Melyek az ipari robotok különböző típusai

Forrás: Pinterest
Az ipari feladatok ellátása az idők során javuló átmeneteken ment keresztül. A tisztán kézi munkát durva szerszámokkal javították, amelyeket továbbfejlesztettek gépekké. Ennek ellenére az innováció egyre több új alternatívát, például robotokat eredményez.

Unimate volt a első robot sikeresen használható a gyártásban. George Devol találta fel az 50-es évek végén, és először a General Motors gyárában szerelték fel. Présöntéshez használták, és 12 láb sugarú körben mozoghatott. A használat előnyeinek szemtanújaként hamarosan több vállalat is meg akarta szerezni.

Azóta a szakértők folytatják a különböző robotok létrehozását, és új módszereket kutatnak a gyártásban való alkalmazásukra. Manapság sok olyan kifinomult beszállító létezik, mint például az EVS, amely képes innovatív és fejlett ipari robotkarok eladók.
Az alábbiakban áttekintjük a különböző típusú robotokat és azok jellemzőit.

Tartalomjegyzék

SCARA robotok

A SCARA robotok, amelyek a robotok mozgási tengelyein alapulnak, modernebbek ipari robotok kiválasztása és elhelyezése. Mindkettő ugyanazt a funkciót töltheti be, de a SCARA robotok könnyedén kiemelik a másikat.

A SCARA robot egy alapból áll, amely párhuzamos tengelyes elrendezésben kapcsolódik a robotkarhoz. A forgócsuklók biztosítják az XY síkban való megfelelést. Más szóval, a SCARA robot karja balról jobbra, valamint előre-hátra mozoghat. A Z-tengelyben azonban merev, így csak théta-tengelyen tud forogni.
A kialakítás 4 szabadsági fokozatot biztosít. Továbbá a kar hátrahajtható vagy kinyújtható. Ez egy olyan funkció, amely attól függően hasznos, hogy milyen hosszúságra van szükség az adott feladathoz.

A szoftverrel kapcsolatban SCARA robotok A feladatok automatizálására szolgálnak, de a vezérlő utasítására. A vezérlőfelület könnyen használható, és általában reagálnak a parancsokra.
Tekintettel arra, hogy kész megoldásként érkeznek, nincs szükség további programozásra.

Érvek

• A SCARA robotok nagyon gyorsak a kart a helyén tartó forgócsuklók által biztosított rugalmasság miatt

• Bár nem foglalnak el nagy helyet a feladataik végrehajtásához, a kar nagy területet fed le, miközben működik. Jelentős sugárban tudnak válogatni és elhelyezni

• Nagyon pontosak

• Nagy teherbírást képes kezelni

Hátrányok

• Csak sík felületre helyezve vagy ahhoz rögzítve működhetnek, így korlátozott elhelyezési rugalmasságot biztosítanak

• Dedikált vezérlő szükséges

ipari alkalmazások

A SCARA robot pick and drop képességei alkalmassá teszik a következőkre:

• palettázó

• Rakodógépek

• Összeszerelési funkciók

• Lézergravírozás megfelelő végkifejező segítségével

• Forrasztás

Delta robotok

Forrás: Pinterest
A Delta robotokat Reymond Clavel és egy kutatócsoport találta fel egy franciaországi főiskolán. Párhuzamos robotoknak is nevezik őket.

A Delta robot felépítése egy, a tetejére szerelt alapból áll, amely 3 motorral rendelkezik, amelyek meghajtják az alaphoz kapcsolódó karokat. A párhuzamos karok prizmás és forgó csuklókkal is rendelkeznek, amelyek nem általánosak más robotoknál. Ennek eredményeként mozoghat az X, Y tengelyeken, bár a legtöbb felhasználó testreszabja robotjait, hogy további tengelyeket adjon hozzá. A forgási vagy emelkedési tengely egyaránt elérhető módosítással, hogy bizonyos feladatokat teljesítsen.

Tekintettel arra, hogy a Delta robotokat gyakran használják a szállítószalagos rendszerek felszedésére és elhelyezésére, a programozás határozza meg hatékonyságukat. Kamerákkal is fel vannak szerelve, amelyek speciális szoftverrel együtt alkotják látórendszerüket. A látórendszer célja a jó és rossz termékek megkülönböztetése a szedés és válogatás során.

A megfelelő végkifejezőket általában a karokhoz rögzítik, de ezek speciális tervezési sémákat igényelnek. A karokra nehezedő bármilyen további súly csökkenti a nagy sebességű robotkarok teljesítményét, amelyet előnyben részesítenek. A tapadókorongok különösen népszerűek náluk.

Érvek

• Ők a leggyorsabbak, és még a SCARA-t is felülmúlják a kapufa teszten

• Nagy munkaterületen dolgozhat

• A fejlett szoftverek nagyon pontossá és hatékonysá teszik őket

Hátrányok

• Csak nagyon könnyű rakományt tud kezelni

• A nagy sebességű ismétlődő mozgások az alkatrészek kopásához és elhasználódásához vezetnek

• Drágák

ipari alkalmazások

• Repülésszimulátorok – ez egy továbbfejlesztett változatot tartalmaz, amely 6 további lineáris működtetőelemet és egy mozgatható alapot használ

• Gyógyszeripar

• Termékegységek válogatása
  

• Élelmiszer-csomagolás

• Kis erejű összeszerelési feladatok

Sarki robotok

Forrás: Pinterest
A sarki robot szerkezete egy alapból áll, amelyre egy kar van rögzítve. A kart csavaró csukló segítségével rögzítik. A hozzájuk tartozó munkaterület alakja miatt gömb alakú robotoknak is nevezik őket. Sok közös vonásuk van az Unimate-el, ami szintén gömb alakú volt.

A sarki robot karja meghosszabbítható, bár csak a gép körüli sugárra korlátozódik. Három tengelye van, amelyek az úgynevezett poláris koordináta-rendszert alkotják. Ez azt jelenti, hogy a robotkar által elérhető pontokat az határozza meg, hogy mekkora távolságot tud a robottalptól meghatározott szögben kinyújtani.

Érvek

• A kar az akadályok alá vagy fölé nyúlhat

• 360 fokos lefedettségük van

• Nagy munkaterületen dolgoznak

Hátrányok

• Sok felügyeletet és ellenőrzést igényelnek

• Gyenge pontosság

• Mozgásukat tekintve nem lennének ideálisak ismétlődő feladatokra

ipari alkalmazások

• Fröccsöntő

• Hegesztés

• Fröccsöntés

• Üvegtermékek kezelése

Hengeres robotok

Forrás: Pinterest
Egy hengeres roboton két fő rész található, a hengeres alaphoz egy forgó és egy lineáris működtető van rögzítve. Ők felelősek a függőleges és vízszintes mozgásokért, amelyeket a robotkar képes végrehajtani. A forgó tengely megkönnyíti a robot munkáját egy hengeres munkaterületen.

Továbbá a kar képes megnyúlni és visszahajtani a helyzetbe. Áramvonalas kialakítása lehetővé teszi, hogy olyan korlátozott helyen is dolgozhasson, ahol a terjedelmesebb karok nem férnek el. Másrészt a forgatás csak a függőleges tengely mentén lehetséges.

A hengeres robotok már összeszerelve érkeznek, így a telepítés során nem kell akadozni, kivéve, ha a testreszabás szükséges.

Érvek

• Képes kezelni a nehéz rakományokat

• 360 fokban nyúljanak maguk körül

• Nem foglalnak sok helyet a munkaterületükhöz képest

Hátrányok

• Korlátozott forgó mozgás

• Alacsony pontosság

• Nem olyan sokoldalúak, mint a többi elérhető opció.

ipari alkalmazások

• Öntödei és kovácsolási munkák

• Bevonat alkalmazása

• Fröccsöntő

• Be- és kirakodó gépek

• A laboratóriumi és a Biomed alkalmazások előnyben részesítik őket a kar mérete és elhelyezkedése miatt.

Descartes-i robotok

Forrás: Pinterest
Egy derékszögű robot 3 tengelye mind merőleges egymásra. A mozgásokat megkönnyítik:

• 3 prizmaszerű csukló, amelyek csúszó mozgásban működnek az XYZ tengelyek mentén.

• Lineáris hajtóművek

• Motorok az áramellátáshoz

• Csuklórögzítés, ahol elforgatásra van szükség

Általában alkatrészenként érkeznek, és a gyár gépészeti szakértőinek összeszerelése szükséges. Bár összeszerelésük bonyolult lehet, lehetőséget ad a testreszabások elvégzésére. Valójában ez az egyik oka annak, hogy népszerűvé válik. A pontosság, a sebesség és az ütések hossza az iparágtól vagy az alkalmazástól függően állítható.

A derékszögű robotokat portál vagy egyenes vonalú robotoknak is nevezik. Munkaterületüket tekintve fülke alakot vesznek fel. Az egyik figyelemre méltó jellemző azonban, hogy szükség esetén különböző módon felszerelhetők. Alkalmazkodnak a fej feletti felszereléshez, valamint a függőleges és vízszintes helyzetekhez.

Érvek

• Nagy rakományt tudnak vállalni

• Működési szempontból meglehetősen sokoldalúak

• Megfizethető

• Online módban programozható

• Jó a pontosságuk

Hátrányok

• Egyszerre csak egy tengely mozgása történhet

• Sok helyet foglalnak el

• A telepítési folyamat általában összetett

ipari alkalmazások

• Kezelése műanyag fröccsöntési eljárásokhoz

• Pecsételési feladatok

• 3D nyomtatás

• Be- és kirakodás

• Raklapozási feladatok
  

Csuklós robotok/ 6 tengelyes

A csuklós robotok forgó ízületei az emberi karhoz hasonló mozgástartományt tesznek lehetővé. Rugalmasak az X, Y, Z tengelyeken keresztül, de képesek gurulni, dőlni és elfordulni.
Az alapkialakítás egy alapból és egy karból áll, amelyek forgócsuklóval vannak összekötve. A forgócsuklók száma akár 10-re is növelhető, és lehet párhuzamos vagy merőleges.

A 6 tengelyes mozgási képességeknek köszönhetően ezek a robotok olyan feladatokat is el tudnak látni, amelyeket a legtöbben nem. A kar nagyon érzékeny, és meglehetősen gyorsan megnyúlik teljes hosszában. A vezérlés szempontjából jól konfigurált szoftverre van szükségük ahhoz, hogy optimális szinten működjenek. Nagy mozgástartományuk miatt a programozási folyamat bonyolult lehet. Egyes gyártók azonban egyedi előre beállított vezérlőcsomagokat kínálnak.

Érvek

• Olyan területeket tudnak elérni és manőverezni, amelyeket más robotok nem

• Nagy működési sugarat fednek le

• Nagy sebességű robotkar

• Jól teljesít az egyedi vezérlőfeladatokban, mint például a festés

• A nehéz teher elviselhető

Hátrányok

• Az kinematikai műveletek bonyolult lehet

• Dedikált vezérlőt igényelnek

• Drága

ipari alkalmazások

• Ívhegesztő
  

• Autóipari összeszerelés

• Élelmiszer-csomagolás

• Öntödei és kovácsolási feladatok

• Acél vágás

• Üvegkezelés

• Fém öntés

Cobotok

Forrás: Pinterest
A kobotokat együttműködő robotoknak is nevezik, mivel emberi lényekkel való együttműködésre tervezték őket. A hagyományos robotok olyan kihívásokat jelentettek, mint például a dolgozókkal való ütközések a gyári terekben. Az ilyen balesetek megelőzése érdekében a kobotokat biztonságosabb alternatívaként hozták létre.
A kobotoknak három fő típusa van:

Kézzel irányított kobotok

A technikusok egy kézi működtetésű eszköz segítségével programozzák a robotkarokat a kívánt mozgásokra.

Sebesség és automatizálás Cobotok

Ezek alapvetően hagyományos ipari robotok látórendszerrel. Figyelmeztetés és stop zóna van náluk. Amikor egy dolgozó belép a figyelmeztető zónába, automatikusan lelassítja a működését. Ha közelebb mennek a megállási zónához, a kobot teljesen leáll. A működésük akkor folytatódik, ha mindkét zóna akadálymentes.

Hatalom és családi erő korlátozó Cobotok

Képesek együttműködni az emberekkel, de nincsenek felszerelve semmilyen látórendszerrel, szkennerrel vagy biztonsági korláttal. Ehelyett úgy tervezték, hogy nincsenek szabad motorok vagy éles sarkok. Ezenkívül ütközőmotorokkal rendelkeznek, amelyek leállítják őket, ha akadályok vannak körülöttük.

Biztonságosan felügyelt Stop Cobotok

Más robotokhoz képest ezek a legkevésbé „emberbarátok”. Vannak azonban biztonsági érzékelőik, amelyek leállítják és újra bekapcsolják a működést, ha emberi akadályt észlelnek.

Tényezők, amelyek megkülönböztetik a robotokat

Az ipari robotok általában rendelkeznek közös jellemzőkkel, például robotkarokkal. Azonban alapvetően különböznek a tervezési szempontok tekintetében, mint például:

Tengely

Forrás: Pinterest
A matematikai gráfokhoz hasonlóan a robot tengelyei azt az irányt jelzik, amelyben a robotkar mozoghat. Létezik X, Y és Z tengely. Előre/hátra, balra/jobbra és fel/le képviselik.

A szabadság foka

Forrás: Pinterest
A robot szabadsági foka a 3D térben végzett mozgások tartományának leírása. A három tengelyen kívül a szabadság olyan szempontokat is magában foglal, mint az elforgatás, az elfordulás és a dőlésszög.
A robot tengelyeinek száma határozza meg a szabadság fokát.

Munkaterület

Forrás: robots.com
Vegyük például, hogy egy robotot használnak arra, hogy narancsot szedjenek egyik kocsiból a másikba. A távolságot, amelyet a két kocsi között megtesz, munkaterületnek nevezik. Egyes robotok szerkezetük alapján nagyobb távolságokat képesek megtenni, mint mások. Ezenkívül az olyan tényezők, mint a szabadság és a karhossz, nagyobb hatótávolságot biztosítanak a robotnak.

Véghatás

Forrás:roboticsandautomationnews.com
Tervezési szempontból a robotkar valóban az emberi kar utánzata. Különbözőek lehetnek ügyességükben és képességeikben, de a mögöttes koncepció ugyanaz.
Ennek ellenére a vég-effektor alapvetően a gyári robotkar végére erősített „kéz”. Sokan vannak véghatások típusai, ezek a feladatok függvényében változnak. Néhány példa a megfogók, hegesztőeszközök és tapadókorongok.

Kötések

Forrás: Pinterest
Az ízületek használata biztosítja, hogy a robotkar rögzítve maradjon a szerkezethez, miközben megkönnyíti annak mozgását. Az, hogy egy robot milyen ízülettel rendelkezik, nagy szerepet játszik a rugalmasságában és a mozgástartományában. Tartalmazzák:
Párhuzamos kötések – ahogy a neve is sugallja, egymás mellett helyezkednek el, és általában lineáris mozgásokhoz előnyösek.
Prizmatikus ízületek – csúszkákként is ismertek, mivel lineáris csúszómozgást biztosítanak a robot két része között.
Forgatható illesztések – ideálisak, ha rugalmasságra, például többdimenziós forgatásra van szükség.
Forgó csuklók – bármilyen fokú forgáshoz egy vagy több ilyen kötés szükséges. Bár a forradalmi csuklóhoz képest korlátozottabb a hatótávolságuk.

Motors

Forrás: Pinterest
Ahhoz, hogy a robotkarok mozoghassanak és parancsokat hajtsanak végre, áramforrásra van szükségük. A motorok elektromos energiát alakítanak át a tápellátásra robotkarok.

Programozás

Forrás:visualcomponents.com
Ez magában foglalja a szoftver használatát a robot működésének szabályozására. A teljesítményparaméterek, például a sebesség, az ismételhetőség és a karmozgások lökethossza programozással kezelhetők.
Minden robotnak megvan a maga fajtája és programozási szintje, egyesek fejlettebbek, mint mások. Továbbá, bizonyos esetekben a robotok előre programozottak, míg mások testreszabhatók. Vannak fizikai vezérlő interfészek is, amelyek utasításokat adnak a robotoknak.

A robotok hatása a gyártásra

Forrás: Pinterest
Kétségtelen, hogy a feldolgozóipar világszerte nem lenne az, ami robotok hiányában. Nagy hatással voltak a következőkre:

Termelési léptékek

Forrás: Pixabay
A robotok lehetővé tették a gyárak számára, hogy növeljék a termelést, és még mindig rövidebb átfutási időket tudjanak kezelni. A Delta robothoz hasonló működési sebességek több termékegység feldolgozását teszik lehetővé.

Termelési költségek

Forrás: Pixabay
Mivel a robotok nagy munkaterhelést vesznek fel, csökkentik a felvett alkalmazottak számát. Továbbá automatizált mechanikai jellegük miatt működésük egyszerűbb, mint a kézi módszerek. Elég azt mondani, hogy csökkentik a pazarlást.

A személyzet biztonsága

Forrás: Pixabay
Az Unimate kezdete óta a robotokat nehéz és veszélyes feladatok elvégzésére használták. A nyomásos öntés, hegesztés és nehéz terhek emelése kockázatos helyeken csak néhány példa a magas kockázatú gyártási folyamatokra. A robotok használata, mint pl robot alumínium hegesztés megvédi a dolgozókat a vele járó veszélyektől.
A másik oldalon azonban a robotok veszélyeket is jelentenek a körülöttük lévő dolgozókra. Például, ha a sebességet túl magasra állítják, a véghajtóművek vagy karok hibásan működhetnek, és véletlenül leesik a terhelés.

Emberi erőforrások

Forrás: Pixabay
A robotokkal és általában véve az automatizálással szembeni egyik fő érv az a félelem, hogy megteszik helyettesíti az emberi munkát. Valójában néhány ember elvesztette állását, miután elbocsátották őket az ilyen technológia miatt. Azonban még mesterséges intelligencia mellett sem valószínű, hogy a robotok valaha is olyan intuitívak vagy kreatívak lesznek, mint az emberiség.

Ahogy a robotok felvállalják a kiszámítható, ismétlődő feladatokat, a dolgozók esetleg más összetett feladatok elvégzésével alkalmazkodhatnak a zavarokhoz. A kreativitás és a tervezés például mindig megköveteli az emberi érzelmek és gondolatok árnyalatait.

Összegzés

Természetesen nincs visszaút a kézi gyártáshoz, az automatizálás itt marad. Ahogy egyre több innováció változik és fejlődik a meglévő robottípusok, a gyártóknak lépést kell tartaniuk. Végül is a jobb gépek hatékonyabb gyártósorokhoz és jobb minőségű termékekhez vezetnek.

Ha automatizálni szeretné vállalkozását, most már minden tényt megtudhat minden típusú robotról és azok funkcióiról. Ügyeljen arra, hogy jó hírűekkel dolgozzon együtt iparági szakértők hogy megvizsgálja, milyen terméklehetőségek állnak rendelkezésre a piacon. Másrészt bármit is választ, jól megalapozott döntést fog hozni.