Yüksek hızlı al ve yerleştir uygulamaları için kapsamlı otomasyon tasarlamak, hareket mühendislerinin karşılaştığı en zorlu görevlerden biridir. Robotik sistemler daha karmaşık hale geldikçe ve üretim oranları giderek yükseldikçe, sistem tasarımcıları en son teknolojilere ayak uydurmalı veya optimumdan daha az bir tasarım belirleme riskini göze almalıdır. Mevcut en son teknolojilerden ve bileşenlerden bazılarını inceleyelim ve bunların nerede kullanıldığına yakından bakalım.

Robot kolları kompakt tasarımlara uygundur

Endüstriyel robot kolları genellikle ayakları hafif olduğu için bilinmez. Aksine, çoğu ağır kol ucu takımlarını desteklemesi gereken önemli yapılara sahiptir. Sağlam bir tasarımın avantajlarına rağmen, bu robotik kollar hassas uygulamalar için çok ağır ve hantal. Daha çevik kolları hafif görevler için daha uygun hale getirmek için, Almanya, Köln'de çalışan igus Inc. mühendisleri, küçük yüklerin bir bom etrafında dönmesine izin veren çok eksenli bir eklem geliştirmeye koyuldu. Yeni eklem, tutucu kuvvetinin gerektiği gibi ayarlanabildiği hassas al ve yerleştir uygulamaları için oldukça uygundur.

Esneklik ve hafiflik, plastik ve kablo kontrollerinden oluşan yeni eklem için temel tasarım parametreleridir. Kısacası, kablolar, FAULHABER kompakt fırçasız dc servomotorları tarafından kolun omuz ekleminden hareket ettirilir, bu da koldaki ataleti önler, dinamik hareketi kolaylaştırır ve tasarım ayak izini en aza indirir.

Mühendisler tasarımlarının çoğunu insan dirsek eklemine dayandırdılar, bu nedenle iki DOF (dönme ve dönme) tek bir eklemde birleştirildi. İnsan koluna benzer şekilde, robot kolunun en zayıf kısmı kemikler (robot kolunun gövde tüpü) veya kaslar (tahrik motoru) değil, gücü ileten tendonlardır. Burada, yüksek gerilim kontrol kabloları 3.000 ila 4.000 N/mm2 çekme dayanımına sahip süper güçlü bir UHMW-PE polietilen malzemeden yapılmıştır. Al-yerleştir uygulamaları gibi geleneksel robot kolu işlevlerinin ötesinde, eklem ayrıca hafif yapının gerekli olduğu özel kamera bağlantı parçaları, sensörler veya diğer araçlar için de oldukça uygundur. Yüksek hassasiyet için her ekleme bir manyetik açı konum sensörü yerleştirilmiştir.

Elektronik olarak komütatörlü servo motorlar, dinamik kullanım için uygun düşük hareketli kütleye sahiptir: 24 Vdc çalışma voltajı, mobil uygulamalarda kullanım için önemli olan pil gücü için tasarlanmıştır; 97 mNm motor torku ise çap uyumlu planet dişli kutularını kol çalışması için gereken değerlere çıkarır. Dahası, bu fırçasız tahriklerde rotor yatağı dışında aşınan bileşen yoktur ve bu da on binlerce saatlik bir hizmet ömrü sağlar.

Doğrusal hareket sistemi laboratuvar otomasyonunu hızlandırıyor

Geleneksel paketleme ve montaj işlemlerinin ötesinde, al ve yerleştir, yüksek hızlı laboratuvar otomasyonunda da yaygınlaşıyor. Her gün milyonlarca bakteri örneğini işlediğinizi hayal edin ve günümüz biyoteknoloji laboratuvarlarının ne yapması gerektiğine dair bir fikriniz olur. Bir kurulumda, gelişmiş bir doğrusal hareket sistemi, RoToR adlı bir biyoteknoloji laboratuvar robotunun, saatte 200.000'den fazla örnekle rekor kıran hızlarda hücre dizilerini sabitlemesini sağlıyor. RoToR, Birleşik Krallık'ın Somerset kentindeki Singer Instruments'tan geliyor ve genetik, genom ve kanser araştırmaları için bir tezgah üstü otomasyon sistemi olarak kullanılıyor. Bu robotlardan biri genellikle birkaç farklı laboratuvara hizmet veriyor ve bilim insanları, bakteri ve maya kütüphanelerini çoğaltmak, çiftleştirmek, yeniden dizmek ve yedeklemek için kısa zaman aralıkları ayırıyor.

Gerçek zamanlı bir denetleyici, robotun noktadan noktaya sabitleme hareketlerini koordine eden üç hareket eksenini ve bir örnek işleme eksenini yönetir ve ayrıca robotun GUI'siyle arayüz oluşturur. Ek olarak, denetleyici tüm G/Ç kanallarını da yönetir.

Baldor, kontrolörün yanı sıra doğrusal bir servo motor ve sürücü ve üç entegre adım motoru ve sürücü modülü de sağladı. Robot, makinenin genişliği boyunca uzanan doğrusal bir servo motor ekseni boyunca kaynak plakalardan hedef plakalara noktadan noktaya transferler yapar. Bu eksen, pimleme eylemini kontrol eden iki eksenli bir adım motoru kafasını destekler. Aslında, birleşik XYZ hareketi, karmaşık bir helezon hareketi kullanarak numuneleri bile karıştırabilir. Ayrı adım motoru ekseni, pim başlıklarının yükleme mekanizmasını kontrol eder. Pnömatik tutucular ve döndürücüler, işlemlerin başında ve sonunda pim başlıklarının alınması ve atılması gibi diğer makine hareketlerini kontrol eder.

Singer başlangıçta ana enine eksen için pnömatik bir tahrik kullanmayı amaçlamıştı, ancak bu tasarım istenen konumlandırma çözünürlüğünü veya hızını sağlayamıyordu ve bir laboratuvar ortamı için çok gürültülüydü. Mühendisler o zaman doğrusal motorları düşünmeye başladılar. Baldor, doğrusal rayda mekanik değişiklikler yaparak özel bir fırçasız doğrusal servo motor yarattı ve bu sayede uzunluğu boyunca değil, yalnızca uçlarından desteklenmesine olanak sağladı; böylece motorun zorlayıcısı, Y ve Z eksenlerini taşıyan bir X ekseni gantry'si gibi davranır. Son olarak, doğrusal motorun mıknatıs tasarımı, düzgün hareket sağlamak için dişlileri en aza indirir.