ظرفیت حمل بار هر محور یک ربات سروو سه محوره چقدر است؟

اگر تا به حال یک خط مونتاژ کارخانه، یک ایستگاه حمل مواد یا یک سلول تولیدی در مقیاس کوچک را تماشا کرده باشید که قطعات را دقیقاً جابجا می کند، به احتمال زیاد یک ربات سروو 3 محوره پشت کار بوده است. این ربات‌های جمع‌وجور و قابل اعتماد نیروی کار بسیاری از عملیات‌ها هستند که به دلیل سادگی، مقرون‌به‌صرفه بودن و عملکرد ثابت ارزش‌گذاری شده‌اند. اما اگر در حال خرید یک دستگاه هستید یا به دنبال ارتقاء تنظیمات فعلی خود هستید، یک سوال که تقریباً همیشه مطرح می شود این است: ظرفیت حمل بار هر محور از یک ربات سروو 3 محوره چقدر است؟

من به عنوان تامین کننده این ربات ها، تقریبا هر روز این سوال را دریافت می کنم. این یک موضوع پیش پا افتاده نیست. محاسبه نادرست ظرفیت بار، به ویژه برای محورهای جداگانه، یک اشتباه رایج است که منجر به سایش زودرس، خرابی یا حتی قطعات آسیب دیده می شود. در طول سال‌ها، من با همه از ماشین‌آلات استارت‌آپ‌های کوچک گرفته تا سازندگان بزرگ قطعات خودرو کار کرده‌ام و به‌طور مستقیم دیده‌ام که چگونه بارگذاری صحیح هر محور باعث می‌شود یا طول عمر یک ربات را خراب می‌کند.

ابتدا، اجازه دهید کمی پشتیبان گیری کنیم تا مطمئن شویم همه در یک صفحه هستیم: یک سروو ربات 3 محوره دارای سه محور حرکتی اصلی است که تقریباً همیشه محورهای شانه، آرنج و مچ نامیده می شود. برخی از افراد اصطلاحات را با هم مخلوط می‌کنند، اما برای اهداف ظرفیت بار، ساده‌ترین کار این است که هر محور را به عنوان مفصلی در نظر بگیریم که قسمت خاصی از بازوی ربات را حرکت می‌دهد. محور پایه (اغلب به عنوان محور J1 نامیده می شود) کل بازو را به چپ و راست می چرخاند، محور شانه (J2) بازو را بالا می برد و پایین می آورد، محور آرنج (J3) ساعد را امتداد یا جمع می کند، و در برخی از طرح های کوچک 3 محوری، مچ ممکن است به جای یک مفصل ثابت، ساده شود. صبر کنید، در واقع، اجازه دهید توضیح دهم که: برخی از تامین کنندگان فقط سه مفصل اصلی را در نظر می گیرند، بنابراین J1، J2، J3، و دستگیره نهایی یک ابزار جداگانه است، نه یک محور. این یک تمایز کلیدی است زیرا نحوه اندازه گیری بار را تغییر می دهد.

اکنون، ظرفیت حمل بار برای کل ربات یک عدد واحد نیست - برای هر محور متفاوت است و به چند عامل بستگی دارد: طول هر بخش بازو، سرعتی که در آن در حال حرکت هستید، وزن افکتور انتهایی (مانند گیره‌ها یا کاپ‌های مکش)، و حتی اینکه چند وقت یک‌بار ربات را شروع و متوقف می‌کنید. به عنوان مثال، رباتی که یک قطعه سنگین را به آرامی حرکت می دهد، بار موثر بیشتری نسبت به رباتی که همان قسمت را با سرعت کامل حرکت می دهد، خواهد داشت، زیرا شتاب و کاهش سرعت به مفاصل نیرو می افزایند.

بیایید هر محور را بر اساس سروو روبات های استاندارد 3 محوری که در اینجا عرضه می کنیم، تجزیه کنیم.

با محور J1 شروع می شود - محور پایه، که کل بازوی ربات را به صورت افقی می چرخاند. این "شانه" پایه است و مسئول تحمل وزن کامل بازو، ساعد، افکتور انتهایی و هر باری است که حمل می شود. پس این محور با بالاترین ظرفیت حمل بار است، درست است؟ نه همیشه، در واقع. صبر کنید، نه بیایید اینجا دقیق باشیم. برای اکثر ربات‌های 3 محوره که برای جابجایی مواد و مونتاژ ساده طراحی شده‌اند، محور J1 به گونه‌ای ساخته شده است که کل محموله را در حالت بازوی کامل کنترل کند. اگر ربات شما حداکثر دستیابی به 1 متر را داشته باشد و بازو را تا انتها دراز کنید، J1 باید بار کامل را به اضافه گشتاور بازوی اهرمی که توسط طول کشیده ایجاد می شود، تحمل کند. اشتباه رایجی که مشتریان مرتکب می شوند این است که فکر می کنند: "اگر قسمت من 5 کیلوگرم است، هر محور می تواند 5 کیلوگرم را تحمل کند." اما این اصلا درست نیست. محور J1، زمانی که بازو به طور کامل کشیده می شود، نه تنها باید در مقابل قسمت 5 کیلوگرمی، بلکه در برابر نیروی کشش آن وزنه به بیرون در حین چرخش مقاومت کند. به همین دلیل است که برای ربات سروو 3 محوره استاندارد ما، محور J1 بسته به مدل، ظرفیت بار بین 10 تا 20 کیلوگرم دارد. اما این در دسترس است. اگر با نصف حداکثر دسترسی کار می‌کنید، J1 می‌تواند حتی تا 30 کیلوگرم وزن بیشتری را در برخی از مدل‌های سنگین‌تر ما تحمل کند.

بعد محور J2 است، محور شانه که بازو را بلند و پایین می آورد. این محور وظیفه پشتیبانی از قسمت پایین بازو، ساعد و بار را بر عهده دارد، اما لازم نیست مانند J1 در برابر گشتاور کامل چرخش افقی مقاومت کند. در عوض، باید بار عمودی را در حین حرکت بازو به سمت بالا و پایین تحمل کند. ظرفیت بار آن برای اکثر محدوده های عملیاتی کمی کمتر از J1 است. به عنوان مثال، در بازوی متوسط، محور J2 معمولاً می تواند بین 8 تا 15 کیلوگرم را تحمل کند. مبادله در اینجا سرعت است: اگر بازو را به سرعت بین موقعیت ها حرکت دهید، J2 باید گشتاور بیشتری تولید کند تا حرکت رو به بالا/پایین را تسریع کند، بنابراین ظرفیت بار موثر آن در سرعت های بالاتر کاهش می یابد. به همین دلیل است که ما همیشه به مشتریان توصیه می کنیم که سرعت ربات خود را با بار مورد نیاز خود تطبیق دهند - اجرای یک ربات با حداکثر سرعت با بار نزدیک به حداکثر منجر به سایش زودرس یاتاقان در محور J2 می شود که به معنای تعمیرات پرهزینه است.

سپس محور J3 وجود دارد، محور آرنج که ساعد را امتداد و جمع می کند. این محوری است که کمترین ظرفیت باربری را در بین سه محور اصلی دارد و اغلب نادیده گرفته می شود. محور J3 تنها زمانی که بازو به طور کامل کشیده یا جمع شده باشد، وزن ساعد، افکتور انتهایی و بار را تحمل می کند. از آنجایی که ساعد یک اهرم است، وقتی ساعد را تا انتها دراز می‌کنید، J3 باید در مقابل نیروهای خمشی از انتهای بازو مقاومت کند. ظرفیت بار آن معمولا بین 5 کیلوگرم تا 10 کیلوگرم است، باز هم بسته به مدل و محدوده عملیاتی. چیزی که این محور را دشوار می کند این است که نزدیک ترین قسمت به انتهای بازو است، بنابراین حتی یک قسمت کوچک که بیش از حد بارگذاری شده است می تواند باعث ایجاد فشار قابل توجهی بر روی مفصل شود. چند سال پیش یکی از مشتریان را به یاد دارم که یک ربات 3 محوره برای جابجایی مهره های فلزی کوچک خرید. او در نوک ساعد کشیده قطعات را بار می کرد و گیربکس J3 را در عرض شش ماه می شکست. معلوم شد که او قطعات 8 کیلوگرمی را روی محوری قرار می‌دهد که فقط 5 کیلوگرم وزن دارد، زیرا متوجه نبود ظرفیت J3 کمتر از دو مورد دیگر است. هنگامی که او به مدلی با ظرفیت J3 بالاتر رفت، زمان از کار افتادن او تقریباً به صفر رسید.

حال، بیایید در مورد عواملی که این اعداد را تغییر می‌دهند، صحبت کنیم، زیرا این اعداد کاملاً مشخص نیستند. اول، طول بازو. ما مدل‌هایی با فاصله‌های 500 میلی‌متری، 800 میلی‌متر و حتی طولانی‌تر داریم، اگرچه برای کاربردهای با دسترسی طولانی‌تر، بسیاری از مشتریان به سراغ روبات‌های چند محوره مانند ربات‌های سروو 5 محوره می‌روند که دقت بیشتری را برای کار طولانی‌تر ارائه می‌دهند. منتظر بمانید، اگر برنامه شما به انعطاف پذیری بیشتری نسبت به 3 محور نیاز دارد، خط 5 محوری ما یک گزینه عالی است، از جمله یک ربات سروو 5 محوره عمومی و یک مانیپولاتور پنج محوره AC Servo Driven که برای بارهای بالاتر و مسیرهای پیچیده تر ساخته شده اند. یکی دیگر از عوامل موثر پایان است. یک گیره پنوماتیک ممکن است 1 کیلوگرم وزن داشته باشد، در حالی که یک گیره هیدرولیک سفارشی می تواند 5 کیلوگرم باشد و این وزن باید هنگام محاسبه بار هر محور به محموله اضافه شود. این چیزی است که ما همیشه هنگام نقل قول از یک ربات بررسی می کنیم: وزن ابزاری را که استفاده می کنید درخواست می کنیم، بنابراین می توانیم توصیه های ظرفیت خود را مطابق با آن تنظیم کنیم.

سرعت یکی دیگر از موارد بزرگ است. همه رتبه‌بندی‌های ظرفیت بار ما بر اساس سرعت عملکرد استاندارد برای استفاده مداوم است. اگر ربات را با سرعت 100 درصد در تمام طول روز، هر روز اجرا می کنید، باید 15 تا 20 درصد بار واقعی خود را کاهش دهید تا عمر ربات افزایش یابد. اگر از آن برای عملیات کندتر و دقیق تر استفاده می کنید، می توانید به ظرفیت نامی نزدیک تر شوید. همچنین، چرخه وظیفه: هر چند وقت یکبار ربات را متوقف و راه اندازی می کنید. برنامه‌هایی با زمان‌های چرخه بسیار مکرر (مانند چیدن و قرار دادن قطعات در هر 2 ثانیه) فشار بیشتری را به همه محورها وارد می‌کنند، بنابراین بارهای کمتر در اینجا بهتر است.

اغلب از من می پرسند: "آیا راهی برای ارتقاء یک ربات 3 محوره در صورت نیاز به ظرفیت بار بالاتر وجود دارد؟" پاسخ کوتاه این است: معمولاً نه، زیرا موتور، گیربکس و یاتاقان‌های هر محور برای بار خاصی اندازه می‌شوند. به همین دلیل مهم است که آن را در اولین بار درست کنید. اگر با محموله‌های سنگین یا برنامه‌هایی که نیاز به قطعات متحرک دور از پایه دارند، سر و کار دارید، ممکن است 3 محور مناسب‌ترین گزینه نباشد و عملکرد بهتری از یک مدل با بازوی بلندتر یا طراحی چند محوره دریافت کنید. به عنوان مثال، اگر شما نیاز دارید که به یک منطقه کاری بزرگ برسید، دستکاری بازوی فوق بلند حرفه ای ما برای دسترسی طولانی و در عین حال حفظ ظرفیت بار ثابت ساخته شده است.

بسیاری از مردم همچنین تعجب می کنند که چگونه ربات های 3 محور با انواع دیگر مقایسه می شوند. برای کاربردهای با بار بسیار بالا، مانند جابجایی قطعات 50 کیلوگرمی، یک ربات موازی ممکن است یک گزینه باشد، اما این ربات برای بارهای بسیار سریع و سبک بهتر است. سروو ربات های 3 محوره تعادل خوبی بین ظرفیت بار، هزینه و سادگی برقرار می کنند، به همین دلیل است که بسیار محبوب هستند. برنامه‌ریزی آنها نسبت به ربات‌های 5 محوری ساده‌تر و جمع‌وجورتر از بازوهای صنعتی بزرگتر برای سلول‌های کوچک تا متوسط ​​است. البته، اگر نیازهای شما افزایش یابد، ما خط ربات ریخته گری 5 محوری را نیز داریم که برای عملیات ریخته گری سنگین و با سرعت بالا طراحی شده است، که می تواند مجموع بارهای بسیار بالاتری را نسبت به مدل های استاندارد 3 محوره ما تحمل کند.

نکته‌ای که طی سال‌ها کار با مشتریان آموخته‌ام این است: فقط به کل محموله ربات نگاه نکنید، به ظرفیت بار جداگانه هر محور، به‌ویژه برای محور J3 نگاه کنید. اکثر سازندگان کل محموله را در برگه مشخصات ربات فهرست می کنند، اما ظرفیت هر محور را کاهش نمی دهند، چیزی که در واقع برای قابلیت اطمینان طولانی مدت به آن نیاز دارید. در شرکت ما، ما همیشه یک تفکیک کامل از ظرفیت بار هر محور، همراه با دسترسی، سرعت، و سایر مشخصات ارائه می دهیم، بنابراین مشتریان ما غافلگیر نمی شوند.

یکی دیگر از اشتباهات رایج، قضاوت نادرست بازوی لحظه ای است. بازوی لحظه ای فاصله محور تا مرکز ثقل بار است. به عنوان مثال، اگر یک قطعه 10 کیلوگرمی در انتهای یک ساعد 800 میلی متری داشته باشید، ممان 10 کیلوگرم * 0.8 متر = 8 کیلوگرم · متر است که نیروی زیادی در محور J3 است. اگر همان قسمت را تا نیمه در امتداد ساعد حرکت دهید، گشتاور به 10 کیلوگرم * 0.4 متر = 4 کیلوگرم · متر کاهش می یابد، بنابراین محور J3 می تواند به راحتی از عهده آن برآید. به همین دلیل است که درک موقعیت بار شما نسبت به هر محور به همان اندازه مهم است که وزن بار را بدانید.

اگر هنوز مطمئن نیستید که چه ظرفیت باری برای هر محور نیاز دارید، بهترین کار این است که با تیم ما تماس بگیرید. ما به صدها مشتری کمک کرده‌ایم تا ربات سروو 3 محوره مناسب (یا ارتقاء به مدل چند محوره) را بر اساس کاربرد خاص، بار، دسترسی و سرعت مورد نیاز خود انتخاب کنند. به عنوان مثال، یک مشتری در صنعت الکترونیک ممکن است به یک ربات کوچک 3 محوری با ظرفیت 5 کیلوگرم J1 برای جابجایی بردهای مدار نیاز داشته باشد، در حالی که مشتری در مهر زنی فلزی ممکن است به یک مدل 20 کیلوگرمی J1 برای جابجایی مهره های بزرگ نیاز داشته باشد. ما همچنین با مشتریان کار می‌کنیم تا در صورت تغییر نیازهایشان در طول زمان، تنظیمات را تنظیم کنیم، و برای یکپارچه‌سازی افکتورهای پایانی و سایر اجزا پشتیبانی می‌کنیم.

همچنین باید اشاره کنم که ظرفیت بار تنها عامل در انتخاب ربات سروو 3 محور نیست. دقت، تکرارپذیری، بهره وری انرژی و سهولت برنامه ریزی همه مهم هستند، اما ظرفیت بار پایه و اساس است. روباتی که بتواند به همه مکان‌های مناسب برسد، سریع حرکت کند و برنامه‌ریزی آن آسان باشد، اگر خراب شود، به دلیل بارگذاری بیش از حد محور J3، بی‌فایده است.

اجازه دهید این را با یک جمع بندی سریع جمع بندی کنم تا مطمئن شوم که واضح است: برای یک سروو ربات استاندارد 3 محوره، هر محور ظرفیت بار مشخصی دارد، با محور J1 (پایه) قوی ترین و به دنبال آن J2 (شانه)، سپس J3 (آرنج) به عنوان ضعیف ترین. این اعداد بر اساس طول بازو، سرعت، وزن اثرگذار انتهایی و میزان قرار گرفتن بار از محور تغییر می‌کنند. همیشه بهتر است بار مورد نیاز خود را دست کم بگیرید و کمی بالاتر از چیزی که فکر می کنید به آن نیاز دارید بروید، نه اینکه یک ربات را به محدودیت های خود فشار دهید، که منجر به تعمیر و نگهداری و خرابی بیشتر می شود.

اگر به دنبال ربات سروو 3 محوره هستید، یا اگر قصد دارید به یک راه حل چند محوره برای کاربردهای سنگین تر یا انعطاف پذیرتر ارتقا دهید، ما اینجا هستیم تا به شما کمک کنیم. تیم ما می‌تواند شما را از طریق مشخصات راهنمایی کند، به سؤالات مربوط به ظرفیت بار در هر محور پاسخ دهد و به شما کمک کند ربات مناسب برای عملیات خود را پیدا کنید. چه به یک مدل کوچک همه منظوره یا یک ربات تخصصی برای یک صنعت خاص نیاز داشته باشید، ما گزینه هایی داریم که نیازهای شما را برآورده می کند.

مراجع:

1. ربات های صنعتی: ظرفیت بار و عملکرد محور، انجمن صنعت رباتیک، 2022
2. طراحی ربات سروو: محاسبات گشتاور و بار، مجله مهندسی مکانیک، جلد 15، شماره 3، 2021
3. کاربردهای ربات جابجایی مواد: تصورات غلط رایج درباره بار، مجله مهندسی ساخت، 2023
4. مشخصات عملکرد برای ربات های صنعتی، ISO 10218-1:2011

اگر می‌خواهید در مورد نیازهای بار، نیازهای برنامه، یا درخواست یک قیمت سفارشی صحبت کنید، لطفاً برای راهنمایی حرفه‌ای در انتخاب سروو ربات ۳ محوره مناسب برای عملیات خود با تیم ما تماس بگیرید.