¿Cómo elige la industria automotriz los robots de coordenadas cartesianas @China Transmission Network?

Como el robot más vendido en la actualidad, los robots de coordenadas cartesianas se están convirtiendo cada vez más en la primera opción para la transformación de la automatización empresarial. Precio bajo, funciones potentes y tecnología madura son las características más destacadas de los robots de coordenadas cartesianas. Entonces, ¿cómo elegir robots de coordenadas cartesianas?

La definición y las características principales de los robots de coordenadas cartesianas

Robot. press ISO8373 lo define como: equipo de automatización industrial que puede fijarse o moverse, puede realizar control automático, puede reprogramarse, es multifuncional y multipropósito, y la posición del manipulador final debe ser programable dentro de 3 o más grados de libertad. El grado de libertad aquí se refiere al eje de movimiento o rotación. Los robots de coordenadas cartesianas se basan principalmente en ejes de movimiento lineal, y cada eje de movimiento generalmente corresponde al eje X, al eje Y y al eje Z en el sistema de coordenadas cartesianas. En la mayoría de los casos, los ángulos entre los ejes de movimiento lineal de un robot de coordenadas cartesianas son ángulos rectos.

Los robots de coordenadas cartesianas se componen principalmente de algunas unidades de movimiento lineal, motores de accionamiento, sistemas de control y manipuladores finales. Para diferentes aplicaciones, se puede combinar fácil y rápidamente en varias formas de robots de coordenadas cartesianas, como montados en la pared, en voladizo, de pórtico o al revés, con diferentes dimensiones, diferentes carreras y diferentes capacidades de carga. Desde simples robots bidimensionales hasta complejos robots de cinco dimensiones, existen cientos de casos de aplicación exitosos en formas estructurales. En las líneas de producción automatizadas de diversas industrias, desde la producción de alimentos hasta el ensamblaje de automóviles, hay múltiples robots de coordenadas cartesianas y otros equipos que trabajan en estricta sincronización y coordinación.

Se puede decir que los robots de coordenadas cartesianas son capaces de realizar casi todas las tareas de automatización industrial. Las siguientes son sus características principales:

1. Se puede combinar arbitrariamente en robots de varios estilos estructurales, capacidades de carga y tamaños.

2. Utilizando múltiples unidades de movimiento lineal en cascada y transmisión de piñón y cremallera, se puede formar un robot de carrera súper grande de decenas de metros.

3. Cuando varias unidades de movimiento lineal están conectadas de forma plana o tienen una estructura de múltiples deslizadores, la capacidad de carga se puede aumentar a varias toneladas.

4. Su velocidad máxima de funcionamiento puede alcanzar los 8 metros por segundo y su aceleración puede alcanzar los 4 metros por segundo.

5. La precisión de posicionamiento repetible puede alcanzar 0,05 mm ~ 0,01 mm.

6. El uso de un sistema CNC de cinco ejes o superior con función RTCP puede completar trabajos con trayectorias muy complejas.

Selección de robots de coordenadas cartesianas

1. Análisis de requisitos de uso

El personal de selección debe tener previamente conocimientos básicos de física cinemática, mecánica de materiales, y servo Experiencia en el uso de controladores y aplicación de sistemas CNC, pero lo más importante es presentar claramente los temas y requisitos. Para tareas simples, puede comunicarse bien con ingenieros experimentados a través de llamadas telefónicas y correos electrónicos, pero para tareas complejas, ambas partes deben ir al sitio para analizar y formular conjuntamente descripciones de tareas y dar requisitos específicos y razonables.

Los siguientes son los principales datos e información:

Tareas de trabajo del robot,

Peso total del mango y la carga,

R ¿Cuántos segundos es el ciclo completo de trabajo? Se puede desglosar en submovimientos y sus correspondientes tiempos

Requisitos de sincronización/apretón de manos con otros dispositivos durante el proceso de movimiento y agarre.

Cada movimiento La longitud efectiva del movimiento del eje y la velocidad de operación máxima permitida,

limitaciones en el espacio alrededor del entorno de trabajo del robot,

el entorno de uso tiene requisitos de protección especiales como polvo, alta temperatura, humedad, etc.

2. Selección de la forma de la estructura del robot

Elegir la forma de la estructura del robot en función de la información obtenida en el anterior "Análisis de Requisitos de Uso". En principio, se deben elegir robots de coordenadas cartesianas de tipo pórtico tanto como sea posible, pero a veces se debe elegir el tipo voladizo debido a limitaciones de espacio de trabajo. En proyectos como manipulación de alimentos y corte de vidrio, se producirá una gran cantidad de polvo que dañará los rieles guía dentro del eje de movimiento. En este caso, es mejor utilizar un robot suspendido. A veces, el tipo de brazo colgante debe seleccionarse según la carga, el intervalo de movimiento y las restricciones de espacio. Determine los requisitos de precisión de la posición del movimiento de la carga en función de las tareas de trabajo del robot y considere el error de posición causado por la vibración durante la desaceleración. El número de ejes de movimiento y sus respectivas carreras de movimiento se determinan según las tareas de trabajo del robot y las limitaciones de su espacio de trabajo.

3. Planifique la trayectoria del movimiento y calcule la velocidad del movimiento.

Planifique la trayectoria del movimiento de acuerdo con las tareas de trabajo del robot y las limitaciones de espacio. Minimice el intervalo de movimiento tanto como sea posible. Las aplicaciones con requisitos estrictos del ciclo de trabajo deben utilizar movimiento simultáneo de múltiples ejes tanto como sea posible para reducir el tiempo y la velocidad del movimiento. La velocidad de movimiento debe ser baja después de agarrar la carga y rápida al regresar al punto original sin carga. Cuando la carga es grande, la aceleración y desaceleración deben ser pequeñas y se deben evitar en la medida de lo posible fuerzas de impacto enormes. Según los principios anteriores, se dan la velocidad, aceleración y desaceleración de cada segmento de movimiento. Los cambios de velocidad entre cada sección de movimiento son lo más suaves posible para garantizar el ciclo de trabajo y reducir la fuerza de impacto y el ruido de funcionamiento. Al asignar la velocidad de movimiento, se debe considerar completamente el tiempo de sincronización y coordinación entre cada proceso de movimiento y otros equipos, y el tiempo de movimiento planificado debe ser más corto que el tiempo requerido por el usuario.

4. Análisis de fuerzas

Según el análisis de velocidad se obtienen las máximas aceleraciones y desaceleraciones de cada eje. Luego calcule la desaceleración máxima resultante que se produce cuando varios ejes se mueven simultáneamente. Seleccione la desaceleración mayor entre la desaceleración del movimiento independiente y la desaceleración combinada durante el movimiento simultáneo. Con base en esta desaceleración máxima, calcule la fuerza de impacto máxima Fx, Fy y Fz en las tres direcciones de XYZ y el momento de torsión máximo Mx. . Al calcular los diferentes momentos de torsión de los ejes Mx, My y Mz se debe considerar la posición del centro de gravedad de la carga equivalente, la gravedad total y la fuerza de impacto generada durante la desaceleración.

5. Análisis de la deformación

La deformación del devanado solo ocurre en el modo de suspensión de largo alcance y bajo la condición de una gran fuerza. El método de cálculo de la deformación del devanado se muestra en la siguiente fórmula.

f=(F×L3)/(E×I×192)

f: deformación por deflexión (mm) f≤1mm

F: presión de carga (N)

L: Longitud del carril guía (mm)

E: Módulo elástico (70.000N/mm2)

I: Área cuadrada (mm4)

En muchas tareas, se puede permitir una cierta cantidad de deformación durante el movimiento, pero en aplicaciones como máquinas cortadoras de vidrio y otros equipos CNC, no se permite la deformación.

6. Seleccione el motor de accionamiento

Seleccione el motor de accionamiento de acuerdo con la velocidad máxima del eje de accionamiento de la unidad de posicionamiento lineal. Cuando la velocidad máxima del eje de transmisión es inferior a 600 rpm, generalmente se usa un motor paso a paso; de lo contrario, se usa un servomotor de CA. Sin embargo, la velocidad máxima del servomotor de CA no debe exceder las 3000 rpm, de lo contrario su vida útil se verá afectada.

Cuando se utiliza un motor paso a paso como eje impulsor, la relación entre el momento de inercia de la carga y el momento de inercia del motor paso a paso es inferior a 12. Cuando se utiliza un servomotor como eje impulsor, el El momento de inercia de la carga es menor que el momento de inercia del servomotor. La relación del momento de inercia del motor debe ser menor que 8; de lo contrario, sus altas características dinámicas se verán afectadas. Pero cuando la relación del momento de inercia es mayor que el valor anterior, se debe acelerar el reductor. Sin exceder el límite de velocidad máxima del motor de accionamiento, intente elegir un reductor con una relación de reducción grande. Para garantizar altas características dinámicas y completar la tarea dentro del tiempo acordado, la potencia máxima del motor de accionamiento debe ser al menos un 85% mayor que el valor calculado teóricamente. Por lo general, la salida máxima del motor de accionamiento seleccionado es al menos 100 mayor que el valor de cálculo teórico y la relación de momento de inercia es inferior a 5.

7. Determinar la estructura del robot y cada eje de movimiento.

Con base en los seis aspectos de información y datos anteriores, la forma estructural del robot y el modelo específico de cada uno. Finalmente se puede seleccionar el eje de movimiento y la longitud, etc. Por lo general, podemos encontrar fotos de la misma estructura en la biblioteca de imágenes. Las fotos aquí se refieren a dibujos CAD o fotos de robots de usuarios anteriores. También es necesario diseñar la placa de conexión entre cada eje, no solo se debe considerar la precisión del ensamblaje y la coordinación mecánica, la resistencia física del material, la fuerza de tracción de la varilla del tornillo de conexión, etc., sino también el fortalecimiento de la placa. Si es necesario, se debe considerar una placa de conexión adicional. Las varillas roscadas principales y las tapas de los tornillos deben pegarse para evitar que se aflojen después de una vibración prolongada.

El robot producirá fuertes impactos al acelerar y desacelerar, y suele funcionar las 24 horas del día, por lo que el robot debe estar instalado firmemente en el soporte. El soporte del robot debe tener suficiente resistencia al impacto y pies para garantizar que no se produzcan sacudidas bajo el impacto de movimientos prolongados de alta velocidad y alta dinámica.

Además, durante la instalación se debe garantizar el paralelismo, la planitud y la verticalidad entre los ejes de movimiento.

8. Seleccione el manipulador final: el sistema de agarre.

Dependiendo de su aplicación específica, el sistema de agarre puede ser una ventosa neumática, una pinza neumática o una pinza eléctrica. pinzas de succión, pistolas de soldar, pistolas de pegamento, herramientas especiales e instrumentos de prueba, etc. Hay muchas situaciones en las que se pueden agarrar varias piezas de trabajo a la vez.

9. Selecciona un sistema de control

El robot debe completar tareas específicas dentro de un período de tiempo determinado, como completar un trabajo de transporte cada 10 segundos. Mientras se completan movimientos de agarre, aceleración y desaceleración, movimientos de alta velocidad, liberación de piezas de trabajo, etc., se debe lograr cierta coordinación y sincronización con el equipo relacionado a través de puertos de comunicación o de E/S. En aplicaciones de recubrimiento de pegamento, cada eje de movimiento debe completar movimientos de interpolación lineal y de arco. Por lo tanto, su sistema CNC debe seleccionar la cantidad de ejes de control, la cantidad de puertos de E/S y funciones de software de acuerdo con los requisitos específicos de la aplicación. Generalmente se utilizan sistemas CNC, PLC, computadoras industriales más tarjetas de control de movimiento y motores de accionamiento con función de tarjeta de eje y puerto de E/S.

10. Acuerdo técnico

Cada robot tiene requisitos técnicos como velocidad de operación, precisión de reposicionamiento y varias funciones específicas. Al firmar un contrato, asegúrese de firmar un acuerdo técnico y verificar el. contenido de aceptación y métodos de aceptación, etc. (El contenido anterior proviene de China Transmission Network)