در خطوط تولید صنعتی مدرن، روباتهای صنعتی وظایفی را با تکرارپذیری بالا و الزامات دقیق دقیق انجام میدهند. کلید عملکرد پایدار این دستگاههای 24{2} ساعته بدون توقف در یک سیستم انتقال مکانیکی دقیق نهفته است. این مقاله به فناوری های اصلی و کاربردهای عملی سیستم های انتقال ربات صنعتی می پردازد.
ویژگی ها و کاربردهای روش های رایج انتقال
سیستم انتقال ربات های صنعتی از حالت های انتقال متعددی تشکیل شده است که هر کدام عملکرد منحصر به فرد و سناریوهای کاربردی خود را دارند.
انتقال دنده ای یکی از پرکاربردترین روش های انتقال است. قدرت را از طریق مش بندی بین چرخ دنده ها، با راندمان انتقال بیش از 98٪، منتقل می کند و می تواند به کنترل حرکت با دقت بالا- دست یابد. در ایستگاه جوشکاری در خودروسازی، بازوی رباتیک برای تکمیل کارهای جوشکاری با دقت تکرارپذیری ± 0.1 میلیمتر بر انتقال دنده دقیق متکی است. با این حال، انتقال دنده به دقت نصب بسیار بالایی نیاز دارد و خطاهای مونتاژ بیش از حد می تواند منجر به افزایش صدای عملیاتی و سایش غیرعادی شود که به تکنسین های حرفه ای برای نصب و رفع اشکال نیاز دارد.
تسمههای سنکرون رایجترین نوع درایو تسمه هستند که معمولاً در سناریوهای حساس به نویز-و حساس به هزینه{1}}استفاده میشوند. به عنوان مثال، ربات مرتبکننده در خط تولید بستهبندی مواد غذایی از محرک تسمه سنکرون استفاده میکند که میتواند سرعت مرتبسازی دهها بار در دقیقه را تضمین کند و صدای عملیاتی زیر ۶۰ دسیبل را کنترل کند. با این حال، نقصهای ذاتی در انتقال تسمه وجود دارد، که به راحتی میتواند باعث لغزش در هنگام بارگذاری بیش از حد یا قرار گرفتن در معرض ضربههای شروع قابلتوجه شود و کاربرد آن را در سناریوهای{5} سنگین محدود کند.
درایو زنجیره ای به دلیل ظرفیت تحمل بار عالی-به انتخاب ارجح برای ربات های حمل و نقل سنگین تبدیل شده است. در جرثقیل های سنگین در انبارهای تدارکات، انتقال زنجیره غلتکی می تواند صدها نیوتن متر گشتاور را به راحتی منتقل کند و به بلند کردن عمودی کالاهای سطح تن دست یابد. با این حال، زنجیر به روانکاری و نگهداری منظم نیاز دارد، در غیر این صورت ممکن است به دلیل سایش، گام بلندتر شود و بر دقت انتقال تأثیر بگذارد و حتی باعث شکستگی شود.
انتقال چرخ دنده حلزونی دارای ویژگیهای خود قفلکننده منحصربهفرد است و معمولاً در موقعیتهایی استفاده میشود که نگهداری موقعیت مورد نیاز است. به عنوان مثال، پلت فرم چرخشی ربات سمپاش از انتقال چرخ دنده کرمی استفاده می کند تا به طور خودکار موقعیت خود را در صورت قطع برق قفل کند و از حوادث ایمنی ناشی از چرخش تصادفی تفنگ اسپری جلوگیری کند. اما راندمان انتقال آن نسبتاً پایین است، معمولاً حدود 70٪ -80٪.
طراحی مشترک سیستم انتقال
سیستم انتقال یک ربات صنعتی شش محوره ادغام چند فناوری است. سروو موتور توان خروجی را فراهم می کند، کاهنده وظیفه کاهش سرعت و افزایش گشتاور را بر عهده دارد و قطعاتی مانند چرخ دنده ها و کوپلینگ ها انتقال نیرو و تبدیل حرکت را کامل می کنند.
بخشهای مختلف بر اساس ویژگیهای بار، طرحهای انتقال متفاوتی را انتخاب میکنند: پایه ربات معمولاً از کاهندههای RV استفاده میکند که ساختاری فشرده دارند و میتوانند تا 1500 نیوتن متر گشتاور را تحمل کنند. به دلیل فضای محدود در ناحیه مچ، معمولاً از کاهندههای هارمونیک استفاده میشود که دارای حجمی فقط یک-یک سوم کاهندههای RV با مشخصات مشابه هستند، اما میتوانند به دقت موقعیتیابی 15 ± دقیقه قوس دست یابند. افکتور انتهایی ممکن است توسط یک تسمه میکرو سنکرون هدایت شود تا الزامات حرکتی انعطاف پذیر و سبک وزن را برآورده کند.
در خط مونتاژ خودرو، طراحی سیستم انتقال مدل معینی از ربات بسیار معرف است: پایه از یک ساختار فاصله دنده دوگانه استفاده می کند که از طریق سفت شدن پیش از آن واکنش دنده را از بین می برد و به چرخش برگشتی صفر می رسد. بازو فوقانی از جفت بال اسکرو و راهنماهای خطی برای دستیابی به موقعیت سطح میلی متری برای حرکت خطی استفاده می کند. کاهنده هارمونیک مفصل مچ دست، همراه با بلبرینگهای{0}دقیق بالا، میتواند به تنظیم دقیق 0.02 ± درجه دست یابد.
متعادل کردن عملکرد و هزینه
طراحی سیستم های انتقال ربات صنعتی همیشه دقت، طول عمر و هزینه را متعادل می کند. خطای انتقال کاهندههای هارمونیک با دقت بالا را میتوان در عرض 1 دقیقه قوس کنترل کرد، اما ساختار چرخ انعطافپذیر پیچیده منجر به هزینههای ساخت بالا میشود و نیاز به استفاده از مواد فولادی آلیاژی خاص دارد. در زمینه تولید نیمه هادی، هزینه نگهداری سالانه کاهش دهنده های هارمونیک برای روبات های جابجایی ویفر به 300000 یوان می رسد که 40٪ از کل هزینه تعمیر و نگهداری تجهیزات را شامل می شود.
برای کاربردهای صنعتی عمومی، مهندسان تأکید بیشتری بر هزینه-اثربخشی دارند. با بهینه سازی فرآیند عملیات حرارتی چرخ دنده، استفاده از مواد مقاوم در برابر سایش بالا، و ترکیب با گریس روانکاری طولانی مدت، چرخه نگهداری را می توان به بیش از 3000 ساعت افزایش داد. ربات جوش نقطه ای در یک کارگاه جوش خودرو خاص برای دستیابی به عملکرد بدون خطای مداوم به مدت 20000 ساعت بهبود یافته است و به طور موثر هزینه های تعمیر و نگهداری از کار افتادگی را کاهش می دهد.
نگهداری و نگهداری مناسب برای افزایش طول عمر سیستم انتقال بسیار مهم است. یک کارخانه فرآوری مواد غذایی خاص سیستم تعویض روغن روان کننده کاهنده را هر 2000 ساعت به شدت اجرا می کند. یک ربات پالت ساز به مدت 8 سال به طور مداوم کار می کند و هنوز هم عملکرد خوبی دارد که 30 درصد طولانی تر از چرخه تعمیر و نگهداری معمولی است.
روندهای توسعه فناوری
با توسعه اتوماسیون صنعتی، سیستم های انتقال مکانیکی به سمت هوشمندی و یکپارچگی در حال تکامل هستند. کاهنده هوشمند با حسگرهای داخلی{1} میتواند دما، ارتعاش و سایر پارامترها را در زمان واقعی نظارت کند و دادهها را از طریق فناوری IoT در سیستم مدیریت آپلود کند تا به تعمیر و نگهداری پیشبینیشده دست یابد. استفاده از مواد روان کننده خود{3} فاصله نگهداری اجزای انتقال را به بیش از 10000 ساعت افزایش می دهد.
طراحی یکپارچه اجزایی مانند موتورها، کاهنده ها، رمزگذارها و غیره را در یک ماژول ادغام می کند. در حالی که حجم ماژول مشترک یک برند خاص از ربات مشارکتی را تا 40% کاهش میدهد، همچنین یک تابع بازخورد گشتاور را ادغام میکند و همکاری ماشین{3}}ایمنتری را ممکن میسازد. استفاده از این فناوری های نوآورانه، توسعه سیستم های انتقال ربات صنعتی را به سمت عملکرد بالاتر و هزینه کمتر سوق می دهد.