Системы позиционирования роботов - это длинные дорожки на складах, аэрокосмической и автомобильной среде, чтобы позволить одному роботу выполнять несколько задач. Также называемые подразделениями-роботами-трансфер или RTU или 7-й оси системы, эти конструкции движения все чаще встречаются для сборки, крупномасштабной сварки и складов.

В отличие от типичных установок, в которых робот болтает на пол, RTU перемещают роботов через рабочие клетки и фабрики и транслируют их между станциями. Лучшие настройки для RTU - это просто строительство или те, где процессы и связанные с ними машины могут быть помещены в прямой ряд. Там, где RTU перемещают шестиосные роботы, линейные треки также иногда называют седьмой осью (или реже, когда сам робот имеет семь градусов свободы, восьмой оси). Когда эти треки являются частью кадра, в том числе кадров, из которых висит робот, они гантри.

Независимо от морфологии робота или трека, точка дополнительной оси заключается в добавлении трансляционного движения. Это либо расширяет рабочую конверт, либо позволяет роботист-транспортным рабочим работам или инструментам. В некоторых аранжировках первое позволяет роботу считать несколько машин или подболты из рядов или машины очень большие компоненты. Для последних общих применений являются упаковка, сварка, резка плазменная привязка и другие механические задачи.

Здесь мы сосредоточены на вариантах диска для RTU. Тем не менее, обратите внимание, что инженеры также должны решать между множеством гидов и подшипников (обычно в форме последователей CAM или профиля).

Варианты дизайна и диска для RTU
Хотя некоторые гантрии включают в себя создание для инвертирования роботов и подвеска их для лучшего доступа к машинах сверху, RTU, которые зажигают на пол и ориентируют робот в вертикальном положении, наиболее распространены. Эти RTU имеют более высокие полезные нагрузки в среднем, несущие руки робота и схватили грузы весом тысячи фунтов.

Инженеры могут купить предварительно инженерные RTU или строить RTU внутри компании, используя опыт движений. Самым простым являются пары линейной дороги, которые несут платформы, для которых болтает робот. Тем не менее, многие производители OEM-производители привлечены к специальным интеграторам для ситуаций, когда роботы на RTU будут выполнять высокую задачи-например, задача резания (где дизайн должен синхронизировать артикуляцию нескольких осей) или движущихся отливок с помощью различных машин для обработки.

Самой большой проблемой для инженерных подразделений-переноса робота является программирование их для синхронизации с артикуляцией рук робота, которое они несут. Вторая по величине задача заключается в том, чтобы получить RTU для поддержания точного линейного движения на многих метрах.

Удовлетворение физических требований для длинных ударов
Иногда скорость - это соответствующая цель дизайна RTU. Это особенно верно, когда RTU принимают роботов более пары сотен футов или даже больше в специальных настройках. Высокая скорость в контексте движущихся роботов - иногда оружие весит тысячи фунтов плюс их полезные нагрузки - является относительно. Тем не менее, некоторые RTU могут перемещаться в более чем 10 футов/с с ускорением до одного G.

Но часто точность является главной целью дизайна RTU. Рассмотрим приложение, например, робот помогает, например, кооперативную рабочую клетку с обработкой. Здесь скорость и расширение конверта робота полезны только в том случае, если окружающая структура может удерживать точность. Такие конструкции часто нуждаются в точности до 0,02 мм, а поставка повторяемости до 0,2 мм или около того во время движений дорожек.

Напротив, если приложение использует руку робота для приложений, которые проводят адаптивные элементы управления через шаги, но менее зависимы от абсолютной точности, могут работать другие настройки. Это может даже принять форму мобильного автомобиля, оснащенного рукой робота, например, для выгрузки транспортных контейнеров.

Независимо от дизайна, низкое обслуживание и длительный срок службы имеют решающее значение для всех настройков RTU, поскольку они обычно связаны с более чем одной функцией растения и несколькими другими частями машин. Поэтому время простоя RTU часто выводит другие станции из комиссии.

Интегрированная безопасность также важна, потому что многие RTU перемещают робототехнику через поля заполненного дорогого оборудования, такого как станки или даже работники, особенно там, где они работают вокруг зон с персоналом сборки.

Ремни, винты и пневматика для RTU
Робот Gantries, проходящие линейные расстояния среднего класса, часто используют двигатели в сочетании с ремнями. Это относительно простые системы, которые используют электрические моторные шкивы для создания натяжения вдоль ремня и быстро ускоряются. Однако, когда они достигают более длинных ударов, проблемы могут возникнуть с провисанием пояса, если система не может поддерживать напряжение на всю длину. Чтобы быть ясным, проблема не ограничивает полезную нагрузку. Скорее, это риск утраченного движения от соответствия ремням.

Есть исключения из предостережения масштабируемости. В некоторых РТУ оси ремня (приводятся из общего кардиологического вала) приводят гармоничные кривошипы. Здесь поясные приводы могут поддерживать точность для позиционирования роботизированного длинного удара в правильных условиях. Наиболее успешные РТУ, управляемые ремнями, используют кадрирование и линейные дорожки в комплементарных ориентациях, чтобы получить большую точность от настройки, управляемой ремнями. Некоторые такие РТУ с приводами железнодорожных железнодорожных пояс могут сохранить повторяемость до ± 0,001 дюймов, даже при перемещении роботов с одной точкой на десятки футов. Здесь (благодаря правильным рельсам) приводы, управляемые ремнями, делают для RTU, которые дешевле и более гибки, чем альтернативы.

Другим вариантом для седьмой оси является ось, управляемая шариком. Эта настройка касается вибрации и пружины, которые могут возникнуть в приводах ремня. По сути, фиксированный механический элемент поддерживает контроль точной остановки и позиционирования.

Шарические вины обычно хорошо работают в установках около шести метров с помощью прерывистых опор подшипника. На более длинных осях основная проблема заключается в том, что винты на высоких скоростях, особенно если они не получают достаточного количества поддержки. Это потому, что шариковые стволы изгибаются под собственным весом. Затем на критической скорости (функция диаметра винтового вала, прямолинейности, выравнивания и неподдерживаемой длины) возбуждает естественную частоту вала. Таким образом, максимальная скорость снижается по мере увеличения длины шарика.

Некоторые настройки используют подшипные блоки, которые разделяют и разрушаются вместе, а затем остаются и поддерживают винт для более длительного удлинителя без квину. Тем не менее, для очень длинных дорожек для шариков, производители должны соединять несколько винтов (обычно с клей вместо сварки, чтобы избежать деформированной геометрии). В противном случае винт должен иметь очень большой диаметр для решения проблемы кнута. Строки из некоторых таких настройки на основе шарика достигают 10 метров и проходят до 4000 об / мин. Другое предостережение: винты в роботах треки нуждаются в экране от грязи и мусора. Однако там, где они работают, RTU с использованием электродвигателей в сочетании с шариковыми видами обрабатывают большие нагрузки, чем оси, управляемые ремнями.

Также существует жидкая мощность для настройки с длинными частями. Такие пневматические RTU, как правило, являются недорогим решением для приложений, которые требуют только двухэтапного позиционирования. Средние предложения движутся 2 м/с и интегрируются с другими элементами управления роботами.

Линейные двигатели для точных RTU
Длинные RTU (например, для использования в лабораторной робототехнике) могут использовать линейно-моторные диски. Большинство таких RTU также включают в себя современную электронику, абсолютные кодеры и управление движением для отслеживания осей, даже после ошибок или выключений.

Более типичное для линейного моторного охвата составляет четыре метра или около того. Такой охват больше подходит для обработки пластин для выбора и места и полупроводниковых пластин, чем в более тяжелых приложениях RTU. Короче говоря, линейные двигатели в RTU особенно сложны, потому что они обеспечивают механическую точность, но должны нести тяжелые полезные нагрузки. Это требует большего количества дорогих постоянных магнитов, которые заставляют линейные двигатели работать так хорошо.

Есть исключения. Один мировой рекорд RTU с тандемными линейными приводами был введен в эксплуатацию и создан на заказ для установки автоматизации, нуждающейся в точных шагах до 12 м. Жесткие алюминиевые опорные рельсы работают с двумя шестирядными линейными рециркулирующими шариковыми подшипниками и направляющими сборами. Двойные синхронные линейные двигатели с двойными прорезоми до 4200 N.

Наборы на стойку для RTU
Коммерчески доступные RTU с использованием наборов в стойку и пинации являются наиболее распространенными. Типичные длины достигают 15 метров. Управление линейной единицей интегрируется как математически связанная ось в контроллере робота, что устраняет необходимость в дополнительном контроллере. Многие такие RTU поддерживают точность даже к инсультам 30 метров, сочетая бесщеточную сервис-сервер AC и планетарную коробку передач с наземными спиральными наборами стойки и пино. Другие установки используют карету, которая перемещается по одноэкляжной рельсе на тяжелых роликах в блоке. Здесь рельсы обычно прямоугольные со стойкой, разрезанной в внутренний край. Они могут присоединиться к изогнутым сегментам, где это полезная макет.

В некоторых RTU, которые перемещают робота о платформе для путешествий, используют плоские рельсы из закаленной стали и сочетают их с кластерами с кулачками. Другие используют электродвигатель с спиральным редуктором и ремнем для питания платформы. Затем на длинной оси челнока RTU оснащена электрической передачей, управляющей шестерницей, включающей стойку.

Моделирование и программирование RTU
Существуют инструменты, позволяющие инженерам планировать пути RTU и координировать функции робота. Программное обеспечение для моделирования роботов и даже некоторые модули контроллера движения позволяют инженерам планировать дорожки, загружать в результате программное обеспечение на контроллер, а затем управлять роботом и RTU с этим одним из аппаратных средств.

Другим вариантом является программное обеспечение от специализированных компаний -разработчиков программного обеспечения, которые продают наборы для разработки роботов, которые позволяют программировать большинство брендов робота через API. Эти и множество других программных инструментов облегчают настройку роботов, особенно для команд с умеренным контролем движения или опытом ЧПУ. Первоначальные дизайнерские итерации обычно происходят через автономное программирование ПК. Затем, когда персонал устанавливает робота и RTU, программное обеспечение для программирования порождает код, который загружается на элементы управления. Программное обеспечение управляет RTU и роботом через запрограммированные пути для проверки проблем. Затем установщик использует подвеску для позиционирования захвата, резака, резак или конечного эффектора в пространство, в то время как контроллер записывает движения. В противном случае, установщики могут использовать подвеску для всей установки, а затем полировать траектории на бэкэнд - все более распространенный подход.

Предостережение: RTU усложняет калибровку роботов
После физической настройки RTU и роботы нуждаются в калибровке. Уловка состоит в том, что промышленные роботы в сочетании с RTU часто делают повторяемые, но не точные движения, поэтому вывод выходного движения, которое отличается от приближения моделирования. В одиночку промышленные роботы Средняя однонаправленная повторяемость от 0,1 мм до 0,01 мм. Типичные оси соединяют передачу с нулевой обработкой и двигатель, а контроллер отслеживает их с кодерами высокого разрешения. Повышение точности выхода движения. Любое еще больше становится дорогим, поскольку сборки и компоненты, такие как передача, вводят потерянное движение (в основном из -за механического соответствия). Следовательно, элементы управления часто должны компенсировать позиционную ошибку по шкале миллиметров в некоторых случаях.

Традиционная калибровка роботов использует дорогостоящее лазерное выравнивание. Иногда это может уменьшить ошибку выходной сигналы в двадцать раз. В противном случае производители роботов предлагают заводскую калибровку. Выделенные компании-роботибровки также предлагают услуги, которые могут учитывать влияние дополнительного RTU на общий результат робота. В противном случае датчики с двойной камерой позволяют провести исследование и динамическое измерение с помощью оптики и специального освещения. Механические способы калибровки являются еще одним вариантом, хотя их труднее применить к роботам на длинных треках.