Progettare un'automazione completa per applicazioni di pick-and-place ad alta velocità è tra i compiti più impegnativi affrontati dagli ingegneri del movimento. Man mano che i sistemi robotici diventano più complessi e i tassi di produzione aumentano sempre più, i progettisti di sistemi devono tenere il passo con le ultime tecnologie o il rischio di specificare un design meno che ottimale. Esaminiamo alcune delle ultime tecnologie e componenti disponibili, oltre a dare un'occhiata da vicino a dove trovano l'uso.

Robot Arms Suit Design compatto

Le braccia robot industriali non sono di solito conosciute per essere leggeri in piedi. Piuttosto, la maggior parte ha costruzioni sostanziali che devono supportare strumenti pesanti. Nonostante i vantaggi di un design robusto, questi bracci robotici sono troppo pesanti e ingombranti per applicazioni delicate. Per rendere i bracci più nitidi più appropriati per le attività leggere, gli ingegneri di Igus Inc., che lavorano a Colonia, in Germania, hanno deciso di sviluppare un giunto multiasse per consentire a piccoli carichi di girare attorno a un braccio. Il nuovo giunto è adatto per delicate applicazioni di pick-and-place in cui la forza della pinza può essere regolata secondo necessità.

Flessibilità e peso leggero sono parametri di progettazione chiave per il nuovo giunto, che consiste in controlli di plastica e cavi. In breve, i cavi vengono spostati dall'articolazione della spalla del braccio da Faulhaber Compact Brushless DC Servomotor, che impedisce l'inerzia nel braccio, facilita il movimento dinamico e minimizza l'impronta del design.

Gli ingegneri basati su gran parte del loro design sull'articolazione del gomito umano, quindi due DOF - rotazione e girevole - sono combinati in un singolo giunto. Simile a un braccio umano, la parte più debole del braccio del robot non sono le ossa (il tubo del braccio del robot) o i muscoli (il motore di trasmissione), ma i tendini, che trasferiscono la potenza. Qui, i cavi di controllo ad alta tensione sono realizzati con un materiale di polietilene UHMW-PE super forte con una resistenza alla trazione da 3.000 a 4.000 N/mm2. Oltre alle tradizionali funzioni del braccio robot come applicazioni di scelta e place, il giunto è anche adatto per speciali raccordi per fotocamere, sensori o altri strumenti in cui è necessaria una costruzione leggera. Un sensore di posizione dell'angolo magnetico è integrato in ogni giunto per alta precisione.

I servomotori commutati elettronicamente sono dotati di una massa mobile a bassa mobile adatto per l'uso dinamico: la tensione di funzionamento a 24 VDC è progettata per l'energia della batteria, cruciale per l'uso in applicazioni mobili, mentre la coppia del motore da 97 mnm aumenta i motivi planetai conformi al diametro ai valori richiesti per il funzionamento del braccio. Inoltre, queste unità senza spazzole non hanno componenti di indossare oltre al cuscinetto del rotore, garantendo una durata di decine di migliaia di ore.

Sistema di movimento lineare accelera l'automazione del laboratorio

Oltre alle operazioni tradizionali di imballaggio e assemblaggio, il pick-and-place sta anche proliferando nell'automazione di laboratorio ad alta velocità. Immagina di manipolare milioni di campioni di batteri ogni giorno e avrai un'idea di cosa dovrebbero gestire i laboratori biotecnologici di oggi. In una configurazione, un sistema di movimento lineare avanzato sta consentendo un robot di laboratorio biotecnotorio chiamato rotore per appuntare array di celle a velocità record di oltre 200.000 campioni all'ora. Il rotore proviene da Singer Instruments, Somerset, Regno Unito, e viene utilizzato come sistema di automazione da banco per la ricerca genetica, genoma e cancro. Uno di questi robot spesso serve diversi laboratori, con scienziati che mantengono brevi fasce orarie per replicare, accoppiarsi, riorganizzare e sostenere i batteri e le biblioteche di lievito.

Un controller in tempo reale gestisce le tre assi di movimento che coordinano le mosse di punta punto a punto del robot, nonché un asse di manipolazione del campione e si interfaccia anche con la GUI del robot. Inoltre, il controller gestisce anche tutti i canali I/O.

Oltre al controller, Baldor ha anche fornito un servomotore e unità lineare e tre moduli di trasmissione e trasmissione integrati. Il robot effettua trasferimenti da punto a punto dalle piastre di origine a destinazione lungo un asse servomotore lineare che funziona lungo la larghezza della macchina. Questo asse supporta una testa del motore passo-passo a due assi che controlla l'azione pinning. In effetti, il movimento XYZ combinato può persino suscitare campioni usando un movimento elicoidale complesso. L'asse del motore passo -passo separato controlla il meccanismo di caricamento dei pinhead. I pneumatici bricioli e rotatori controllano altri movimenti della macchina, come il pickup e lo smaltimento dei pinhead all'inizio e alla fine delle operazioni.

Singer originariamente intendeva utilizzare un'unità pneumatica per l'asse trasversale principale, ma questo design non poteva fornire la risoluzione o la velocità di posizionamento desiderata, ed era troppo rumoroso per un ambiente di laboratorio. Fu allora che gli ingegneri iniziarono a considerare motori lineari. Baldor ha creato un servomotore lineare senza spazzole personalizzato con modifiche meccaniche sulla pista lineare, permettendo che sia supportato solo alle sue estremità, piuttosto che lungo la sua lunghezza, quindi il motore del motore agisce come un cavalletto X-Axis che trasporta gli assi Y e Z. Infine, il design del magnete del motore lineare riduce al minimo l'ingranaggio per consentire il movimento regolare.