Robotin paikannusjärjestelmät ovat pitkiä raitoja varastossa, ilmailu- ja autoteollisuudessa, jotta yksi robotti suorittaa useita tehtäviä. Nämä liikesuunnitelmat, joita kutsutaan myös robotinsiirtoyksiköiksi tai RTU: sta tai seitsemännen akselin järjestelmiksi, ovat yhä yleisempiä kokoonpanolle, laaja-alaiselle hitsaukselle ja varastoinnille.

Päinvastoin kuin tyypilliset asennukset, joissa robottipultit lattiaan, RTU: t siirtävät robotteja työsolujen ja tehtaiden läpi ja kuljettavat ne asemien välillä. Parhaat RTU: n asetukset ovat vain rakennetut tai ne, joissa prosessit ja niihin liittyvät koneet voidaan laittaa suoralle riville. Kun RTU: t liikuttavat kuuden akselin roboteja, lineaarisia ratoja kutsutaan joskus myös seitsemänteen akseliksi (tai harvemmin, kun itse robotissa on seitsemän vapausastetta, kahdeksas akseli). Kun nämä kappaleet ovat osa kehystä, mukaan lukien kehykset, joista robotti roikkuu, ne ovat haaroja.

Ribotista tai radan morfologiasta riippumatta ylimääräisen akselin tarkoituksena on lisätä translaatioliike. Tämä joko laajentaa työkuoren tai antaa robotin kuljetuskappaleiden tai työkalujen. Joissakin järjestelyissä entinen antaa robotin taipumus useita koneita tai poimia kuormalavoja riveistä tai koneen erittäin suuria komponentteja. Jälkimmäiselle yleiset sovellukset ovat pakkaus, hitsaus, plasmakaari leikkaus ja muut mekaaniset tehtävät.

Tässä keskitymme RTU: n käyttövaihtoehtoihin. Huomaa kuitenkin, että insinöörien on myös päätettävä joukon oppaita ja laakereita (yleensä nokan seuraajien tai profiilioppaiden muodossa).

Suunnittelu- ja asemavaihtoehdot RTU: lle on runsaasti
Vaikka joihinkin rypäleisiin sisältyy kehystys käänteisiin roboteihin ja ripustettava ne parempaan pääsyyn koneisiin ylhäältä, RTU: t, jotka kiinnittävät lattiaan ja suuntaavat robotin pystyssä. Näillä RTU: lla on keskimäärin korkeammat hyötykuormat, kuljettaa robottivarsia ja tarttui kuormituksiin, jotka painavat tuhansia puntia.

Insinöörit voivat ostaa ennalta suunniteltuja RTU: ta tai rakentaa RTU: ta sisäisesti liikkeenjärjestelmän asiantuntemuksella. Yksinkertaisimmat ovat lineaarisia paria, joissa robottipultit ovat alustoja. Monet OEM-valmistajat kuitenkin ilmoittautuvat omistettuihin integraattoreihin tilanteisiin, joissa RTU: n robotit suorittavat korkean tarkkuuden työpaikkoja-esimerkiksi leikkaustehtävää (jossa suunnittelun on synkronoitava useiden akselien niveltyminen) tai valujen siirtäminen erilaisten työstötyökalujen avulla käsittelyä varten.

Suurin haaste robotinsiirtoyksiköiden suunnittelulle on ohjelmoida ne synkronoimaan kantavien robot-aseiden niveltymisen kanssa. Toiseksi suurin haaste on saada RTU: n ylläpitämään tarkkaa lineaarista liikettä monien metrien yli.

Pitkien iskujen fyysisten vaatimusten täyttäminen
Joskus nopeus on ohitseva RTU -suunnittelutavoite. Se on erityisen totta, kun RTU: t ottavat robotit yli pari sataa jalkaa tai jopa enemmän erikoisasetuksissa. Suuri nopeus liikkuvien robottien - joskus aseiden painavat tuhansia puntia plus hyötykuormat - ovat suhteellisia. Jotkut RTU: t voivat kuitenkin liikkua yli 10 jalkaa/sekunnissa kiihtyvyydellä yhdelle g.

Mutta usein tarkkuus on ohitseva RTU -suunnittelutavoite. Harkitse sovellusta, jossa robotti auttaa esimerkiksi työstöön tarkoitettua työsuhdetta. Täällä robottityökuoren nopeus ja laajennus ovat hyödyllisiä vain, jos ympäröivän kehyksen pitäminen voi pitää tarkkuuden tiukasti. Tällaiset mallit tarvitsevat usein tarkkuutta 0,02 mm: n ja sijoittamisen toistettavuuteen noin 0,2 mm: iin radan liikkeiden aikana.

Sitä vastoin, jos sovellus käyttää robottivarren sovelluksiin, jotka asettavat mukautuvat säätimet tahdissa, mutta ovat vähemmän riippuvaisia ​​absoluuttisesta tarkkuudesta, muut asetukset voivat toimia. Tämä voi jopa tapahtua robottivarsilla varustetun ajoneuvon muodossa - esimerkiksi kuljetuskonttien purkamiseksi.

Riippumatta suunnittelusta, alhaisesta kunnossapidosta ja pitkäikäisistä käyttöikistä ovat ratkaisevan tärkeitä kaikille RTU -asetuksille, koska ne liittyvät yleensä useampaan kuin yhteen kasvien toimintoon ja useisiin muihin konepaloihin. Siksi RTU -seisokit vievät usein muita asemia komissiosta.

Integroitu turvallisuus on myös tärkeää, koska monet RTU: t siirtävät robotiikkaa asuttujen kalliiden laitteiden, kuten työstötyökalujen tai jopa työntekijöiden, läpi - etenkin silloin, kun ne toimivat vyöhykkeiden ympärillä kokoonpanohenkilöstön kanssa.

Vyöt, ruuvit ja pneumaatti RTU: lle
Keskipitkän alueen lineaaristen etäisyyksien kulkevat robottiroidot käyttävät usein moottoreita, jotka on pariksi vyöt. Nämä ovat suhteellisen yksinkertaisia ​​järjestelmiä, jotka käyttävät sähkömoottorivetoisia hihnapyöriä jännitteen luomiseen hihnan varrella ja kiihdyttämään nopeasti. Kuitenkin, kun ne saavuttavat pidempiä iskuja, ongelmia voi esiintyä hihnat, jotka roikkuvat, jos järjestelmä ei pysty ylläpitämään jännitystä koko pituuteen. Selvyyden vuoksi ongelma ei ole hyötykuorman rajoitus. Pikemminkin se on kadonneen liikkeen riski vyön noudattamisesta.

Skaalautuvuuden varoituksesta on poikkeuksia. Joissakin RTU: ssa hihna -akselit (ajetaan yhteisestä vetoakselista) ajavat harmonisia kampeja. Täällä hihnavedet voivat ylläpitää tarkkuutta pitkän aivohalvauksen robottipaikassa oikeissa olosuhteissa. Menestynein vyöpohjainen RTU: t käyttävät kehystys- ja lineaarisia raideja täydentävissä suuntauksissa saadaksesi tarkemman tarkkuuden vyöpohjaisesta asennuksesta. Jotkut sellaiset RTU: t, joissa on vyöpohjaiset kiskotoimilaitteet, voivat pitää toistettavuuden ± 0,001: een, jopa liikuttaen yhden tonnin robotteja kymmenien jalkojen yli. Täällä (oikeiden kiskojen ansiosta) hihnavetoiset toimilaitteet tekevät RTU: sta, jotka ovat halvempia ja joustavampia kuin vaihtoehdot.

Toinen vaihtoehto seitsemännelle akselille on palloruuvivetoinen akseli. Tämä asennus osoittaa värähtelyn ja jousen, joka voi syntyä vyölaitteissa. Pohjimmiltaan kiinteä mekaaninen elementti ylläpitää ohjausta tarkkaan pysäyttämiseen ja paikannukseen.

Kuularuuvit toimivat yleensä hyvin asennuksissa noin kuuden metrin pituisiin ajoittaisten laakereiden tukien avulla. Pidemmillä akseleilla pääongelma on se, että ruuvaa piiskaa suurilla nopeuksilla, varsinkin jos ne eivät saa tarpeeksi tukea. Tämä johtuu siitä, että palloruuvien akselit taipuvat oman painonsa alla. Sitten kriittisellä nopeudella (ruuvin akselin halkaisijan, suoruus, kohdistus ja tukemattoman pituuden funktio) liike herättää akselin luonnollisen taajuuden. Joten suurin nopeus laskee, kun palloruuvien pituus kasvaa.

Jotkut asetukset käyttävät laakerilohkoja, jotka erottuvat ja romahtavat yhdessä-ja pysyvät sitten ja tukevat ruuvia pidemmälle piiskaavalle laajennukselle. Erityisen pitkän palloruuvien ohjaamien ratojen osalta valmistajien on kuitenkin liitettävä useita ruuveja (yleensä liimalla hitsauksen sijasta vääntyneen geometrian välttämiseksi). Muutoin ruuvissa on oltava ylimääräinen halkaisija piiskakysymyksen ratkaisemiseksi. Joidenkin tällaisten palloruuvien pohjaisten asetusten iskut saavuttavat 10 metriä ja kulkevat 4000 rpm: iin. Toinen varoitus: Robottien ruuvit tarvitsevat suojausta likasta ja roskista. Kun ne toimivat, RTU: t käyttävät kuitenkin sähkömoottoreita pariksi palloruuvien kanssa, käsittelevät suurempia kuormia kuin vyöpohjaiset akselit.

Pitkähajojen nesteteho myös on olemassa. Tällainen pneumaattinen RTU: t ovat yleensä edullista ratkaisua sovelluksiin, jotka tarvitsevat vain edestakaisin kaksi pysäyttämistä. Keskimääräiset tarjoukset liikkuvat 2 m/s ja integroituvat muihin robotinohjauksiin.

Lineaariset moottorit tarkkuus RTU: lle
Pitkävahti RTU: t (esimerkiksi laboratoriorobotiikassa käytettäväksi) voi käyttää lineaarimoottorisia asemia. Suurin osa tällaisista RTU: sta sisältää myös huipputeknisen elektroniikan, absoluuttiset kooderit ja liikkeenhallinnan seuranta-akseleille, jopa virheiden tai sammutusten jälkeen.

Tyypillisempi lineaarisen moottorin ulottuvuudelle on noin neljä metriä. Tällainen ulottuvuus sopii paremmin nouto- ja puolijohdekiekkojen käsittelyyn kuin raskaampiin RTU-sovelluksiin. Lyhyesti sanottuna, RTU: n lineaariset moottorit ovat erityisen haastavia, koska ne toteuttavat mekaanisen tarkkuuden, mutta niiden on kannettava raskaita hyötykuormia. Tämä edellyttää enemmän kalliita pysyviä magneetteja, jotka saavat lineaariset moottorit toimimaan niin hyvin.

On poikkeuksia. Yksi maailman ennätys RTU: n kanssa tandem-lineaaristen toimilaitteiden kanssa tilattiin ja räätälöitiin automaatioasetukset, jotka tarvitsevat tarkkuusliikkeitä 12 metriin. Jäykkä alumiinitukikiskot toimivat kahdella kuuden rivin lineaarisella kierrättävällä kuulalaakerilla ja opasväyläkokoonpanolla. Twin uritetut synkroniset lineaariset moottorit Lähtövoima 4200 N.

RTU: n teline- ja pinion-sarjat
Kaupallisesti saatavissa olevat RTU: t käyttämällä teline- ja pinion-sarjoja ovat yleisimpiä. Tyypilliset pituudet saavuttavat 15 metriä. Lineaarisen yksikön hallinta on integroitu matemaattisesti kytkettynä akselina robotin ohjaimessa, mikä eliminoi lisäohjaimen tarpeen. Monet tällaiset RTU: t ylläpitävät tarkkuutta jopa 30 metrin iskuihin pariliitoksella harjaton AC-servamoottori ja planeettavaihteistot jauhellisilla kierteisillä teline- ja pinion-sarjoilla. Muut asennukset käyttävät vaunua, joka liikkuu yhden reunan kiskolla raskaiden rullien kohdalla lohkossa. Tässä kiskot ovat yleensä suorakaiteen muotoisia, ja teline on leikattu sisäreunaan. Ne voivat liittyä kaareviin segmentteihin, joissa se on hyödyllinen asettelu.

Jotkut RTU: t, jotka liikuttavat robottia matkustavasta alustasta, käyttävät kovettuneesta teräksestä valmistettuja litteäpintakiskoja ja pariksi ne nokka-seuraajien klustereiden kanssa. Toiset käyttävät sähkömoottoria, jossa on kierteinen viistevälitys ja hihna lavan virtaamiseksi. Sitten pitkällä sukkula -akselilla RTU urheilee sähkövarusteita ajaen hammaspyörää, joka kiinnittää telineen.

Simulointi ja ohjelmointi RTU: t
Työkaluja on olemassa, jotta insinöörit voivat suunnitella RTU: n polut ja koordinoida robottitoimintojen polkuja. Robotin simulointiohjelmisto ja jopa joidenkin liikkeenohjaimen moduulit antavat insinöörien suunnitella kappaleita, ladata tuloksena ohjelmisto ohjaimeen ja hallita sitten robottia ja RTU: ta yhdellä laitteistolla.

Toinen vaihtoehto on omistettujen ohjelmistoyritysten ohjelmisto, jotka myyvät robottikehityspaketteja, jotka sallivat useimpien robottimerkkien ohjelmoinnin sovellusliittymien kautta. Nämä ja lukemattomat muut ohjelmistotyökalut helpottavat robotin asennusta kuin koskaan, etenkin joukkueille, joilla on kohtalainen liikkeen hallinta tai CNC-kokemus. Alkuperäiset suunnittelutoistot tapahtuvat yleensä offline -PC -ohjelmoinnin avulla. Sitten kun henkilöstö asentaa robotti ja RTU, ohjelmointiohjelmisto kutee koodin, joka latautuu säätimiin. Ohjelmisto ajaa RTU: ta ja robottia ohjelmoiduilla polkuilla ongelmien testaamiseksi. Seuraavaksi asennusohjelma käyttää riipusta sijoittaakseen robotin tarttujan, leikkurin tai päätyefektorin työkohtaisiin pisteisiin avaruuteen, kun ohjain tallentaa liikkeet. Muutoin asentajat voivat käyttää riipusta koko kokoonpanoon ja sitten Polan -suuntauksiin taustalla - yhä yleisempi lähestymistapa.

Varoitus: RTU: n monimutkaiset robotin kalibrointi
Fyysisen asennuksen jälkeen RTU ja robotit tarvitsevat kalibrointia. Saalis on, että RTU: n kanssa yhdistetyt teollisuusrobotit tekevät usein toistettavia, mutta eivät tarkkoja liikkeitä, joten saantolähtöä, joka eroaa simulaation lähentämistä. Pelkästään teollisuusrobotit keskimäärin yksisuuntainen toistettavuus 0,1 mm - 0,01 mm. Tyypilliset akselit pari nolla-backlash-vaihde ja moottori, ja ohjain seuraa niitä kaikkia korkean resoluution koodereilla. Lähtölähetyksen tarkkuuden lisääminen enempää tulee hintaan, koska kokoonpanot ja komponentit, kuten vaihde, tuovat kadonneen liikkeen (lähinnä mekaanisen noudattamisen vuoksi). Siksi säätimien on usein kompensoitava paikannusvirhe millimetrien mittakaavassa joissain tapauksissa.

Perinteinen robotin kalibrointi käyttää kallista laser -kohdistusta. Joskus tämä voi vähentää lähtövirhettä kaksikymmentä kertaa. Muutoin robottivalmistajat tarjoavat tehdaskalibroinnin. Omistetut robot-kalibrointiyritykset tarjoavat myös palveluita, jotka voivat ottaa huomioon lisätyn RTU: n vaikutuksen robotin kokonaislähtöön. Muutoin kaksikamera-anturit mahdollistavat tarkastuksen ja dynaamisen mittauksen optiikan ja erityisen valaistuksen kautta. Mekaaniset kalibrointimuodot ovat toinen vaihtoehto, vaikka niitä on vaikeampi levittää robotteihin pitkillä raiteilla.