Ứng dụng của robot công nghiệp gia công tải và dỡ hàng
|
Bài viết này trước tiên giới thiệu về thành phần, ý nghĩa ứng dụng và đặc điểm của các ứng dụng xếp dỡ gia công rô bốt công nghiệp và phân tích chi tiết về độ cứng và độ chính xác của rô bốt công nghiệp trong các ứng dụng xếp dỡ gia công rô bốt công nghiệp, cũng như các vấn đề khôi phục nhanh sau va chạm và những thất bại. Vấn đề được phân tích chi tiết và các kỹ thuật giải quyết mấu chốt được phân tích. Cụ thể, công nghệ nhận dạng tự động tải đầu cuối và công nghệ truyền mô-men xoắn động, công nghệ phát hiện va chạm, công nghệ khôi phục điểm XNUMX và cuối cùng là xu hướng phát triển trong tương lai của sự hợp tác giữa người và máy và tổng hợp thông tin được đề xuất. |
Với sự phổ biến của máy công cụ CNC, ngày càng nhiều người dùng hy vọng rằng quá trình nạp và dỡ hàng của máy công cụ CNC sẽ được tự động hóa. Một mặt sẽ tăng số lượng công nhân đảm nhận máy công cụ, giảm chi phí nhân sự, một mặt nâng cao hiệu quả và chất lượng sản xuất. Ứng dụng quy mô lớn của robot công nghiệp bắt nguồn từ ngành công nghiệp ô tô. Với sự bão hòa của các ứng dụng trong ngành công nghiệp ô tô, ngành công nghiệp nói chung ngày càng biết đến robot. Kể từ những năm 1990, robot công nghiệp trong các lĩnh vực nói chung đã được sử dụng ngày càng rộng rãi, chẳng hạn như hàn, đóng pallet, phun, xếp dỡ, đánh bóng và mài là những ứng dụng phổ biến trong các ngành công nghiệp nói chung. Bài báo này tập trung vào hệ thống xếp dỡ của gia công robot công nghiệp.
Hệ thống xếp dỡ gia công rô bốt công nghiệp chủ yếu được sử dụng để tải các đơn vị gia công và dây chuyền sản xuất tự động để gia công phôi, dỡ phôi gia công, chuyển phôi giữa máy công cụ và máy công cụ, và luân chuyển phôi để thực hiện tiện, phay và mài. Xử lý tự động các công cụ máy cắt kim loại như cắt và khoan.
Việc tích hợp chặt chẽ giữa robot và máy công cụ không chỉ nâng cao trình độ sản xuất tự động hóa mà còn nâng cao hiệu quả sản xuất và khả năng cạnh tranh của nhà máy. Quá trình gia công cơ khí xếp dỡ đòi hỏi các hoạt động lặp đi lặp lại và liên tục, đồng thời đòi hỏi sự nhất quán và chính xác của các thao tác, trong khi quá trình gia công các bộ phận trong các nhà máy nói chung cần được xử lý liên tục bằng nhiều máy công cụ và nhiều quy trình. Với sự gia tăng chi phí lao động và áp lực cạnh tranh do tăng hiệu quả sản xuất, mức độ tự động hóa của khả năng chế biến và khả năng sản xuất linh hoạt đã trở thành rào cản đối với việc nâng cao năng lực cạnh tranh của nhà máy. Robot thay thế các hoạt động xếp dỡ thủ công và thực hiện một hệ thống xếp dỡ tự động hiệu quả thông qua thùng cấp liệu tự động, băng tải, v.v., như thể hiện trong Hình 1.
Một robot có thể tương ứng với các hoạt động xếp dỡ của một hoặc nhiều máy công cụ theo yêu cầu của công nghệ chế biến. Trong hệ thống bốc xếp một-nhiều rô bốt, rô bốt hoàn thành việc chọn và đặt các khoảng trống và các bộ phận đã qua xử lý trong các máy công cụ khác nhau, điều này giúp cải thiện hiệu quả sử dụng của rô bốt. Robot có thể thực hiện các thao tác chuyển động qua lại trên bố trí tuyến tính của dây chuyền lắp ráp máy công cụ thông qua các đường ray được lắp đặt trên mặt đất, giúp giảm thiểu việc chiếm dụng không gian nhà xưởng và có thể linh hoạt thích ứng với các quy trình vận hành khác nhau của các lô sản phẩm khác nhau. Robot chuyển mạch có thể hoạt động liên tục trong môi trường khắc nghiệt. , Hoạt động 24/XNUMX, giải phóng hoàn toàn năng lực sản xuất của nhà máy, rút ngắn thời gian giao hàng và nâng cao khả năng cạnh tranh trên thị trường.
1 Các đặc điểm của các ứng dụng xếp dỡ gia công rô bốt công nghiệp
- (1) Định vị chính xác cao, xử lý và kẹp nhanh, rút ngắn chu kỳ hoạt động và nâng cao hiệu quả của máy công cụ.
- (2) Hoạt động của robot ổn định và đáng tin cậy, giúp giảm thiểu hiệu quả các sản phẩm không đạt chất lượng và nâng cao chất lượng sản phẩm.
- (3) Hoạt động liên tục không mệt mỏi, giảm tỷ lệ nhàn rỗi của máy công cụ và mở rộng năng lực sản xuất của nhà máy.
- (4) Mức độ tự động hóa cao giúp cải thiện độ chính xác của sản xuất sản phẩm đơn lẻ và tăng tốc hiệu quả sản xuất hàng loạt.
- (5) Tính linh hoạt cao, nhanh chóng và linh hoạt để thích ứng với các nhiệm vụ mới và sản phẩm mới, đồng thời rút ngắn thời gian giao hàng.
2 Các vấn đề trong ứng dụng gia công rô bốt công nghiệp và xếp dỡ
2.1 Các vấn đề về độ cứng và độ chính xác
Robot gia công khác với robot xử lý và gắp thông thường. Nó là một hoạt động liên hệ trực tiếp với các công cụ xử lý. Nguyên lý chuyển động của nó phải xét cả độ cứng và độ chính xác. Robot song song có độ chính xác định vị lặp lại cao, nhưng do các yếu tố tổng hợp về gia công, lắp ráp, độ cứng, … nên độ chính xác quỹ đạo không cao, ảnh hưởng lớn hơn đến các ứng dụng như mài, đánh bóng, mài mòn, cắt lĩnh vực gia công. Do đó, độ cứng của robot và độ chính xác của quỹ đạo robot là những vấn đề chính mà robot gia công phải đối mặt.
2.2 Vấn đề va chạm
Hầu hết các robot gia công đều hoạt động cùng với các công cụ máy tiện, máy phay, máy bào và máy mài. Khi rô bốt thực hiện gia công, cần đặc biệt chú ý đến vấn đề giao thoa và va chạm giữa vùng chết và phôi. Một khi xảy ra va chạm, cả máy công cụ và rô bốt đều cần được hiệu chỉnh lại, điều này làm tăng thời gian khắc phục lỗi lên rất nhiều, dẫn đến mất công xuất và trong trường hợp nghiêm trọng còn có thể gây hư hỏng thiết bị. Nhận thức trước hoặc sau khi va chạm là vấn đề chính phải đối mặt đối với sự an toàn và ổn định của robot gia công. Điều đặc biệt quan trọng đối với robot gia công là phải có chức năng giám sát khu vực và phát hiện va chạm.
2.3 Sự cố phục hồi nhanh chóng sau khi thất bại
Dữ liệu vị trí của rô bốt được cung cấp lại thông qua bộ mã hóa động cơ của biến tần thân cây sự chuyển động. Do hoạt động trong thời gian dài, cấu trúc cơ học, pin bộ mã hóa, cáp và các thành phần khác chắc chắn sẽ làm mất vị trí zero (vị trí tham chiếu) của robot. Sau khi vị trí số XNUMX bị mất, robot sẽ lưu trữ nó. Dữ liệu chương trình sẽ không có ý nghĩa thực tế. Lúc này, nếu không thể khôi phục chính xác vị trí số XNUMX thì khối lượng công việc khôi phục công việc của robot là rất lớn, vì vậy vấn đề khôi phục vị trí số XNUMX cũng đặc biệt quan trọng.
3 giải pháp chính
3.1 Công nghệ nhận dạng tự động tải cuối và công nghệ chuyển tiếp mômen động
Công nghệ nhận dạng tải cuối tự động có thể xác định khối lượng, khối tâm và quán tính của tải cuối của robot. Các thông số này có thể được sử dụng trong quá trình truyền động học của rô bốt, điều chỉnh các thông số servo và lập kế hoạch tốc độ, có thể cải thiện đáng kể độ chính xác quỹ đạo của rô bốt và hiệu suất động lực học cao.
Công nghệ truyền tải mô-men xoắn động dựa trên điều khiển PID truyền thống và bổ sung thêm công nghệ điều khiển truyền tải mô-men xoắn. Chức năng này có thể sử dụng mô hình động lực học rô bốt và mô hình ma sát để tính toán động lực hoặc mô-men xoắn tối ưu khi lập kế hoạch đường quỹ đạo theo thông tin tĩnh như rô bốt và thông tin động thời gian thực như tốc độ và gia tốc và giá trị tính toán được truyền dưới dạng giá trị chuyển tiếp. Cung cấp cho bộ điều khiển để so sánh với giá trị đặt trước của động cơ trong vòng lặp hiện tại, để có được mô-men xoắn tốt nhất, điều khiển chuyển động tốc độ cao và độ chính xác cao của mỗi trục, và sau đó làm cho TCP cuối cùng có được độ chính xác quỹ đạo cao hơn.
3.2 Công nghệ phát hiện va chạm
Công nghệ này dựa trên mô hình động lực học của robot. Khi rô bốt hoặc tải cuối của rô bốt va chạm với thiết bị ngoại vi, rô bốt có thể phát hiện mô-men xoắn phụ do va chạm tạo ra. Lúc này, robot tự động dừng lại hoặc đi ngược chiều va chạm với tốc độ thấp. Chạy để tránh hoặc giảm tổn thất do va chạm.
3.3 Công nghệ khôi phục điểm XNUMX
Các phương pháp căn chỉnh điểm XNUMX thông thường, sau khi hoàn thành việc căn chỉnh điểm XNUMX sẽ vẫn có những sai số nhất định. Kích thước của lỗi phụ thuộc vào chất lượng xử lý của dấu XNUMX và thái độ của người vận hành, và phần lỗi này không thể được loại bỏ bằng cách cải thiện các yêu cầu xử lý và thực hiện đào tạo vận hành. . Sử dụng công nghệ này, khi rô bốt bị mất điểm XNUMX, rô bốt sẽ được di chuyển đến vùng lân cận của điểm XNUMX để các rãnh hoặc đường nét vẽ có thể được căn chỉnh hoàn toàn. Tại thời điểm này, đọc giá trị bộ mã hóa động cơ để xác định lượng bù, để robot có thể khôi phục chính xác vị trí số không.
4 Hướng phát triển trong tương lai
4.1 Sự hợp tác giữa người và máy
Hiện nay, hầu hết các ứng dụng của robot công nghiệp là trong các máy trạm hoặc dây chuyền lắp ráp, không có sự tiếp xúc và hợp tác với con người. Trong tương lai, sự hợp tác giữa con người và robot sẽ là hướng phát triển rất quan trọng cho những quy trình sản xuất phức tạp hơn. Các vấn đề quan trọng mà robot công nghiệp cần giải quyết để đạt được sự hợp tác giữa người và máy là cách nhận thức hoạt động của con người, cách tương tác với con người và điều quan trọng nhất là làm thế nào để đảm bảo cơ chế an toàn của sự hợp tác giữa người và máy. Trong khi hiện thực hóa sự hợp tác giữa con người và máy móc và đảm bảo an toàn cho con người, cũng cần phải xem xét đầy đủ nhịp điệu sản xuất, đây sẽ là một xu hướng quan trọng. Trong những năm gần đây, một số robot hợp tác giữa người và máy đã xuất hiện, nhưng trong điều kiện đảm bảo an toàn, nhịp đập tương đối chậm, cần cải thiện độ ổn định. Quan trọng hơn, việc tích hợp với các kịch bản ứng dụng và tìm các kịch bản ứng dụng phù hợp sẽ nhanh hơn. Phát triển và xúc tiến đất đai.
4.2 Thông tin kết hợp
Trong tương lai, các nhà máy thông minh sẽ tích hợp Internet vạn vật, cảm biến, robot và dữ liệu lớn. Robot công nghiệp, là một trong những thiết bị cơ bản quan trọng nhất, không chỉ phải tương tác hiệu quả với đa cảm biến mà còn phải giao tiếp với các hệ thống cấp cao hơn như MES. Hệ thống tiến hành trao đổi thông tin. Dựa trên Internet of Things và dữ liệu lớn, cấp trên thực hiện trích xuất dữ liệu quy trình, tối ưu hóa chương trình quy trình hoặc chẩn đoán và bảo trì thiết bị từ xa, đồng thời đưa ra hướng dẫn cho robot công nghiệp để hoàn thành toàn bộ quy trình điều khiển thông minh. Vì vậy, sự hợp nhất thông tin của robot công nghiệp sẽ là một xu hướng phát triển rất quan trọng.
Cửa hàng PTJ CNC sản xuất các bộ phận có tính chất cơ học tuyệt vời, độ chính xác và độ lặp lại từ kim loại và nhựa. Phay CNC 5 trục có sẵn.