвата, класа на защита, опциите за контролер и зрение, както и от степента на интеграция около робота. Диапазоните по-долу са индикативни пазарни диапазони само за бюджетиране — не са оферти и не са обвързани с никоя марка. Точната цена зависи от полезния товар, обхвата и конфигурацията и се потвърждава за всяка конфигурация от Продажби на EVST.

Ниво на модела	Типичен ценови диапазон	Характеристики на полезния товар и обхвата	Типична конфигурация
Влизане ниво	$ 10,000 - $ 40,000	Прости задачи, без голямо тегло или обхват	Основно „вземи и постави“ или просто сглобяване; стандартен контролер, ограничени входове/изходи и малко опции
Среден клас	$ 40,000 - $ 60,000	Може да повдига повече, да върши по-тежки задачи	По-добра повторяемост, по-висока скорост, повече I/O и fieldbus опции
Висок клас	$ 60,000 +	Интелигентно управление, по-добри сензори	Използва се в много прецизни задачи; има системи за зрение и интелигентни сензори
Употребявани роботи	30-50% по-евтино от новото	Зависи от състоянието и гаранцията	По-евтино, но може да няма нова технология или гаранция

Отчетената възвръщаемост на инвестицията за SCARA клетка обикновено е в диапазона от 6 до 18 месеца, но тази цифра е изцяло функция на режима на смени, разходите за труд, времето на цикъла и използването на линията — изградете аргумента си въз основа на собственото време на цикъла и броя на персонала, а не на публикувана средна стойност.

SCARA роботите стават все по-умни и по-лесни за употреба. Новите тенденции включват:

• Изкуствен интелект за по-трудни задачи и по-добро зрение.

• Машинно обучение за роботи, за да правят самостоятелни избори.

• По-добри системи за зрение, за да виждате частите и да планирате движенията.

• Модулни дизайни за лесна промяна на настройките.

• По-добра безопасност за хората, работещи с роботи.

• Роботика с отворен код за по-лесно програмиране и настройка.

Публикуваните прогнози сочат продължаващ растеж за роботите SCARA, като често цитираните цифри се променят от около 10 милиарда долара през 2024 г. до над 16 милиарда долара до 2030 г. Прогнозите се различават значително по отношение на дефиницията на сегмента и методологията, така че проверете какво всъщност брои даден доклад, преди да използвате неговото число в бизнес казус.

Роботите SCARA са бързи и много точни. Те могат да изпълняват и много различни задачи. Това помага на компаниите да работят по-добре и да правят по-малко грешки. Избор на правилния SCARA робот е важен за добрите резултати.

 

Често задавани въпроси

Какво означава съкращението SCARA?

SCARA е съкращение от Selective Compliance Assembly Robot Arm (роботно рамо за селективно сглобяване, също така Selective Compliance Articulated Robot Arm). Името описва ключовата му характеристика: то е гъвкаво в хоризонталната равнина, но твърдо вертикално, което е подходящо за бърз монтаж и поставяне.

За какво се използва SCARA робот?

Роботите SCARA се отличават с високоскоростно вземане и поставяне, сглобяване, опаковане и палетизиране на леки части, особено в електрониката и потребителските стоки, където хоризонталната скорост и вертикалната твърдост са точно това, от което се нуждае задачата.

Колко оси има един SCARA робот?

Повечето SCARA роботи имат четири оси: две въртящи се съединения, които движат рамото в хоризонталната равнина XY, една вертикална ос Z и въртяща се китка. Това четириосно разположение е това, което прави SCARA роботите бързи и прецизни за равнинни задачи.

Каква е разликата между SCARA и 6-осен робот?

SCARA има четири оси и се движи предимно в хоризонтална равнина с много висока скорост, докато 6-осен робот може да достигне почти всяка ориентация в 3D, но е по-бавен при плоскостно вземане и поставяне. SCARA печели по отношение на скорост и цена при равнинна работа; вижте нашите сравнение на декартови, шестосни и SCARA роботи.

Колко струва един SCARA робот?

Корпусите на роботите SCARA обикновено започват с по-ниски цени от шестосните рамена, като разходите за внедряване се увеличават след добавяне на инструментална екипировка и интеграция. За пълна разбивка на цените на роботите вижте нашата ръководство за цени на роботизирана ръка.

Разгледайте серията роботи SCARA

• Как работи робот SCARA: принцип на работа спрямо коботи
• SCARA срещу декартови и шестосни роботи
• Как да изберем SCARA робот
• Използване на евтин SCARA робот за вземане и поставяне
• Приложения на SCARA роботи по индустрия
• Топ 10 производители на роботи SCARA през 2026 г.
• Кой е изобретил първия SCARA робот