A konzolový robotje typ robotického ramene, který využívá konzolovou konstrukci k zajištění rozšířeného horizontálního dosahu při zachování relativně kompaktního vertikálního profilu. Konzolová robotická ramena se skládají ze svislého sloupu, který podpírá vodorovné rameno vyčnívající ven. Tato konfigurace umožňuje rameni přístup k velkému pracovnímu prostoru při zabírání minimální podlahové plochy.
Konzolové roboty se ideálně hodí pro manipulaci s materiálem a aplikace typu pick-and-place, které vyžadují velký dosah. Vynikají při nakládání a vykládání dopravníků, paletizátorů, CNC strojů, expedičních ploch a dalších procesů, které vyžadují horizontální přístup napříč širokým uspořádáním. Některé další aplikace, které těží z možností konzolového robota, zahrnují:
Ošetřování strojů
Díky svému rozšířenému dosahu mohou konzolové roboty snadno přistupovat k více strojům v pracovní buňce. Mohou nakládat a vykládat díly, vyměňovat nástroje, přidávat spotřební materiály, jako jsou spojovací prvky nebo svařovací drát, a odebírat hotové díly s vynikající flexibilitou. Použití konzolového ramena umožňuje, aby byly všechny stroje v buňce umístěny k jedné stěně, čímž se minimalizuje celkový půdorys buňky.
Vybrat a umístit
Konzolová robotická ramena se dobře hodí k opakovaným úkolům vybírání a umísťování. Jejich dlouhý horizontální dosah jim umožňuje přístup k vychystávacím místům, která jsou od sebe vzdálená, jako jsou spádové dopravníky nebo přes velké pracovní stoly. Díly pak mohou být přeneseny a přesně umístěny pro následné operace, jako je kontrola, balení nebo paletizace.
Paletizace
Nakládání a vykládání palet často vyžaduje dosáhnout na vzdálenější stranu palety. Konzolový robot může překlenout šířku nebo délku palety pro úplné pokrytí, což umožňuje snadné umístění a vyzvedávání krabic, tašek a dalšího zboží. Konzolové roboty pomáhají optimalizovat podlahovou plochu, protože palety lze umístit podél širokých stran ramen, aniž by došlo k narušení rozsahu pohybu robota.
Výdej
Aplikace, jako je nanášení tmelu podél čelního skla nebo nanášení lepicích bodů na desky plošných spojů, vyžadují konzistentní umístění housenek nebo bodů po široké dráze. Konzolová robotická ramena v těchto úkolech vynikají, protože jejich rozšířený dosah umožňuje stříkání nebo tečkování na dlouhou lineární vzdálenost bez nutnosti přemisťování robota nebo použití dalších os.
Jak fungují konzolové roboty
Konzolové roboty zajišťují horizontální výsuv pomocí dvoudílného ramene spojeného svislým sloupem. Stacionární spodní rameno přímo navazuje na sloup. To poskytuje pevnou, tuhou platformu pro pohyb horní části paže. Nadloktí vyčnívá směrem ven, přičemž zápěstí a koncový efektor jsou připojeny k jeho koncovému bodu. Koordinací měřených pohybů sloupu, spodního ramene a horního ramene robot přesně umístí koncový efektor do 3D prostoru.
Sloup obsahuje servomotory robota, převody a vnitřní kabeláž, která pohání a řídí pohyb ramene. Tento čistý, samostatný design odděluje pracovní část robota od jeho hnacích komponent. Sloup se připevňuje k podlaze a zároveň umožňuje vertikálnímu nosníku a ramenům zvládnout všechny pohyby uchopení a umístění. Tento sloup namontovaný na podlaze se vyhýbá potenciálním problémům se stabilitou, se kterými se mohou stropní portály setkat, tím, že omezuje vibrace a kývání způsobené připojením ke stropu. Také soustřeďuje veškerou hmotnost, síly a ohybové momenty bezpečně do podlahy a nevyžaduje speciální stropní konstrukční podporu.
Konzolové roboty využívají k manévrování svých ramen různá uspořádání motorů, typicky elektrická serva nebo hydraulické pohony. Elektricky poháněná konzolová robotická ramena používají přesné servomotory v každém bodě osy – sloup, spodní rameno a horní rameno. Každý motor otáčí svým odpovídajícím segmentem paprsku prostřednictvím složitých obvodů řízení polohy. Dobře zkonstruovaná elektrická konzolová ramena nabízejí velmi přesný a citlivý pohyb ideální pro složité cesty nebo procesy vyžadující časté přepínání. Hydraulicky ovládaná konzolová robotická ramena pracují s použitím tlaku hydraulické kapaliny spíše než pomocí elektromotorů. Mají tendenci poskytovat pomalejší, ale výkonnější pohyb pro velké užitečné zatížení. Hydraulická ramena také nabízejí větší flexibilitu tam, kde je potřeba odolnost proti mytí.
Konzolová robotická ramena využívají pokročilou montáž, přenos síly a vnitřní kontrolní mechanismy, aby se dostali na jejich velkou pracovní plochu s přesností. Základna sloupu je obvykle přišroubována přímo k podlaze, což poskytuje maximální stabilitu. Ozubená kola, ložiska a řemeny z tvrzené oceli rozdělují síly mezi ramena a zároveň zabraňují vůlí. Kodéry poskytují řídicímu systému zpětnou vazbu o poloze, což mu umožňuje podrobně sledovat a regulovat pohyb každého segmentu. Tato kombinace robustních mechanických komponent s pokročilým elektronickým ovládáním umožňuje rychlé, opakovatelné pohyby vycházející z koordinace každé osy.
Výhody a nevýhody
Konzolové roboty nabízejí široký horizontální rozsah v rámci minimalizovaného půdorysu a představují jedinečné výhody spolu s omezeními specifickými pro aplikaci. Inženýři hodnotí tyto výhody a nevýhody při určování nejlepších konfigurací robotických ramen pro různé průmyslové procesy.
Některé výhody použití konzolového ramena robota zahrnují:
- Rozšířený horizontální dosah – Charakteristickým rysem konzolových robotů je jejich dlouhý horizontální dosah, který u některých modelů přesahuje 20 stop. To umožňuje široký přístup bez přemístění základny.
- Kompaktní půdorys – Konsolidací potřebného vertikálního prostoru do dvou klíčových sloupů – jednoho pro stacionární spodní rameno a druhého pro vedení horního ramene – konzolové roboty šetří ohromně prostor na podlaze ve srovnání s karteziánskými portály.
- Jednoduchá montáž na podlahu – Konzolové roboty vyžadují pouze jednu ukotvenou podložku a vyhnou se složitosti instalace nad hlavou.
- Vysoká tuhost – Konzolová ramena si zachovávají vynikající tuhost při všech podporovaných zatíženích. Stacionární spodní část poskytuje výjimečnou torzní odolnost, zatímco řízená horní část odolává průhybu.
- Škálovatelné užitečné zatížení – Různé konzolové roboty podporují užitečné zatížení v rozmezí od několika kilogramů pro choulostivé úkoly až po stovky kilogramů pro přepravu těžkého materiálu. Rozšířené dosahy snižují maximální užitečné zatížení.
- Nákladově efektivní – Konzolová konfigurace minimalizuje komponenty potřebné k dosažení dlouhého horizontálního přístupu. Díky tomu jsou cenově dostupnější než mnoho tradičních portálových řešení.
Některé nevýhody, které je třeba zvážit u konzolových robotických ramen, zahrnují:
- Omezení vertikálního dosahu – S dolním pevným ramenem a horním posuvným ramenem nabízejí konzolové roboty menší rozsah osy Z než kloubové roboty osy 6-. Vynikají při přenášení v malých výškách spíše než při stohování nebo nakládání vyšších konstrukcí.
- Přesnost se zhoršuje při plném vysunutí – vychýlení podél prodlouženého ramene ztěžuje dosažení jemné přesnosti na dlouhé vzdálenosti. Efektivní konzolové roboty využívají optimalizované konstrukční součásti k maximalizaci tuhosti.
- Rizika kolize v blízkosti základny – Vzhledem k tomu, že jejich pracovní obálka sahá za sloup a stranou, je třeba přijmout opatření proti zabránění pohybu vertikálního ramene nebo nárazu na samotný sloup.
Příklady konzolových robotů
Dnešní trh nabízí více modelů konzolových robotů než kdy jindy od zavedených výrobců. Navzdory různým nosnostem, maximálním dosahům, stylům montáže a prostředím mechanizují důmyslně zkonstruovaná konzolová ramena širokou škálu výroby. Mezi některá pozoruhodná a nedávno vydaná průmyslová robotická ramena konzolového stylu patří:
- FANUC CR-15iA – Tento kompaktní elektrický model unese 15 kg s horizontálním dosahem více než 5 metrů. Jeho malý půdorys zabírá minimální místo na lince při zachování vysokých rychlostí až 10 m/s.
- ABB IRB 940 – Tento částečně uzavřený model poskytuje kapacitu 20 kg v dosahu 2,55 metru a zaměřuje se na kompatibilitu s čistými prostory s vynikající kontrolou kontaminantů.
- Yaskawa HC20XP – Toto hydraulicky poháněné rameno s dosahem působivých 11 metrů směrem ven při max. hmotnosti 20 kg vyhovuje potřebám manipulace s materiálem na velké vzdálenosti díky plynulé regulované síle.
- Omron TM1400 – Novější 7kg robot pro potravinářský průmysl navržený tak, aby vydržel každodenní mytí a zároveň šetrně manipuloval s jemnými produkty pomocí elektronických serv.
- Epson C12XL – Společnost Epson rozšířila svou nabídku konzol o toto velké rameno s nosností 300 kg na dosah přes 7 metrů. Díky robustní konstrukci zvedání přináší možnost přepravy velkých dílů.
S tím, jak se konzolová robotická ramena neustále vyvíjejí z hlediska dosahu, flexibility a inteligence, převezmou rozšířené role v oblasti skladování, logistiky a automatizované výroby. Konzolové roboty, které jsou již životně důležitými součástmi pro přepravu zboží a přístup ke strojům, budou dále demonstrovat své jedinečné schopnosti dlouhého dosahu, protože poptávka po optimalizovaných výrobních uspořádáních neustále roste.
souhrn
Konzolové průmyslové roboty využívají klíčové výhody horizontálního prodloužení a kompaktnosti k optimalizaci rozsáhlých úloh vychystávání a umísťování. I když postrádá univerzální rozsah pohybu, který poskytují kloubové konstrukce, výjimečný dopředný dosah konzolového ramene v kombinaci s vynikající stabilitou na sloupu vyhovuje dobře přizpůsobeným aplikacím v automatizovaných továrnách a zpracovatelských centrech. Vzhledem k tomu, že se flexibilní automatizace stává univerzálním aspektem konkurenčního provozu, budou účelová konzolová ramena i nadále tvořit důležitou nika maximalizující tok výroby napříč rozlehlými zařízeními. Jejich distální služba odemyká efektivní návrhy linek, které spojují konzolové roboty jako zásadní hráče v moderním, agilním výrobním prostředí.
Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. je high-tech podnik specializující se na výzkum a vývoj, výrobu a prodej automatického laserového plátovacího stroje, vysokorychlostního laserového plátovacího stroje, laserového kalícího stroje, laserového svářecího stroje a laserového 3D tiskového zařízení. Naše produkty jsou nákladově efektivní a prodávají se doma i v zahraničí. Máte-li zájem o naše produkty, kontaktujte nás nabob@gshenglaser.com.
Některé klíčové odkazy použité v tomto článku zahrnují:
- Budnicku, Franku. „Pohled dopředu k nejnovějším konzolovým robotickým ramenům“ . Montážní časopis. května 2022. https://www.assemblymag.com
- Produktové brožury. Fanuc, ABB, Yaskawa, Omron, Epson. Zpřístupněno v listopadu 2023.
- Sullivan, William. „Výhody, nevýhody a pokroky v robotech konzolového stylu“ . IEEE Robotics & Automation Magazine. června 2021. https://ieeexplore.ieee.org