로봇 포지셔닝 시스템은 창고, 항공 우주 및 자동차 시설의 긴 트랙으로 하나의 로봇이 여러 작업을 수행 할 수 있도록합니다. 로봇 전송 장치 또는 RTU 또는 7 축 시스템이라고도하는이 모션 설계는 조립, 대규모 용접 및 창고에 점점 더 일반적입니다.

RTU는 로봇이 바닥으로 볼트로 볼트로 변하는 일반적인 설정과 달리 작업 셀과 공장을 통해 로봇을 움직여 역 사이를 셔틀합니다. RTU를위한 가장 좋은 설정은 방금 구축중인 설정 또는 프로세스 및 관련 머신을 직선으로 넣을 수있는 설정입니다. RTU가 6 축 로봇을 이동하는 경우, 선형 트랙은 때때로 일곱 번째 축이라고도합니다 (또는 로봇 자체에 7 개의 자유도, 여덟 번째 축을 가질 때). 이 트랙이 로봇이 매달려있는 프레임을 포함하여 프레임의 일부일 때, 그들은 갠트리입니다.

로봇이나 트랙 형태에 관계없이 여분의 축의 점은 번역 운동을 추가하는 것입니다. 이것은 작업 엔벨로프를 확장하거나 로봇 운송 워크 피스 또는 도구를 허용합니다. 일부 배열에서, 전자는 로봇이 여러 기계를 경향이 있거나 행에서 팔레트를 선택하거나 매우 큰 구성 요소를 기계로 옮깁니다. 후자의 경우, 일반적인 응용 분야는 포장, 용접, 플라즈마 아크 절단 및 기타 기계적 작업입니다.

여기서 우리는 RTU의 드라이브 옵션에 중점을 둡니다. 그러나 엔지니어는 다양한 가이드와 베어링 (일반적으로 캠 팔로워 또는 프로필 가이드 형태)을 결정해야합니다.

RTU의 설계 및 드라이브 옵션이 풍부합니다
일부 갠트리에는 로봇을 반전시키고 위의 기계에 더 잘 접근 할 수 있도록 프레임이 포함되지만, 바닥으로 볼트를 묶고 로봇을 똑바로 세우는 RTU는 가장 일반적입니다. 이 RTU는 평균적으로 더 높은 페이로드를 가지고 있으며 로봇 암을 운반하고 무게가 수천 파운드의 하중을 잡았습니다.

엔지니어는 모션 시스템 전문 지식을 사용하여 사전 엔지니어링 RTU를 구매하거나 사내에서 구축 할 수 있습니다. 가장 간단한 것은 로봇 볼트 플랫폼을 가진 선형 트랙 쌍입니다. 그러나 많은 OEM은 RTU의 로봇이 고정밀 작업 (예 : 절단 작업 (디자인이 다중 축의 조음을 동기화해야 함) 또는 다양한 공작 기계를 통해 캐스팅을 처리하여 캐스팅을 이동하는 상황에 대해 전용 통합자를 입대합니다.

로봇 전송 유닛을 엔지니어링하는 가장 큰 과제는 그들이 가지고있는 로봇 암의 관절과 동기화하도록 프로그래밍하는 것입니다. 두 번째로 큰 도전은 RTU가 여러 미터에 걸쳐 정확한 선형 운동을 유지하는 것입니다.

긴 스트로크에 대한 물리적 요구 사항을 충족합니다
때로는 속도가 우선적 인 RTU 설계 목표입니다. RTU가 특수 설정에서 RTU가 수백 피트 이상 로봇을 가져갈 때 특히 그렇습니다. 고속 로봇의 맥락에서 고속 (때로는 무게가 수천 파운드)과 페이로드의 무게가 상대적입니다. 그러나 일부 RTU는 10 피트/초 이상으로 이동하여 하나의 g로 가속화 할 수 있습니다.

그러나 종종 정확도는 우선 RTU 설계 목표입니다. 예를 들어 로봇이 가공으로 협력적인 작업 세포에 도움이되는 응용 프로그램을 고려하십시오. 여기서, 속도와 로봇 작업 봉투의 확장은 주변 프레임 워크가 정확도를 단단하게 유지할 수있는 경우에만 유용합니다. 이러한 설계는 종종 0.02 mm의 정확도가 필요하며 트랙 움직임 동안 반복성을 0.2mm 정도까지 포지셔닝해야합니다.

대조적으로, 응용 프로그램이 적응 형 제어를 속도를 통해 적응 형 컨트롤을 넣지 만 절대 정밀도에 덜 의존하는 응용 프로그램에 로봇 암을 사용하는 경우 다른 설정이 작동 할 수 있습니다. 이것은 로봇 암이 장착 된 모바일 차량의 형태 (예 : 배송 컨테이너를 내릴 수도 있습니다.

설계에 관계없이 유지 보수 및 장수는 모든 RTU 설정에 중요합니다. 일반적으로 하나 이상의 식물 기능 및 여러 다른 기계와 관련이 있기 때문입니다. 따라서 RTU 가동 중지 시간은 종종 다른 방송국을 수수료를 벗어납니다.

많은 RTU가 공작 기계 나 작업자와 같은 고가의 장비, 특히 조립 인원과 함께 영역에서 운영되는 값 비싼 장비를 통해 로봇 공학을 이동하기 때문에 통합 안전도 중요합니다.

RTU의 벨트, 나사 및 공압
중간 범위 선형 거리를 가로 지르는 로봇 가트리는 종종 벨트 드라이브와 쌍을 이루는 모터를 사용합니다. 이들은 전기 운동 구동 풀리를 사용하여 벨트를 따라 장력을 만들고 빠르게 가속하는 비교적 간단한 시스템입니다. 그러나 더 긴 스트로크에 도달함에 따라 시스템이 전체 길이에 걸쳐 장력을 유지할 수 없다면 벨트 처짐으로 문제가 발생할 수 있습니다. 분명히, 문제는 페이로드 제한이 아닙니다. 오히려 벨트 규정 준수로 인한 움직임이 손실 될 위험이 있습니다.

확장 성 경고에는 예외가 있습니다. 일부 RTU에서는 벨트 축 (일반적인 구동축에서 구동)은 고조파 크랭크를 구동합니다. 여기서 벨트 드라이브는 올바른 조건에서 긴 스트로크 로봇 포지셔닝의 정확도를 유지할 수 있습니다. 가장 성공적인 벨트 구동 RTU는 보완 방향으로 프레이밍 및 선형 트랙을 사용하여 벨트 구동 설정에서 더 정확성을 얻습니다. 벨트 구동 레일 액추에이터를 갖는 이러한 RTU는 1 톤 로봇을 수십 피트 위로 움직이는 동안에도 반복성을 ± 0.001로 유지할 수 있습니다. 여기 (올바른 레일 덕분에) 벨트 구동 액추에이터는 대안보다 저렴하고 유연한 RTU를 만듭니다.

일곱 번째 축의 또 다른 옵션은 볼 스크류 구동 축입니다. 이 설정은 벨트 드라이브에서 발생할 수있는 진동 및 스프링을 다룹니다. 본질적으로 고정 기계 요소는 정확한 정지 및 위치를위한 제어를 유지합니다.

볼 스크류는 일반적으로 간헐적 베어링 지지대의 도움으로 약 6 미터 길이의 설정에서 잘 작동합니다. 더 긴 축에서 주요 문제는 나사가 고속으로 채찍질하는 것입니다. 특히 충분한지지를 얻지 못한 경우. 그것은 볼 스크류 샤프트가 자신의 무게로 구부러지기 때문입니다. 그런 다음 임계 속도 (스크류 샤프트 직경, 직선, 정렬 및 지원되지 않는 길이의 함수) 운동은 샤프트 고유 주파수를 흥분시킵니다. 따라서 볼 스크류 길이가 증가함에 따라 최대 속도가 줄어 듭니다.

일부 설정은 서로 분리하고 무너지는 베어링 블록을 사용한 다음 더 긴 채찍없는 연장을 위해 나사를 유지하고 지원합니다. 그러나 긴 외부 볼 스크류 구동 트랙의 경우 제조업체는 여러 나사를 결합해야합니다 (일반적으로 뒤틀린 지오메트리를 피하기 위해 용접 대신 접착제와 함께). 그렇지 않으면 나사는 채찍 문제를 해결하기 위해 더 큰 직경이 있어야합니다. 이러한 Ballscrew 기반 설정에서의 뇌졸중은 10 미터에 도달하여 4,000 rpm으로 실행됩니다. 또 다른 경고 : 로봇 트랙의 나사는 먼지와 잔해에서 차폐가 필요합니다. 그러나 그들이 작동하는 곳에서 볼 스크류와 쌍을 이루는 전기 모터를 사용하는 RTU는 벨트 구동 축보다 더 큰 하중을 처리합니다.

장거리 설정을위한 유체 전력도 존재합니다. 이러한 공압 RTU는 일반적으로 앞뒤로 2 스톱 포지셔닝 만 필요한 응용 분야를위한 저비용 솔루션입니다. 평균 제품은 2m/sec로 이동하고 다른 로봇 컨트롤과 통합됩니다.

정밀 RTU를위한 선형 모터
긴 스트로크 RTU (예 : 실험실 로봇 공학에 사용)는 선형 운동 드라이브를 사용할 수 있습니다. 대부분의 이러한 RTU에는 오류 나 종료 후에도 최첨단 전자 장치, 절대 인코더 및 추적 축을위한 모션 제어가 포함됩니다.

선형 모터의 도달 범위는 4 미터 정도입니다. 이러한 도달 범위는 더 무거운 RTU 응용 프로그램보다 픽 앤 플레이스 및 반도체 웨이퍼 처리에 더 적합합니다. 요컨대, RTU의 선형 모터는 기계적 정확도를 제공하지만 무거운 페이로드를 운반해야하기 때문에 특히 어려운 일입니다. 이것은 선형 모터를 잘 작동시키는 비싼 영구 자석을 더 필요로합니다.

예외가 있습니다. 탠덤 선형 액추에이터가 장착 된 세계 기록 RTU 중 하나는 12m로 정밀한 움직임이 필요한 자동화 설정을 위해 시운전되고 맞춤형으로 구축되었습니다. 강성 알루미늄지지 레일은 2 개의 6 열 선형 재순환 볼 베어링 및 가이드 웨이 어셈블리와 함께 작동합니다. 트윈 슬롯 형 동기 선형 모터 출력 4,200 N.

RTU의 랙 앤 피니언 세트
랙 앤 피니언 세트를 사용하는 상업적으로 이용 가능한 RTU가 가장 일반적입니다. 일반적인 길이는 15 미터에 도달합니다. 선형 단위의 제어는 로봇 컨트롤러의 수학적으로 결합 된 축으로 통합되어 추가 컨트롤러가 필요하지 않습니다. 이러한 많은 RTU는 브러시리스 AC 서보 토르와 행성 기어 박스를 지상 헬리컬 랙 및 피니언 세트와 짝을 이루어 30 미터의 스트로크에도 정확도를 유지합니다. 다른 설정은 블록의 중장비 롤러의 단일 에지 레일 위로 이동하는 캐리지를 사용합니다. 여기서, 레일은 일반적으로 랙이 내부 가장자리로 잘린 직사각형입니다. 이들은 유용한 레이아웃 인 곡선 세그먼트와 결합 할 수 있습니다.

여행 플랫폼에서 로봇을 움직이는 일부 RTU는 강화 강철로 만든 플랫 표면 레일을 사용하여 캠-팔로워 클러스터와 쌍을 이룹니다. 다른 사람들은 헬리컬 베벨 감소기와 벨트가있는 전기 모터를 사용하여 플랫폼에 전원을 공급합니다. 그런 다음 긴 셔틀 축에서 RTU는 랙에 참여하는 피니언을 운전하는 전기 기어 모터를 자랑합니다.

시뮬레이션 및 프로그래밍 RTU
엔지니어가 RTU 경로를 계획하고 로봇 기능을 갖춘 경로를 조정할 수 있도록 도구가 존재합니다. 로봇 시뮬레이션 소프트웨어 및 일부 모션 컨트롤러 모듈로 인해 엔지니어는 트랙을 계획하고, 소프트웨어를 컨트롤러에로드 한 다음 해당 하드웨어로 로봇과 RTU를 제어 할 수 있습니다.

또 다른 옵션은 로봇 개발 키트를 판매하는 전용 소프트웨어 회사의 소프트웨어로, API를 통해 대부분의 모든 브랜드 로봇을 프로그래밍 할 수 있습니다. 이러한 수많은 다른 소프트웨어 도구를 사용하면 로봇 설정이 그 어느 때보 다 쉬워집니다. 특히 중간 정도의 모션 제어 또는 CNC 경험이있는 팀의 경우. 초기 설계 반복은 일반적으로 오프라인 PC 프로그래밍을 통해 발생합니다. 그런 다음 직원이 로봇 및 RTU를 설치하면 프로그래밍 소프트웨어가 컨트롤에로드되는 코드를 생성합니다. 이 소프트웨어는 프로그래밍 된 경로를 통해 RTU와 로봇을 구동하여 문제를 테스트합니다. 다음으로 설치 프로그램은 펜던트를 사용하여 로봇의 그립 파, 커터 또는 엔드 이펙터를 공간의 작업 별 지점으로 배치하는 반면 컨트롤러는 이동을 기록합니다. 그렇지 않으면 설치자는 전체 설정에 펜던트를 사용한 다음 백엔드에서 폴란드 궤적을 사용할 수 있습니다. 점점 더 일반적인 접근 방식입니다.

경고 : RTU는 로봇 교정을 복잡하게합니다
물리적 설정 후 RTU와 로봇은 교정이 필요합니다. 캐치는 RTU와 짝을 이루는 산업용 로봇이 종종 반복 가능하지만 정확한 움직임을 만들지 않으므로 시뮬레이션 근사치와 다른 출력 동작을 산출한다는 것입니다. 단독으로, 산업용 로봇은 평균 단방향 반복성 0.1 mm ~ 0.01 mm입니다. 일반적인 축은 Zero-Backlash Gearhead 및 Motor를 결합하고 컨트롤러는 모두 고해상도 인코더로 추적합니다. 기어링과 같은 어셈블리 및 구성 요소가 모션 손실 (주로 기계적 준수로 인해)을 소개함에 따라 출력 모션 정확도를 높이면 더 이상 비싸집니다. 따라서 제어는 종종 경우에 따라 밀리미터 규모의 위치 오차를 보상해야합니다.

기존 로봇 교정은 비용이 많이 드는 레이저 정렬을 사용합니다. 때로는 출력 오류가 2 배를 줄일 수 있습니다. 그렇지 않으면 로봇 제조업체는 공장 교정을 제공합니다. 전용 로봇-보정 회사는 또한 전체 로봇-프레시션 출력에 대한 추가 RTU의 영향을 설명 할 수있는 서비스를 제공합니다. 그렇지 않으면 듀얼 카메라 센서를 사용하면 광학 및 특수 조명을 통한 검사 및 동적 측정을 프로브 할 수 있습니다. 기계식 교정 모드는 또 다른 옵션이지만 긴 트랙에서 로봇에 적용하기는 어렵습니다.