机器人单元的成功要素

机器人自动化打磨单元的成功要素

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机器人自动化打磨会让研磨和抛光作业看上去更轻松。但是,只有经过大量的工作与细致的考虑才能让机器人力控打磨单元获得最佳表现。从一开始就设计一项完美的自动化过程是颇具挑战性的,不过如果您和您的全自动打磨系统集成商坚持围绕以下因素进行设计,将有更大的可能取得成功。3M机器人打磨专家已经列出了设计阶段应当考虑的一系列技术因素。

  • 一个自动化打磨机器人的有效载荷是运行中它将承载的最大重量加上它将施加的力。承载的重量包含与机械臂相连的一切物项:力控和视觉系统,磨料或抓取元件,被操纵的部件等。一定要保证机器人的额定能力高于预期有效载荷,因为如果机器人打磨机在最高有效载荷下运行,可能会限制加速及灵活性。机器人单元的占地空间会随着机器人有效载荷及尺寸的增加而增加,所以在设计您的机器人力控打磨系统时请注意空间上的限制。

  • 除了机器人,一套机器人单元还包括许多辅助设备,它们在工艺作业中不可或缺。其中包括(但不限于)砂带后座,台式磨床,抓取设备,测量与检验设备,以及零件架。他们都会增加自动化打磨机器人单元的占地空间和前期成本。

  • 类似于机器人有效载荷,辅助设备上的电机也一定要有足够功率,以便执行所需应用。例如,对于浇口研磨全自动打磨机,您需要一台至少40 HP的电机。若只用10 HP进行研磨将会严重影响效率,从而导致成本攀升,产出下降。另外,牢记电机的工作周期(电机的不间断运行时间)也很重要。

    忽略这些重要因素有可能招致频繁的电机更换,增加成本。

  • 每一种磨料都与具体应用密切相关,并且针对特定速度下运行而设计。以最优速度运行磨料对于在自动化打磨切削过程中获得最佳结果而言至关重要。例如,您一定不想让纤维砂碟在负载下运行得太慢,因此要确保机器人力控打磨设备能够以最优速度来运行磨料。若运行速度太慢,磨料性能将受影响。

    随着磨料的使用,全自动打磨机上的磨料性能会发生变化,这是您需要考虑的地方。例如,砂带的性能通常会随时间推移而发生变化(因为磨粒会变钝),砂轮的表面速度将会随磨损而下降(因为直径会减小)。表面速度的下降会影响磨料性能,而一台可以设置变速的电机能够对这些变化作出补偿。

  • 如上所述,由于磨料会随时间推移而磨损,您的自动化打磨机器人需要考虑到切割效率或砂轮直径的变化。随着切割速度的下滑,我们可以对自动化打磨机器人进行编程以增大作用力或转速,进而完成补偿。

    此外,您还必须考虑到磨料更换的工艺。大多数情况下,该过程可以完全自动化,或者可进行半自动化(需要操作员的一些参与)。若无法实现磨料更换自动化,可将自动化打磨机器人单元关停,并由一名操作员手动更换磨料。

  • 您和您的全自动打磨系统集成商需要确定机器人单元中的最佳操作顺序是什么,除非您设计的全自动打磨机磨削过程只有一个步骤。机器人将要操纵部件还是磨料?

    若机器人操纵的是部件,那么这一系列磨削步骤可能只需要让机器人将部件带到多台研磨机(每台研磨机都装有正确的磨料)。若机器人操纵的是磨料,您可选择使用换料工具,从而让全自动打磨机器人针对不同的步骤抓取正确的磨料。

    您还可以选择为每一步分别采用一个机器人,但需要考虑部件的传送(若操纵的是部件)以及机器人单元占地空间和购买多个机器人所需的前期成本。

  • 如同手动磨削操作一样,您也需要考虑如何解决机器人打磨机单元中的集尘问题。无论是采用湿式还是干式集尘方法,必须要减少机器人打磨机单元中的粉尘,以确保电机最佳表现和成品件清洁度。若不考虑集尘,粉尘将会快速积聚,导致机器人单元停工增加——因为您需要清洁机器人打磨机单元或对其零部件执行维护。

  • 不同于操作员,机器人无法感应到环境并根据需要作出判断与调整。我们必须对其进行编程,使其沿特定路径行进并开展重复性运动。这就是机器人力控打磨感应技术(如力量控制与感应系统)在许多作业中都至关重要的原因。

    如果没有机器人力量控制,可能很难在磨削过程中取得一致的结果。大多数磨料都是在特定的压力范围内才有最佳表现。与仅采用机械臂位置控制相比,机器人力控打磨可以让机器人施加更加可控的力。有多种机器人力控打磨技术可供采用,以便适应部件与磨料的变动。被动力量控制是最简单、成本最低的选择,但在机器人围绕复杂部件运动时,它无法轻松应对部件几何形状的变化及重力的影响。主动力量控制利用对控制力的反馈作为关键变量。根据磨料/部件对接的位置,还可以在适当的系统对所施加力的变化进行编程。

    同样地,视觉系统允许机器人根据外部因素作出过程调整。这些系统可检测到进入部件的方位并调整机械臂末端的抓手,从而正确拾取部件。他们还能测量研磨后的成品件尺寸或浇口尺寸,以确保正确接触。

    还有一种不太常见的感应技术——温度测量设备,它在某些情况下能扮演重要角色。它一般用在热敏性基材上,并用于测量部件的温度,以免基材过热。

  • 当需要让一个部件的多个表面朝向磨料时,可能要多次放下并拾取一个部件(再抓取)。若工艺过程中是将部件带到磨料处(而不是机器人将磨料带到部件处),那么再抓取可能会对循环周期有着重大影响。自动化打磨机器人需要重新抓取每个部件的次数越多,对周期时间的影响也就越大。

    您还需要考虑抓力大小。自动化打磨机器人末端的抓手必须具备足够强度以应对施加力。例如,轻型抓手将无法在高压机器人应用(如浇口研磨)中完成部件的正确夹固。

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