Kattavan automaation suunnittelu nopeille pick and place -sovelluksille on yksi liikeinsinöörien haastavimmista tehtävistä. Kun robottijärjestelmät muuttuvat monimutkaisemmiksi ja tuotantomäärät nousevat yhä korkeammalle, järjestelmäsuunnittelijoiden on pysyttävä viimeisimmän tekniikan tasalla tai riskinä on määrittää vähemmän kuin optimaalinen suunnittelu. Käydään läpi joitakin uusimpia saatavilla olevia teknologioita ja komponentteja sekä tarkastellaan tarkasti, missä niitä käytetään.

Robottivarret sopivat kompakteihin malleihin

Teollisuuden robottikäsivarsia ei yleensä tunneta kevyistä jaloillaan. Useimmissa on pikemminkin huomattavia rakenteita, joiden on tuettava raskaita varren päätytyökaluja. Tukevan rakenteen eduista huolimatta nämä robottivarret ovat liian raskaita ja tilaa vieviä herkkiä sovelluksia varten. Kölnissä, Saksassa työskentelevän igus Inc:n insinöörit ryhtyivät kehittämään moniakselisen nivelen, joka mahdollistaa pienten kuormien kiertymisen puomin ympäri, jotta ketterämmät käsivarret olisivat sopivampia kevyisiin tehtäviin. Uusi nivel soveltuu hyvin herkkiin pick-and-place -sovelluksiin, joissa tartuntavoimaa voidaan säätää tarpeen mukaan.

Joustavuus ja keveys ovat tärkeimpiä suunnitteluparametreja uudelle liitokselle, joka koostuu muovi- ja kaapeliohjauksista. Lyhyesti sanottuna kaapeleita siirretään käsivarren olkanivelestä FAULHABERin kompakteilla harjattomilla tasavirtaservomoottoreilla, mikä estää käden inertiaa, helpottaa dynaamista liikettä ja minimoi suunnittelun jalanjäljen.

Insinöörit perustivat suuren osan suunnittelustaan ​​ihmisen kyynärpääniveleen, joten kaksi DOF:ta – pyörivä ja kääntyvä – yhdistetään yhdeksi niveleksi. Ihmisen käsivarren tapaan robottikäsivarren heikoin osa ei ole luut (robotin käsivarren runkoputki) tai lihakset (käyttömoottori), vaan voimaa välittävät jänteet. Täällä korkeajännitteiset ohjauskaapelit on valmistettu erittäin vahvasta UHMW-PE-polyeteenimateriaalista, jonka vetolujuus on 3 000 - 4 000 N/mm2. Perinteisten robottikäsitoimintojen, kuten poiminta-asenta-sovellusten, lisäksi liitos soveltuu hyvin myös erikoiskameran kiinnityksiin, antureihin tai muihin työkaluihin, joissa tarvitaan kevyttä rakennetta. Magneettinen kulman asentoanturi on sisäänrakennettu jokaiseen niveleen suuren tarkkuuden takaamiseksi.

Elektronisesti kommutoiduissa servomoottoreissa on pieni liikkuva massa, joka soveltuu dynaamiseen käyttöön: 24 Vdc:n käyttöjännite on suunniteltu akkukäyttöön, mikä on ratkaisevan tärkeää mobiilisovelluksissa, kun taas 97 mNm:n moottorin vääntömomentti nostaa halkaisijan mukaiset planeettavaihteet tarvittaviin arvoihin. käsivarren toiminta. Lisäksi näissä harjattomissa käytöissä ei ole roottorin laakerin lisäksi kuluvia osia, mikä takaa kymmenien tuhansien tuntien käyttöiän.

Lineaarinen liikejärjestelmä nopeuttaa laboratorioautomaatiota

Perinteisten pakkaus- ja kokoonpanotoimintojen lisäksi nopeiden laboratorioiden automaatiossa on yleistymässä myös keräily ja paikka. Kuvittele, että käsittelet miljoonia bakteerinäytteitä päivittäin ja saat käsityksen siitä, mitä nykypäivän biotekniikan laboratorioiden odotetaan käsittelevän. Yhdessä kokoonpanossa kehittynyt lineaarinen liikejärjestelmä mahdollistaa RoToR-nimisen biotekniikan laboratoriorobotin kiinnittämään soluryhmiä ennätysnopeuksilla, yli 200 000 näytettä tunnissa. RoToR on peräisin Singer Instrumentsilta, Somersetistä, Iso-Britanniasta, ja sitä käytetään pöytäautomaatiojärjestelmänä geneettiseen, genomi- ja syöpätutkimukseen. Yksi näistä roboteista palvelee usein useita eri laboratorioita, ja tutkijat varaavat lyhyitä aikavälejä bakteeri- ja hiivakirjastojen replikaatioon, paritteluun, uudelleenjärjestelyyn ja varmuuskopiointiin.

Reaaliaikainen ohjain käsittelee kolmea liikeakselia, jotka koordinoivat robotin pisteestä pisteeseen kiinnitysliikkeitä, sekä näytteenkäsittelyakselia, ja se on myös yhteydessä robotin graafiseen käyttöliittymään. Lisäksi ohjain hallitsee myös kaikkia I/O-kanavia.

Ohjaimen lisäksi Baldor toimitti myös lineaarisen servomoottorin ja taajuusmuuttajan sekä kolme integroitua askelmoottori- ja käyttömoduulia. Robotti suorittaa pisteestä pisteeseen siirrot lähteestä kohdelevyille lineaarista servomoottoriakselia pitkin, joka kulkee koneen leveydellä. Tämä akseli tukee kaksiakselista askelmoottoripäätä, joka ohjaa kiinnitystoimintoa. Itse asiassa yhdistetty XYZ-liike voi jopa sekoittaa näytteitä käyttämällä monimutkaista kierukkaliikettä. Erillinen askelmoottoriakseli ohjaa neulanpäiden latausmekanismia. Pneumaattiset tarttujat ja rotaattorit ohjaavat muita koneen liikkeitä, kuten neulanpäiden poimimista ja hävittämistä toiminnan alussa ja lopussa.

Singer aikoi alun perin käyttää pneumaattista käyttölaitetta poikittaiseen pääakseliin, mutta tämä rakenne ei pystynyt tarjoamaan haluttua paikannusresoluutiota tai nopeutta ja oli liian meluisa laboratorioympäristöön. Silloin insinöörit alkoivat harkita lineaarisia moottoreita. Baldor loi mukautetun harjattoman lineaarisen servomoottorin, jossa on mekaanisia muutoksia lineaarikiskoon, jolloin sitä voidaan tukea vain sen päistään, eikä sen pituudesta - joten moottorin pakotin toimii X-akselin portaalina, joka kuljettaa Y- ja Z-akselia. Lopuksi lineaarimoottorin magneettirakenne minimoi hammastuksen mahdollistaen tasaisen liikkeen.