Inovace robotů SCARA umožňuje zvýšit výkon a spolehlivost

Roboti SCARA mohou automatizovat a zrychlit proces osazování elektronických částí a pomáhat při menších montážních procesech, například přenášením objektů mezi pracovišti, šroubováním, nanášením laků či lepidel atd. Mohou také provádět funkční testy, např. aktivaci ovládacích prvků.

Stejně jako u jiné automatizační techniky musí i použití robotů přinášet benefity v podobě zvýšené produktivity a snížených nákladů. Aby se zajistila návratnost vložené investice, musí se pečlivě sledovat jejich rychlost a taktovací režim, stejně jako přesnost, opakovatelnost a spolehlivost.

Možnosti a výkon robotů SCARA se stále vylepšují. Jejich nové provedení umožňuje provádět vyšší rychlostí více úkonů. Zjednodušují integraci do výrobního procesu, jejich programování je jednodušší a potřebné systémy strojového vidění jsou záležitostí Plug-and-Play. Kromě toho se u nich snižuje mechanické opotřebování a usnadňuje údržba.

Pohyb a vyvážení

Inovace v řízení pohybu koncové části robota umožňuje zvýšení rychlosti a přesnosti pohybu. Proces vyzvednutí a umístění nákladu vyžaduje velmi dobré řízení ve všech osách pohybu, včetně rotačního. Tradičně je pohyb v ose Z zajištěn posuvovým šroubem, zatímco rotační pohyb je ovládán vertikálně uloženým motorem, kdy se pohyb od motorů přenáší řemenicí.

Oba řemenové pohony lze nahradit přímým pohonem, který nepodléhá stárnutí nebo problémům s volným řemenem – tím lze zajistit dlouhodobě dobré přesnosti při snížené údržbě. Yamaha vyvinula pro své roboty SCARA přímý náhon posuvového šroubu, stejně jako přímý náhon rotačního pohonu včetně koaxiální převodovky (obr. 1). Použité motory jsou s dutou hřídelí, takže jsou nastrčeny přímo na hnané hřídele.

Pohony bez řemene umožňují vyšší rychlost rotace i při plném zatížení. Na rozdíl od rotačních pohonů s řemenem, u kterých se musí zpomalit při dokončování pohybu do určené polohy kvůli velkému momentu setrvačnosti přenášené zátěže, pohon bez řemenu tak nemusí činit, protože motor s redukční převodovkou je přímo v ose rotace.

Optimalizace převodu redukční převodovky navíc pomůže zajistit maximální možnou rychlost rotačního a X-Y pohybu po pracovní ploše stroje. To je důležité zejména v procesech, při kterých se přenáší objekty na větší vzdálenosti.

Současní roboti SCARA vybavení pohony bez řemenů pokrývají velikosti délky ramene až do 1200 mm a hmotnosti nákladu do 50 kg. Menší modely, které začínají s délkou ramene 120 mm a 1 kg váhy břemene, umožňují uživatelům konfigurovat montážní buňky s vysokým výkonem a velmi malou plochou výrobních prostor. V případech, kdy jsou požadavky na zastavěnou plochu velmi náročné, může se použít stropní orbitální robot SCARA – ten může dosáhnout na jakékoliv místo v rámci své pracovní plochy (obr. 2), čímž se minimalizuje požadavek na plochu.

U orbitálních robotů SCARA je důležité dosáhnout vyvážení hmotnosti, aby se dosáhlo vysoké rychlosti pohybu spolu s velkou přenášenou zátěží. Yamaha používá na robotech lehké materiály, motory s dutým hřídelem a využívá i své vlastní know-how s převodovkami. Kombinací těchto faktorů spolu s optimalizovanou polohou motoru bylo možné dosáhnout dobrých výsledků – přenesení zátěže 1 kg vodorovně o 300 mm a vertikálně 25 mm nahoru/dolů za 0,29 sekundy, což je o 36 % rychlejší než u předcházejících modelů. Maximální zátěž je přitom až 5 kg.

Další výhodou správného vyvážení hmotnosti robota a nižších momentů setrvačnosti je snížené namáhání základního rámu, na kterém je robot instalován. To umožňuje použít lehčí rám s jednodušším provedením, které ušetří náklady a zjednodušuje instalaci.

Inovace pro prodloužení životnosti

Dlouhodobá přesnost najetí do požadované polohy, která je spojena s požadavkem na odolnost vůči znečištění (prach, vlhkost, oleje atd.), může být zlepšena nahrazením optických snímačů polohy magnetickými. Magnetické snímače již mají imunitu vůči okolnímu prostředí, stejně jako vůči nárazům a elektrickému šumu, který vadí optickým snímačům. Magnetické snímače polohy mají výhodu v jednoduché konstrukci s minimálním počtem elektronických součástek, čímž je zajištěna větší spolehlivost a dobrá nezávislost na teplotách. Protože provedení magnetických snímačů zjednodušuje jejich údržbu, má jejich použití pozitivní vliv na životnost zařízení.

Ovládací panely, které lze odpojit bez potřeby manipulace s vodiči či kabely, umožňují také snadnou údržbu i opravy. V neposlední řadě je jistou výhodou použití maziva navrženého pro dlouhou výdrž, čímž se eliminuje časově náročné rozebírání zařízení a jeho promazávání, a současně se tak zvyšuje životnost zařízení.

Strojové vidění typu Plug-and-Play

Přidání možnosti strojového vidění rozšíří funkce robota, který tak může vyhledávat svůj náklad, stejně jako korigovat odchylky v pozici. V minulosti bylo strojové vidění řízeno odděleně od robota a vyžadovalo specialistu k jeho programování a napojení. Nejnovější systémy strojového vidění eliminují tento požadavek a integrují ho do programu robota metodou Plug-and-Play a tím výrazně zrychlují jeho uvedení do provozu. Komunikace mezi systémem vidění a robotem již také nepředstavuje žádný problém. Systém vidění iVY2 od Yamahy a RCX340 kontrolér dále zvyšují výkon použitím povelů jako CTMOVE, který provede kompletní sledování cyklu dopravníku od počáteční pozice k vyzvednutí nákladu a který tak nahradí tři samostatné instrukce pro vyzvednutí nákladu a jeho přepravu na požadované místo.

Speciální požadavky

Novinky v konfiguraci vycházejí vstříc zvláštním požadavkům. Inverzní typ robotů SCARA je konstruován tak, aby dokázal zvednout náklad zespodu, což zabraňuje tomu, aby byl znečištěn padajícími částečkami prachu nebo vlhkosti z povrchu robota. Dostupní jsou také roboti určení pro clean-room, přičemž jejich výhodou je eliminování znečištění od řemenových pohonů, které jsou zde nahrazeny přímým pohonem elektromotorů. Navíc mají v zadní části robota zabudován odtah, který zabraňuje šíření prachu při práci.

Závěr

Konstrukce robotů SCARA vylepšuje jejich hodnotu v mnoha směrech, od rotačního ramene až k systému řízení, přičemž výsledkem je zvýšený výkon, rychlost a spolehlivost, čímž se zajistí vyšší produktivita a rychlejší návratnost investice.

Poznámka: Yamaha Factory Automation Section je divizí Yamaha Motor Robotics Business Unit v rámci společnosti Yamaha Motor Corporation. Je zaměřena na vývoj a výrobu vysoce přesných průmyslových robotů pro použití při automatizaci výrobních procesů. Více informací: global.yamaha-motor.com/business/robot/lineup/ykxg/