Waarom komen 6-assige robotarmen zo vaak voor?

Industriële robotica heeft geen gebrek aan merken, modellen, kleuren, vormen en maten. Maar als het gaat om mechanische ontwerpen, zijn er veel overeenkomsten tussen alle merken.

Industriële gelede robotarmen worden vaak gezien als het beeld van een hightech productiefaciliteit. Zelfs de gewone collaboratieve robot (cobot) valentines houden zich aan dezelfde mechanische structuren:het vervoeren van ladingen, stapelen, sorteren, palletiseren, assembleren en tal van andere herhaalbare taken.

Video gebruikt met dank aan RobotWorx

Bij alle merken en modellen valt één gemeenschappelijk kenmerk op:zes bewegingsassen. Sommige modellen hebben meer, en veel hebben minder, maar 6-assen lijken het standaarddoel te zijn. Wat maakt dit nummer zo gewoon? Dit leidt tot twee gerelateerde vragen:Is minder dan zes assen een slechte investering; evenzo, als zes goed is, moeten zeven of meer assen dan de voorkeur hebben?

Ideaal bewegingsbereik over 6 assen

In eenvoudige bewoordingen leidt een robotarm met zes punten waaromheen beweging kan plaatsvinden ertoe dat de grijper overal binnen de totale werkradius kan reiken en elk punt met de grijper (end-of-arm-tool of EOAT) op elk willekeurig punt kan bereiken. oriëntatie.

Figuur 1. FANUC's S-6, een van hun 6-assige robots. Afbeelding gebruikt met dank aan RobotWorx

Er zijn een paar beperkingen aan dit vereenvoudigde antwoord. Ten eerste kan het totale werkgebied (of envelop) alleen worden bereikt met de grijper volledig uitgeschoven, alsof u uw arm zou uitstrekken om een ​​object op afstand te bereiken. Als de grijperhoek verandert, zal dit zeker het totale bereik beperken. Bovendien, en waarschijnlijk heel duidelijk, kan de grijper niet in de solide metalen basis van de robot steken. Harde en zachte aslimieten kunnen dergelijke botsingen voorkomen.

De assen in een typische scharnierarm zijn draaiende gewrichten, dus ze draaien rond een as gedefinieerd door het midden van de motor of aandrijfpoelie. Daarentegen gebruiken sommige robotvarianten, zoals een "delta" of SCARA-type robot, lineaire glijdende bewegingsassen. Maar scharnierende armen zijn roterend, wat betekent dat de gewrichtspositie een hoekmeting is in plaats van een lineaire afstand.

Dus deze "ideale" 6-assige robot kan elk mogelijk punt binnen zijn werkbereik bereiken met elke EOAT-oriëntatie, waardoor ze de ideale keuze zijn als uw werkstuk onder een hoek staat die niet evenwijdig is aan de basis van de robot.

Nadelen van robots met minder assen

Deze vraag kan zich voordoen bij het ontwerpen van een systeem waarbij een 4- of 5-assig model beschikbaar kan zijn tegen lagere kosten:zijn vijf assen voldoende voor mijn toepassing? Dit is geen simpel ja of nee antwoord, maar één factor zal zeker aanleiding geven tot onderzoek.

Stel dat de robot met een stuk werkt of een item pakt/raapt van een locatie die niet evenwijdig is aan de grond waarop de robot zit. Vervolgens moet u zorgvuldig overwegen of vijf assen zullen werken.

Stelt u zich een scenario voor waarin een vlakke transportband het product naar een robot voert die vierkant op de vloer is bevestigd, het dan oppakt en naar een andere vlakke band transporteert. In dit geval kan zelfs een 4-assige robot voldoende zijn. Als de eindgrijper ook moet worden gedraaid om het product te oriënteren, dan moet een vijfde as worden gebruikt.

Figuur 2. Een robot die aan een transportsysteem werkt.

In een ingewikkelder scenario voedt een bak op 45 graden van de grond het product dat de robot moet ophalen. Dit is misschien alleen mogelijk met een robot met 6 assen, tenzij deze poging perfect is uitgelijnd, zodat de zesde as niet nodig is.

Zeker, de situatie is niet zo eenvoudig te definiëren als ja of nee voor elke situatie. Toch zou deze test of de objecten op iets anders dan parallel aan de robotbasis zijn georiënteerd, erop wijzen dat voorzichtigheid geboden is.

Als de robot bedoeld is om te lassen, lijmen of een andere padvolgende toepassing, moet het vrijwel zeker zes assen zijn.

Voordelen van robots met meer assen

Add-on-assen worden meestal per geval geïnstalleerd. Een veelvoorkomend voorbeeld van een zevende as is een schuiftafel waarop de robot kan rijden, waardoor hij misschien tegelijkertijd meerdere CNC-machines kan bedienen of verschillende stappen kan uitvoeren in een lang assemblagelijnproces. Met een beetje extra complexiteit bij het programmeren, kan het enorme bedragen aan investeringen besparen in plaats van het kopen van meerdere robots.

Figuur 3. Een 6-assige robotarm die werkt met een uiterst nauwkeurige CNC-laser.

Soms is de glijdende as verticaal in plaats van horizontaal, waardoor een palletiseerrobot hoger kan stapelen, of een opslag-/ophaalsysteem om bakken hoog boven de grond te pakken. Andere keren, in plaats van dat de robot zelf op een mobiele basis is gemonteerd, kan het werkstuk op een roterende tafel liggen. Hierdoor kan een stationaire robot een veel groter bereik bereiken.

Een ander voorbeeld is wanneer twee 6-assige armen op een voetstuk zijn gemonteerd en een bijna humanoïde torso vormen. Deze robots kunnen asnummers van 12 of meer hebben, omdat ze zijn gevormd uit 6-assige armen.

Al deze robots hebben duidelijke voordelen en kunnen een waardevolle investering blijken te zijn. Maar als extra assen niet nodig zijn, kunnen sommige te complex en storingsgevoeliger zijn. In alle gevallen loont het de moeite om het advies van professionals in te winnen om het proces en de omgeving te onderzoeken om te bepalen welke robot het beste is voor elke toepassing.