Čo je to robot SCARA? Stručný úvod

Robot SCARA znamená Selective Compliance Assembly Robot Arm (robotické rameno so selektívnou montážou podľa požiadaviek). Roboty SCARA majú špeciálny dizajn ramena. Tento dizajn im umožňuje rýchly a presný pohyb zo strany na stranu. Mnoho priemyselných odvetví ich používa. Roboty SCARAElektronické a automobilové spoločnosti ich používajú na montážne a baliace práce. Najviac sa roboty SCARA používajú v ázijsko-tichomorskej oblasti.

Základy robotov SCARA

Čo je to robot SCARA

A Robot SCARA je druh priemyselného robota. Je vyrobený pre úlohy, ktoré musia byť rýchle a veľmi presné. Norma ISO 8373 hovorí, že robot SCARA má dva rotačné kĺby. Tieto kĺby sú vedľa seba a umožňujú mu pohyb v jednej plochej ploche. Táto konštrukcia umožňuje robotovi ohýbať sa do strán, ale zostať pevný hore a dole. Roboty SCARA sú skvelé na umiestňovanie, montáž a balenie. Dokážu veci premiestňovať rýchlo a opatrne. Preto ich hojne používajú továrne na elektroniku a automobilky.

Skratka a história SCARA

SCARA je skratka pre „Selective Compliance Arm for Robotic Assembly“ (Selektívne rameno pre robotickú montáž). Ľudia začali tento názov používať koncom 1970. rokov 1979. storočia. V roku XNUMX spoločnosti Sankyo a IBM vyrobili prvé roboty SCARA. Tieto roboty boli vyrobené na Univerzite Yamanashi v Japonsku. To bola veľká zmena pre roboty SCARA v továrňach. Továrne čoskoro používali roboty SCARA na manipuláciu s doštičkami pri výrobe polovodičov. Toto stanovilo nové pravidlo pre rýchlosť a presnosť.

Dizajn a pohyb

Roboty SCARA majú špeciálny tvar ramena. Rameno má dva hlavné kĺby, ktoré sa otáčajú okolo línií smerujúcich hore a dole. Vďaka tomu má robot okrúhly pracovný priestor. Vďaka tejto konštrukcii sa môže pohybovať rýchlo a opatrne na rovnej ploche. Časť, ktorá sa pohybuje hore a dole, zostáva pevná pre dobrý vertikálny pohyb. Toto špeciálne ohybné rameno umožňuje robotom SCARA pracovať plynule a rýchlo. Nasledujúca tabuľka ukazuje, ako sa roboty SCARA líšia od ostatných robotov:

Funkcia/Aspekt	Roboty SCARA	karteziánske roboty	Kĺbové roboty
Konfigurácia spoja	Rotujúce ramenné a lakťové kĺby	Lineárne aktuátory (X, Y, Z)	Viaceré rotačné kĺby
Pohybové osi	X, Y, Z, plus rotácia	Lineárne v osach X, Y, Z	Komplexné 3D pohyby
tuhosť	Vertikálne pevné, horizontálne flexibilné	Vysoká tuhosť	Flexibilné, menej tuhé
Pracovná obálka	Kruhový	obdĺžnikový	Veľký, komplexný
Rýchlosť a presnosť	Rýchly, vysoko presný	vysoká presnosť	Dobré pre zložité úlohy

Roboty SCARA používajú štyri servo osi, ktoré im pomáhajú pohybovať sa spoločne. To im pomáha vykonávať tú istú prácu znova a znova s opatrnosťou. Sú malé a rýchle, takže sa zmestia do stiesnených priestorov a na rušné montážne linky.

Ako funguje robot SCARA: Štruktúra, osi a stupne voľnosti

Robot SCARA je štvorosové priemyselné robotické rameno, ktorého dva horizontálne rotačné kĺby sú umiestnené na rovnobežných zvislých osiach, čo mu dáva... selektívne dodržiavanie predpisov: rameno je flexibilné (poddajné) v horizontálnej rovine XY a pevné vo vertikálnom smere Z. SCARA je skratka pre Robotické rameno so selektívnou zhodou montáže (tiež nazývané Kĺbové robotické rameno so selektívnou poddajnosťou). Tento dizajn prvýkrát vyvinul v roku 1978 profesor Hiroši Makino na Univerzite Jamanaši v Japonsku; pozri kto vynašiel prvého robota SCARA pre celú históriu.

Ako funguje robot SCARA

„Selektívna poddajnosť“ je určujúcim princípom. Dva sériovo prepojené segmenty ramena sa otáčajú okolo zvislej osi, takže stredový bod nástroja sa môže rýchlo vychýliť a uvoľniť do strany, aby usadil obrobok, zatiaľ čo zvislá guľôčková skrutka (pinola) pevne drží záťaž proti sile smerujúcej nadol. Typický cyklus uchopenia a umiestnenia prebieha v štyroch krokoch:

1. Kĺby J1 a J2 sa otáčajú spoločne, aby umiestnili rameno nad bod výberu v rovine XY.
2. Pinola osi Z sa spustí a koncový efektor uchopí obrobok.
3. Pinola sa zasunie a J1/J2 sa otočí do bodu uloženia, zatiaľ čo zápästie J4 otáča diel do požadovanej orientácie.
4. Os Z sa spustí, obrobok sa uvoľní a rameno sa vráti, aby sa spustil ďalší cyklus.

Podrobnejší pohľad na pohyb a jeho porovnanie s kolaboratívnymi robotmi nájdete v našej Sprievodca princípmi fungovania robota SCARA.

Stupne voľnosti (DOF) a pomenovanie osí

Štandardný robot SCARA má štyri stupne voľnosti (4 DOF), mapované na štyri osi. Tri osi nastavujú polohu nástroja X, Y a Z a štvrtá nastavuje jeho rotáciu okolo vertikálnej osi; rameno sa nemôže nakláňať ani otáčať a práve toto obmedzenie ho robí rýchlym. Vertikálna os sa nazýva Os Z pretože pohybuje nástrojom priamo hore a dole pozdĺž smeru Z karteziánskeho súradnicového rámu, čo zodpovedá výškovej osi používanej v obrábacích strojoch a CNC systémoch. Štyri osi a ich pohyby sú:

Os / Časť	Typ pohybu	Typický rozsah	Funkcie
J1 – Základný / ramenný kĺb	Rotačné	±120° až ±140°	Otočí celé rameno okolo základne a nastaví prvú súradnicu XY.
J2 – Spoj / lakťový kĺb	Rotačné	±140° až ±150°	Otáča predlaktie, aby dosiahlo presný bod XY vo vnútri kruhovej pracovnej obálky.
Os Z – pinola / guľôčková skrutka	lineárne	Zdvih 100 – 400 mm	Zdvíha a spúšťa koncový efektor; nesie vertikálne zaťaženie s vysokou tuhosťou.
J4 – Koniec zápästia (os theta / T)	Rotačné	± 360 °	Otáča koncový efektor pre orientáciu uchopenej časti.

Vďaka tomuto štvorosovému usporiadaniu robot SCARA dosahuje opakovateľnosť s presnosťou ±0.01 – 0.025 mm pri rovinných prácach a zároveň zostáva rýchlejší a lacnejší ako šesťosové rameno. Keď úloha vyžaduje úplnú priestorovú orientáciu – nakláňanie, uhlové priblíženia alebo zložité 3D dráhy – je vhodnejší šesťosový robot so 6 stupňami voľnosti; náš sprievodca na... rozdiely medzi karteziánskymi, šesťosovými a SCARA robotmi vysvetľuje, kedy si vybrať ktorý z nich.

Roboty SCARA v priemysle

Aplikácie robotov SCARA

Roboty SCARA sú dôležité v mnohých odvetviach. Sú rýchle a veľmi presné. Tieto roboty vykonávajú úlohy, ktoré je potrebné robiť zakaždým rovnakým spôsobom. Tu je niekoľko hlavných spôsobov ich použitia:

• Vyberte a umiestnite: Roboty SCARA rýchlo a opatrne presúvajú malé súčiastky. Pomáhajú pri skladaní elektroniky.

• Obsluha strojov: Vkladajú súčiastky do strojov a vyberajú ich von. Vďaka tomu je práca rýchlejšia.

• balenie: Tieto roboty rýchlo vkladajú veci do krabíc alebo kontajnerov.

• inšpekcia: Roboty SCARA kontrolujú, či sú produkty v poriadku, pomocou kamier a senzorov.

Aj iné odvetvia používajú roboty SCARA na špeciálne úlohy:

Priemyselné použitie	Typické vykonávané úlohy
Mikroautomatizácia vo farmaceutickom priemysle	Premiestňovanie malých súčiastok pri výrobe a výskume liekov; manipulácia s kusmi menšími ako 1 mm
Potravinársky a nápojový priemysel	Spracovanie a balenie potravín; použitie bezpečných materiálov a jednoduché čistenie
Pomoc s 3D tlačou	Pomoc s 3D tlačou; distribúcia materiálov; dokončovacie práce
Laboratórna automatizácia	Príprava vzoriek, udržiavanie čistoty a práca s laboratórnymi počítačmi
Automatizácia maloobchodu	Manipulácia s tovarom v predajných automatoch alebo malých skladoch; použitie rozpoznávania objektov

Roboty SCARA tiež pomáhajú pri výrobe batérií, preprave tovaru, biologických vedách a strojoch. Napríklad továreň vylepšila svoju senzorovú linku použitím robota SCARA s portálovým robotom. Vďaka tomu sa vyrobilo viac produktov a ušetrilo sa miesto. Ukazuje sa, ako roboty SCARA pomáhajú flexibilne využívať pracovné priestory.

Výhody robotov SCARA

Roboty SCARA majú oproti iným robotickým ramenám mnoho výhod. Ich tvar im umožňuje rýchly pohyb a vysokú presnosť, najmä pri práci zo strany na stranu. Tu sú niektoré hlavné výhody:

• Roboty SCARA sú skvelé pre rýchle, opakované úlohy s vysokou presnosťou.

• Vďaka konštrukcii ramena dokončujú úlohy rýchlejšie, takže sú vhodné na manipuláciu s materiálom.

• Na rozdiel od niektorých iných robotov zostávajú rýchli aj pri zdvíhaní ťažších vecí.

• Roboty SCARA sú malé, takže šetria miesto a ich nastavenie je lacnejšie.

• Majú vo vnútri motory a ovládače, takže sa ľahko inštalujú a potrebujú menej kabeláže.

• Ich programovanie a pripojenie je jednoduché, často pomocou funkcie plug-and-play.

• Roboty SCARA potrebujú menej oprav, pretože majú menej pohyblivých častí, čo šetrí peniaze.

• Ich vysoká presnosť pomáha kontrolovať kvalitu a znižovať odpad.

Roboty SCARA pomôcť firmám míňať menej tým, že budú potrebovať menej pracovníkov a urýchľujú prácu. Taktiež zvyšujú bezpečnosť práce tým, že vykonávajú nebezpečnú prácu.

V reálnom živote zaznamenali spoločnosti, ktoré vyrábajú elektroniku a autá, veľké zlepšenia. Napríklad Robot EVS3-400 SCARA pomáha baliť a premiestňovať krehké elektronické súčiastky. Vďaka tomu je práca presnejšia a rýchlejšia.

Obmedzenia robotov SCARA

Roboty SCARA sú silné, ale majú aj niekoľko slabých stránok:

• Roboty SCARA sú malé a nedosahujú ďaleko, takže ich pracovný priestor je obmedzený.

• Užitočné zaťaženie je obmedzené menovitou hodnotou výrobcu, nie empirickým pravidlom. Hodnota uvedená v technickom liste je maximálna hmotnosť, ktorú výrobca certifikuje za stanovených podmienok, a musí pokrývať koncový efektor a obrobok spoločne – rameno s menovitou hmotnosťou 6 kg nesie maximálne 6 kg, nie viac. Ťažisko odsadené od príruby a moment zotrvačnosti bremena ešte viac znižujú použiteľnú hodnotu; prekročenie povolenej zotrvačnosti spôsobuje nižšiu rýchlosť a zrýchlenie, aj keď je samotná hmotnosť v rámci rozsahu.

• Pohyb je prevažne horizontálny: vertikálny (Z) zdvih je v porovnaní s horizontálnym dosahom krátky, takže vysoké stohovanie, hlboké vkladanie alebo práca naprieč niekoľkými výškovými úrovňami môže prekročiť povolený rozsah.

• Nie sú také flexibilné ako 6-osové roboty, takže nemôžu vykonávať veľmi ťažké alebo rozsiahle úlohy.

Roboty SCARA sú najlepšie na rýchle a starostlivé práce s malými dielmi v stiesnených priestoroch. Nie sú však najvhodnejšie na práce, ktoré vyžadujú veľa pohybu alebo zdvíhanie ťažkých bremien.

Výber robota SCARA

Výber správneho robota SCARA znamená zvážiť niekoľko kľúčových vecí. Tu je niekoľko tipov:

• Užitočné zaťaženie a dosah: Sčítajte koncový efektor a obrobok a potom porovnajte celkový výsledok s menovitým užitočným zaťažením od výrobcu – a skontrolujte povolený moment zotrvačnosti a povolené odsadenie ťažiska pri rýchlosti, ktorú chcete používať, nielen hlavnú hodnotu. Dosah musí pokrývať každý bod na uchopenie a umiestnenie vrátane upínacích prípravkov a nárazníkov.

• Presnosť a presnosť: Vyberte si robota, ktorý je dostatočne presný pre vašu prácu, napríklad v elektronike alebo medicíne.

• Rýchlosť a čas cyklu: Premýšľajte o tom, ako rýchlo musí robot pracovať, aby splnil vaše ciele.

• Efektivita nákladov: Vyberte si robota, ktorý zodpovedá vášmu rozpočtu a potrebám.

• Jednoduchá integrácia a programovanie: Nájdite roboty, ktoré sa ľahko nastavujú a používajú.

• Spôsob montáže: Montáž na stôl/podlahu, na stenu a obrátená (stropná) montáž nie sú zameniteľné – overte si, či je model určený pre požadovanú orientáciu a či je lavička alebo rám, na ktorom je umiestnený, dostatočne pevný na zrýchlenie, ktoré plánujete dosiahnuť.

• Vertikálny (Z) zdvih a pinola: Skontrolujte zdvih Z oproti najvyššiemu uchopeniu a najhlbšiemu zasunutiu vrátane dĺžky chápadla a výšky upínacieho prípravku alebo misky a skontrolujte povolenú tlačnú silu smerom nadol a rozsah otáčania (θ) na pinole.

• Životné prostredie a ochrana: teplota a vlhkosť okolia, stupeň krytia IP alebo stupeň čistoty, požiadavky na elektrostatický výboj (ESD) a prítomnosť olejovej hmly, chladiacej kvapaliny, prachu alebo oplachovania. Trieda ochrany sa musí zvoliť pre skutočné prostredie vedenia, nie pre nominálne.

• Ovládacie prvky a rozhrania: počet digitálnych a analógových vstupov/výstupov, protokol fieldbus alebo Ethernet, ktorý používa vaše PLC a riadenie linky, rozhranie kamerového systému a jeho kalibračný pracovný postup a prostredie programovania a učenia, ktoré bude musieť váš tím udržiavať.

faktor	vysvetlenie
payload	Menovité užitočné zaťaženie musí pokrývať obrobok aj nástroj spoločne s rezervou pre odchýlku ťažiska a zotrvačnosť. Hodnota výrobcu je strop, nie východiskový bod.
Rýchlosť	Roboty SCARA patria medzi najrýchlejšie, čo je dobré pre rýchlu prácu.
stopa	Roboty SCARA sú zvyčajne menšie ako iné roboty s rovnakým dosahom.
Opakovateľnosť	Pre úlohy ako elektronika je potrebná vysoká presnosť v osi XY.
artikulácia	Roboty SCARA majú 4 osi, vhodné na umiestňovanie, montáž a vykladanie materiálov.
Pracovná obálka	Dosah robota musí pokrývať všetky miesta v pracovnej oblasti.

Na strane dodávateľa je rad EVS SCARA 4-osový a zaraďuje sa do triedy užitočného zaťaženia 3 – 20 kg s rozpätím ramien 400 – 1 000 mm, určený pre 3C montáž a manipuláciu s materiálom. Širší rad EVST sortiment priemyselných robotov pokrýva celé spektrum užitočného zaťaženia od kolaboratívnych modelov až po ťažké ramená, ale to je iná trieda produktov a nemalo by sa to chápať ako schopnosť SCARA. Opakovateľnosť, maximálna rýchlosť a povolená zotrvačnosť sú špecifické pre daný model a uvedené v technickom liste – vyžiadajte si technický list modelu, ktorý skutočne porovnávate, a porovnajte podobné s podobnými.

Náklady a trendy

Cena SCARA sa určuje podľa triedy užitočného zaťaženia, dosahu, triedy ochrany, možností ovládača a videnia a podľa miery integrácie okolo robota. Uvedené pásma sú orientačné trhové rozpätia len na účely rozpočtovania – nie sú cenovými ponukami a nie sú viazané na žiadnu značku. Presná cena závisí od užitočného zaťaženia, dosahu a konfigurácie a je potvrdená pre každú konfiguráciu Predaj EVST.

Úroveň modelu	Typické cenové rozpätie	Charakteristiky užitočného zaťaženia a dosahu	Typická konfigurácia
Entry-level	$10,000 - $40,000	Jednoduché práce, malá hmotnosť ani dosah	Základné ovládanie typu „pick-and-place“ alebo jednoduchá montáž; štandardný ovládač, obmedzené vstupy/výstupy a málo možností
Mid-range	$40,000 - $60,000	Dokáže zdvihnúť viac, vykonávať ťažšie úlohy	Presnejšia opakovateľnosť, vyššia rýchlosť, viac možností I/O a zbernice
High-end	$ 60,000 +	Inteligentné ovládanie, lepšie senzory	Používa sa vo veľmi presných úlohách; má systémy videnia a inteligentné senzory
Použité roboty	O 30 – 50 % menej ako nové	Záleží od stavu a záruky	Lacnejšie, ale nemusí mať novú technológiu alebo záruku

Uvádzaná návratnosť investícií do bunky SCARA sa bežne pohybuje v rozmedzí 6 až 18 mesiacov, ale toto číslo je výlučne funkciou zmenového rozvrhu, nákladov na pracovnú silu, času cyklu a využitia linky – vychádzajte z vlastného času cyklu a počtu zamestnancov, a nie zo zverejneného priemeru.

Roboty SCARA sú čoraz inteligentnejšie a jednoduchšie sa používajú. Medzi nové trendy patria:

• Umelá inteligencia pre náročnejšie úlohy a lepší zrak.

• Strojové učenie pre roboty, aby sa mohli samy rozhodovať.

• Lepšie systémy videnia na videnie súčiastok a plánovanie pohybov.

• Modulárne konštrukcie pre jednoduchú zmenu nastavení.

• Lepšia bezpečnosť pre ľudí pracujúcich s robotmi.

• Robotika s otvoreným zdrojovým kódom pre jednoduchšie programovanie a nastavenie.

Zverejnené prognózy poukazujú na pokračujúci rast robotov SCARA, pričom bežne uvádzané čísla sa pohybujú z približne 10 miliárd dolárov v roku 2024 na viac ako 16 miliárd dolárov do roku 2030. Prognózy sa značne líšia v definícii segmentu a metodike, preto si pred použitím danej správy v obchodnom prípade overte, čo daná správa v skutočnosti počíta.

Roboty SCARA sú rýchle a veľmi presné. Dokážu tiež vykonávať mnoho rôznych úloh. To pomáha firmám pracovať lepšie a robiť menej chýb. Výber správneho robota SCARA je dôležité pre dobré výsledky.

 

Často kladené otázky

Čo znamená skratka SCARA?

SCARA je skratka pre Selective Compliance Assembly Robot Arm (alebo Selective Compliance Articulated Robot Arm). Názov opisuje jeho kľúčovú vlastnosť: je poddajné alebo flexibilné v horizontálnej rovine, ale vertikálne pevné, čo umožňuje rýchlu montáž a umiestnenie.

Na čo sa používa robot SCARA?

Roboty SCARA vynikajú pri vysokorýchlostnom umiestňovaní, montáži, balení a paletizácii ľahkých dielov, najmä v elektronike a spotrebnom tovare, kde je horizontálna rýchlosť a vertikálna tuhosť presne to, čo úloha potrebuje.

Koľko osí má robot SCARA?

Väčšina robotov SCARA má štyri osi: dva rotačné kĺby, ktoré pohybujú ramenom v horizontálnej rovine XY, jednu vertikálnu os Z a rotujúce zápästie. Toto štvorosové usporiadanie robí roboty SCARA rýchlymi a presnými pre rovinné úlohy.

Aký je rozdiel medzi SCARA a 6-osým robotom?

SCARA má štyri osi a pohybuje sa prevažne v horizontálnej rovine veľmi vysokou rýchlosťou, zatiaľ čo 6-osový robot dokáže dosiahnuť takmer akúkoľvek orientáciu v 3D, ale je pomalší pri plochých manipuláciách. SCARA vyhráva v rýchlosti a nákladoch pri rovinnej práci; pozri naše porovnanie karteziánskych, šesťosových a SCARA robotov.

Koľko stojí robot SCARA?

Telá robotov SCARA sú zvyčajne lacnejšie ako ramená so šiestimi osami, pričom náklady na nasadenie sa zvyšujú po pridaní nástrojov a integrácie. Úplný rozpis cien robotov nájdete v našej Sprievodca cenami robotického ramena.

Preskúmajte sériu robotov SCARA

• Ako funguje robot SCARA: princíp fungovania vs. koboty
• SCARA verzus karteziánske a šesťosové roboty
• Ako si vybrať robota SCARA
• Použitie lacného robota SCARA na uchopenie a umiestnenie
• Aplikácie robotov SCARA podľa odvetvia
• 10 najlepších výrobcov robotov SCARA v roku 2026
• Kto vynašiel prvého robota SCARA