A направляющий робот— это тип робота, который перемещается по одной или нескольким прямым направляющим, чтобы получить доступ к своей рабочей зоне. В отличие от стационарных промышленных роботов, которые опираются на фиксированную основу, роботы с направляющими могут перемещаться горизонтально, вертикально или по диагонали, чтобы достичь места назначения. Такая мобильность дает им универсальность в различных приложениях автоматизации.
Роботы с направляющими рельсами состоят из движущейся платформы, на которой находится рука робота, концевой эффектор и другие компоненты. Платформа скользит по прецизионным рельсовым направляющим, обычно с использованием смазанных подшипников или тел качения. Эта система линейного перемещения обеспечивает плавное и точное позиционирование лучше, чем использование колес или ножек. Электрические серводвигатели приводят платформу в движение посредством ремней, реек и шестерен или ходовых винтов. Датчики передают данные о положении контроллеру движения.
Возможны несколько вариантов расположения линейных осей. Декартова конфигурация имеет три перпендикулярные оси — X, Y и Z. Распространенными версиями являются ползунок XZ, который перемещается по горизонтали и вертикали, и ползунок XY, который работает в двух горизонтальных измерениях. В других вариантах, таких как SCARA и дельта-роботы, используются шарнирные рычаги на линейных рельсах. Добавление большего количества осей, таких как блоки вращения/наклона, повышает универсальность робота.
Преимущества направляющих роботов
Мобильность. В отличие от стационарных промышленных роботов, прикрепленных болтами к полу, роботы с направляющими могут получить доступ к более широкому рабочему пространству для работы с более крупными или несколькими рабочими станциями. Их рабочий диапазон ограничен только длиной рельса.
Адаптивность. Роботы с направляющими легче приспосабливаются к меняющимся производственным потребностям. Дополнительные рельсы позволяют расширить зону покрытия или перенастроить ее. Оружие и инструменты можно менять для выполнения новых задач.
Точность. Жесткие направляющие линейного перемещения обеспечивают лучшую точность и повторяемость, чем роботы, передвигающиеся на шарнирных ногах или колесах. Вибрация минимальна. Шариковые винты, ремни и двигатели обеспечивают высокоточное позиционирование.
Скорость. Легкие тележки ускоряются по рельсам быстрее, чем громоздкие роботы, несущие источники энергии и движения. Высокие скорости позволяют быстро транспортировать детали при сборке и размещении.
Безопасность. Устранение тяжелых вращающихся осей и открытых приводов обычных роботов повышает безопасность при использовании направляющих рельсов. Закрытие направляющих предотвращает защемление.
Низкие эксплуатационные расходы – закрытые направляющие защищают от грязи и частиц. Смазанные подшипники, ремни и ходовые винты работают бесперебойно в течение многих лет, прежде чем потребуется обслуживание.
Приложения для роботов с направляющими
Обработка материалов. Транспортировка материалов между процессами идеально подходит для роботов с направляющими. Они превосходно справляются с задачами по сбору и размещению, такими как обслуживание машин, укладка на поддоны, упаковка и сборка. Их гибкость позволяет переносить данные на несколько рабочих станций.
Дозирование. Точное позиционирование подходит для роботов с направляющими для точного дозирования жидкости при медицинских испытаниях, сборке печатных плат, маркировке, герметизации и покраске. Раздаточные клапаны или пистолеты монтируются на концевом эффекторе.
Инспекция и метрология. Задачи обеспечения качества, такие как измерение, проверка или сканирование деталей на наличие дефектов, являются распространенным применением. Датчики на концевом фланце перемещаются по объектам, проверяя размеры и характеристики.
Обработка. Вместо негабаритных портальных систем компактные роботы с направляющими рельсами, занимающие минимальное пространство, могут обслуживать несколько станков с ЧПУ. Они принимают сырье и вывозят готовые детали.
Исследования. Университеты используют декартовых роботов-слайдеров для тестирования инженерных идей перед их масштабированием в промышленности. Экспериментаторы ценят быструю реконфигурацию рабочих пространств слайд-роботов.
Типы роботов с направляющими
Декартовы роботы. Наиболее распространенный тип использует три линейные оси в общих направлениях X, Y и Z. Типичные конфигурации включают стол XY, ползунок XZ и портальный стиль 3-оси.
Цилиндрические роботы. Они используют линейное и вращательное движение по одной оси, как горизонтальный подметальный рычаг или колесо обозрения. В основном используется в обрабатывающих центрах.
Роботы SCARA – робот-манипулятор с селективной сборкой соответствия. SCARA имеют параллельные вертикальные оси в сочетании с горизонтальным рычагом, обеспечивающим соответствие. Очень быстрый и точный, но с ограниченным вертикальным диапазоном.
Дельта-роботы — названы в честь своих параллельных рычагов треугольной формы, напоминающих корабельные стрелы. Чрезвычайно быстрые версии с возможностью захвата и перемещения, но с небольшим рабочим объемом.
Специализация и заказ. Изготовленные на заказ роботы с направляющими рельсами подходят для уникальных целей, таких как проверка инфраструктуры, помощь в хирургических операциях, лабораторный отбор проб и многие другие. Длина хода, полезная нагрузка и точность адаптируются к поставленной задаче.
Таким образом, роботы с направляющими отличаются от типичного стационарного промышленного робота и обеспечивают доступ к более просторным рабочим пространствам. Мобильность расширяет возможности транспортировки, позиционирования, обработки или проверки продукции. Точность и гибкость делают их идеальными решениями для автоматизации в самых разных отраслях. Поскольку новаторы постоянно совершенствуют эту технологию, в будущем они будут использовать больше приложений.
Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. — высокотехнологичное предприятие, специализирующееся на исследованиях и разработках, производстве и продаже автоматических машин для лазерной наплавки, высокоскоростных машин для лазерной наплавки, машин для лазерной закалки, машин для лазерной сварки и оборудования для лазерной 3D-печати. Наша продукция экономически эффективна и продается внутри страны и за рубежом. Если вы заинтересованы в нашей продукции, пожалуйста, свяжитесь с нами по адресуbob@gshenglaser.com.
Использованная литература:
Международная федерация робототехники. (2020). «Линейные роботы сопротивляются нисходящей тенденции». Доступ по адресу https://ifr.org/ifr-press-releases/news/linear-robots-buck-downward-trend, 29 ноября 2023 г.
Робототехника завтра. (2021). «Преимущества и недостатки линейных роботов». Доступ по адресу https://www.roboticstomorrow.com/article/2021/01/advantages-and-disadvantages-of-linear-robots/14937, 29 ноября 2023 г.
Дж. Чжао, Ф. Фэн и Ц. Чжао. (2021) «Проектирование нового 5-DOF высокоскоростного робота с параллельными направляющими и возможностью захвата и размещения». В: Конспекты лекций по машиностроению. Спрингер, Сингапур. Доступ по адресу https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-981-33-4987-5_52, 29 ноября 2023 г.
Engineering.com. (2018). «Декартовы, SCARA, шестиосные и дельта-роботы». Доступ по адресу https://www.engineering.com/story/whats-the-difference-between-the-6-main-types-of-robots, 29 ноября 2023 г.