Robot konumlandırma sistemleri, bir robotun birden fazla görev gerçekleştirmesine izin vermek için depo, havacılık ve otomotiv tesislerinde uzun izlerdir. Robot transfer birimleri veya RTU veya 7. eksenli sistemler olarak da adlandırılan bu hareket tasarımları montaj, büyük ölçekli kaynak ve depolama için giderek daha yaygındır.

Bir robotun bir zemine cıvatalandığı tipik kurulumların aksine, RTU'lar robotları çalışma hücreleri ve fabrikalar arasında hareket ettirir ve istasyonlar arasında servis eder. RTU'lar için en iyi kurulumlar, sadece inşa edilenler veya işlemlerin ve ilgili makinelerin düz bir sıraya konulabileceği kurulumlardır. RTU'ların altı eksenli robotları hareket ettirdiği yerlerde, doğrusal izlere bazen yedinci eksen denir (veya daha az yaygın olarak, robotun kendisi yedi serbestlik derecesi, sekizinci eksen). Bu parçalar, robotun asıldığı çerçeveler de dahil olmak üzere bir çerçevenin bir parçası olduğunda, gantrilerdir.

Robot veya parça morfolojisi ne olursa olsun, ekstra eksenin amacı translasyon hareketi eklemektir. Bu, iş zarfını genişletir veya bir robot taşıma iş parçalarını veya araçlarını sağlar. Bazı düzenlemelerde, birincisi bir robotun birden fazla makine eğilimi veya satırlardan palet veya çok büyük bileşenler almasına izin verir. İkincisi için yaygın uygulamalar paketleme, kaynak, plazma-ark kesimi ve diğer mekanik görevlerdir.

Burada RTU'lar için sürücü seçeneklerine odaklanıyoruz. Bununla birlikte, mühendislerin ayrıca bir dizi kılavuz ve rulman (genellikle CAM takipçileri veya profil kılavuzları şeklinde) arasında karar vermeleri gerektiğini unutmayın.

RTU'lar için Tasarım ve Sürücü Seçenekleri
Bazı gantriler, robotları ters çevirmek ve yukarıdan makinelere daha iyi erişim için askıya almak için çerçeveleme içerse de, zemine cıvatalanan ve robotu dik olarak yönlendiren RTU'lar en yaygın olanıdır. Bu RTU'lar ortalama olarak daha yüksek yüklere sahiptir, robot kolları taşır ve binlerce pound ağırlığındaki yükleri tutar.

Mühendisler, hareket sistemi uzmanlığını kullanarak önceden tasarlanmış RTU'lar satın alabilir veya şirket içinde RTU'lar oluşturabilirler. En basit olanı, robotun cıvatalandığı platformları taşıyan doğrusal pist çiftleridir. Bununla birlikte, birçok OEM, RTU'lardaki robotların yüksek hassasiyetli işler gerçekleştireceği durumlar için özel entegratörler alır-örneğin, bir kesme görevi (tasarımın birden fazla eksenin artikülasyonunu senkronize etmesi gereken) veya dökümleri işleme için çeşitli takım tezgahları aracılığıyla hareket ettirir.

Mühendislik robot transfer birimlerine en büyük zorluk, taşıdıkları robot kollarının eklemlenmesi ile senkronize etmek için onları programlamaktır. En büyük ikinci zorluk, RTU'ların birçok metrede doğru doğrusal hareketi sürdürmesini sağlamaktır.

Uzun vuruşlar için fiziksel gereksinimleri karşılamak
Bazen hız, baskın RTU tasarım hedefidir. Bu özellikle RTU'lar özel kurulumlarda birkaç yüz metreden veya daha fazla robot aldığında doğrudur. Hareketli robotlar bağlamında yüksek hız - bazen binlerce pound ağırlığında kollar ve yükleri - görecelidir. Bununla birlikte, bazı RTU'lar bir g'ye hızlanarak 10 ft/sn'den fazla hareket edebilir.

Ancak çoğu zaman doğruluk, baskın RTU tasarım hedefidir. Örneğin, bir robotun işleme ile işbirlikçi bir çalışma hücresine yardımcı olduğu bir uygulamayı düşünün. Burada, robot çalışma zarfının hızlılığı ve uzantısı sadece çevreleyen çerçeve doğruluğu sıkı tutabiliyorsa yararlıdır. Bu tür tasarımlar genellikle 0.02 mm'ye kadar doğruluğa ve tekrarlanabilirliği pist hareketleri sırasında 0.2 mm'ye konumlandırmaya ihtiyaç duyar.

Buna karşılık, bir uygulama, uyarlanabilir kontrolleri adımlara sokan ancak mutlak hassasiyete daha az bağımlı olan uygulamalar için bir robot kolu kullanıyorsa, diğer kurulumlar işe yarayabilir. Bu, bir robot kolu ile donatılmış bir mobil araç şeklini bile alabilir - örneğin nakliye konteynırlarını boşaltmak için.

Tasarım ne olursa olsun, düşük bakım ve uzun ömür, tüm RTU kurulumları için çok önemlidir, çünkü genellikle birden fazla bitki fonksiyonu ve diğer birkaç makine parçasıyla ilişkilidir. Bu nedenle, RTU kesinti süresi genellikle diğer istasyonları komisyon dışına çıkarır.

Entegre güvenlik de önemlidir, çünkü birçok RTU robotikleri takım tezgahları veya hatta işçiler gibi pahalı ekipmanlara taşırlar - özellikle de montaj personeli ile bölgeler etrafında çalışırlar.

RTU'lar için kayışlar, vidalar ve pnömatik
Orta menzilli doğrusal mesafelerden geçen robot gantriler genellikle kemer sürücüleriyle eşleştirilmiş motorları kullanır. Bunlar, bir kemer boyunca gerginlik yaratmak ve hızla hızlanmak için elektrik motorlu kasnakları kullanan nispeten basit sistemlerdir. Bununla birlikte, daha uzun vuruşlara ulaştıkça, sistem tüm uzunluk boyunca gerginliği koruyamazsa, kayışlarla sarkan sorunlar ortaya çıkabilir. Açık olmak gerekirse, sorun yük sınırlaması değil. Aksine, kemer uyumundan kaynaklanan hareketin kaybı riskidir.

Ölçeklenebilirlik uyarısının istisnaları vardır. Bazı RTU'larda, kayış eksenleri (ortak bir tahrik milinden tahrik edilir) harmonik krankları kullanır. Burada, kemer sürücüleri doğru koşullar altında uzun zamanlı robotik konumlandırma için doğruluğu koruyabilir. Kemer güdümlü kurulumdan daha fazla hassasiyet elde etmek için tamamlayıcı yönlerde çerçeveleme ve doğrusal iz kullanır. Kemer güdümlü ray aktüatörleri olan bazı RTU'lar, düzinelerce feetin üzerinde bir ton robot hareket ederken bile tekrarlanabilirliği ± 0.001 inç olarak tutabilir. Burada (doğru raylar sayesinde) kemer güdümlü aktüatörler, alternatiflerden daha ucuz ve daha esnek olan RTU'lar yapar.

Yedinci eksen için bir başka seçenek de top vidalı bir eksendir. Bu kurulum, kemer sürücülerinde ortaya çıkabilecek titreşim ve yayını ele alır. Esasen sabit bir mekanik eleman, hassas durma ve konumlandırma kontrolünü korur.

Top vidaları genellikle aralıklı yatak destekleri yardımıyla yaklaşık altı metre uzunluğunda kurulumlarda iyi çalışır. Daha uzun eksenlerde, asıl sorun, özellikle yeterli destek almazlarsa, vidaların yüksek hızlarda kırbaçlanmasıdır. Çünkü top vidalı şaftlar kendi ağırlıklarının altında bükülür. Daha sonra kritik hızda (vida şaftının bir fonksiyonu, düzlük, hizalama ve desteklenmeyen uzunluk) hareket, şaft doğal frekansını heyecanlandırır. Böylece top vidası uzunluğu arttıkça maksimum hız azalır.

Bazı kurulumlar, birlikte ayrılan ve çöken ve daha sonra vidayı daha uzun kırbaçsız uzatma için destekleyen yatak blokları kullanır. Bununla birlikte, ekstra uzun top vidalı pistler için, üreticilerin birden fazla vidayı birleştirmesi gerekir (genellikle çarpık geometriyi önlemek için kaynak yerine tutkal ile). Aksi takdirde, vida kırbaç sorunu ele almak için ekstra büyük bir çapa sahip olmalıdır. Bu tür bazı top vidaları tabanlı kurulumlardan gelen vuruşlar 10 metreye ulaşır ve 4.000 rpm'ye ulaşır. Başka bir uyarı: Robot izlerindeki vidaların kir ve enkazdan korunmaya ihtiyacı vardır. Bununla birlikte, çalıştıkları yerde, top vidaları ile eşleştirilmiş elektrik motorları kullanan RTU'lar, kemer güdümlü eksenlerden daha büyük yükleri kullanır.

Uzun stok kurulumları için sıvı gücü de mevcuttur. Bu tür pnömatik RTU'lar genellikle sadece ileri geri iki durak konumlandırmaya ihtiyaç duyan uygulamalar için düşük maliyetli bir çözümdür. Ortalama teklifler 2 m/sn hareket eder ve diğer robot kontrolleriyle entegre olur.

Hassas RTU'lar için doğrusal motorlar
Uzun zamanlı RTU'lar (örneğin laboratuvar robotlarında kullanım için) doğrusal motorlu sürücüler kullanabilir. Bu tür RTU'ların çoğu, hatalar veya kapatmalardan sonra bile eksenler için en son teknoloji elektronik, mutlak kodlayıcılar ve hareket kontrolü içerir.

Doğrusal bir motorun erişiminden daha tipik olan dört metre. Bu erişim, toplama ve yarı iletken gofret taşıma için daha ağır RTU uygulamalarından daha uygundur. Kısacası, RTU'lardaki doğrusal motorlar özellikle zorlayıcıdır, çünkü mekanik doğruluk sağlarlar, ancak ağır yükler taşımalıdırlar. Bu, doğrusal motorların çok iyi performans göstermesini sağlayan pahalı kalıcı mıknatısların daha fazlasını gerektirir.

İstisnalar var. Tandem doğrusal aktüatörlere sahip bir dünya rekoru RTU görevlendirildi ve 12 m'ye kadar hassas hareketler gerektiren bir otomasyon kurulumu için özel olarak inşa edildi. Rijit alüminyum destek rayları iki altı sıralı doğrusal devridaim bilyalı rulman ve kılavuz montajlarla çalışır. İkiz yuvalı senkron doğrusal motorlar 4.200 N'ye kadar çıkış kuvveti.

RTU'lar için raf ve pinyon setleri
Raf-pinyon setleri kullanılarak ticari olarak temin edilebilen RTU'lar en yaygın olanıdır. Tipik uzunluklar 15 metreye ulaşır. Doğrusal ünitenin kontrolü, robot kontrolöründe matematiksel olarak birleştirilmiş bir eksen olarak entegre edilir ve bu da ek bir kontrolör ihtiyacını ortadan kaldırır. Bu tür bir RTU'lar, fırçasız bir AC servomotor ve gezegen şanzımanı öğütülmüş sarmal raf ve pinyon setleriyle eşleştirerek 30 metrelik vuruşlara bile doğruluğu korur. Diğer kurulumlar, bir bloktaki ağır hizmetli silindirler üzerinde tek kenar bir ray üzerinde hareket eden bir taşıma kullanır. Burada, raylar genellikle dikdörtgendir. Bunlar, yararlı bir düzen olduğu kavisli segmentlerle birleşebilir.

Robotu seyahat platformu hakkında hareket ettiren bazı RTU'lar, sertleştirilmiş çelikten yapılmış düz yüzey rayları kullanır ve bunları kamera kümeleriyle eşleştirir. Diğerleri platformu güçlendirmek için sarmal bir eğim azaltıcı ve kayışa sahip bir elektrik motoru kullanır. Daha sonra uzun servis ekseninde, RTU bir rafa katılan bir pinyon kullanan bir elektrikli dişlimotor spor yapar.

Simülasyon ve Programlama RTU'lar
Mühendislerin RTU'ların yollarını planlamasına ve robot işlevlerine sahip olanları koordine etmelerini sağlamak için araçlar mevcuttur. Robot simülasyon yazılımı ve hatta bazı hareket kontrolör modülleri, mühendislerin parçaları planlamasına, sonuçta ortaya çıkan yazılımı bir denetleyiciye yüklemelerine ve daha sonra robotu ve RTU'yu tek bir donanım parçasıyla kontrol etmesine izin verir.

Başka bir seçenek, Robot Geliştirme Kitleri satan ve API'ler aracılığıyla herhangi bir robot markasının programlanmasına izin veren özel yazılım şirketlerinden yazılımdır. Bu ve sayısız diğer yazılım araçları, özellikle orta hareket kontrolü veya CNC deneyimi olan ekipler için robot kurulumunu her zamankinden daha kolay hale getiriyor. İlk tasarım yinelemeleri genellikle çevrimdışı PC programlama yoluyla gerçekleşir. Ardından, personel robot ve RTU'yu yüklediğinde, programlama yazılımı kontrollere yüklenen kodu ortaya çıkarır. Yazılım, problemleri test etmek için RTU ve robotu programlanmış yollar aracılığıyla yönlendirir. Daha sonra yükleyici, denetleyici hareketleri kaydederken, robotun tutucusunu, kesicisini veya son efektörünü uzayda işe özgü noktalara konumlandırmak için bir kolye kullanır. Aksi takdirde, yükleyiciler tüm kurulum için bir kolye kullanabilir ve daha sonra arka uçta yörüngeleri cila kullanabilir - giderek daha yaygın bir yaklaşım.

Uyarı: RTU'lar robot kalibrasyonunu karmaşıklaştırır
Fiziksel kurulumdan sonra RTU'lar ve robotların kalibrasyona ihtiyacı vardır. Yakalama, RTU'larla eşleştirilmiş endüstriyel robotların genellikle tekrarlanabilir ancak doğru hareketler yapmamasıdır, bu nedenle simülasyon yaklaşımlarından farklı olan çıkış hareketi verir. Tek başına, endüstriyel robotlar ortalama 0.1 mm ila 0.01 mm ortalama tek yönlü tekrarlanabilirlik. Tipik eksenler sıfır backlash dişli başı ve motoru eşleştirir ve bir kontrolör hepsini yüksek çözünürlüklü kodlayıcılarla izler. Çıktı hareketi doğruluğunu artırmak daha da pahalı olur, çünkü dişliler ve dişliler gibi bileşenler kayıp hareketi (çoğunlukla mekanik uyum nedeniyle) getirir. Bu nedenle, kontroller genellikle bazı durumlarda milimetre ölçeğinde konumsal hatayı telafi etmelidir.

Geleneksel robot kalibrasyonu pahalı lazer hizalaması kullanır. Bazen bu çıkış hatasını yirmi kat azaltabilir. Aksi takdirde, robot üreticileri fabrika kalibrasyonu sunar. Özel robot kalibrasyon şirketleri, eklenen bir RTU'nun genel robot-hassasiyet çıktısı üzerindeki etkisini açıklayabilecek hizmetler de sunmaktadır. Aksi takdirde, çift kamera sensörleri optik ve özel aydınlatma yoluyla prob incelemesine ve dinamik ölçümlere izin verir. Mekanik kalibrasyon modları başka bir seçenektir, ancak uzun pistlerde robotlara uygulanması daha zordur.