Kompaktit sylinterit kädenpäässä olevissa työkaluissa: A Design Guide

Kompaktit sylinterit kädenpäässä olevissa työkaluissa: A Design Guide

Joka viikko saan puheluita automaatioinsinööreiltä, jotka kamppailevat seuraavien asioiden kanssa varren päätetyökalut1 joka on liian tilaa vievä, liian hidas tai yksinkertaisesti epäluotettava korkean tarkkuuden sovelluksissa. Haasteesta tulee vieläkin kriittisempi, kun hyötykuorman kapasiteetti ja syklien kestoa koskevat vaatimukset ylittävät tavanomaisten sylinterimallien käytännölliset rajat. 🤖

Kompaktit sylinterit käsivarren päähän asennettavissa työkaluissa vaativat huolellista harkintaa paino- ja voimasuhteiden, asennuskokoonpanojen ja robottiohjausjärjestelmien integroinnin suhteen, jotta saavutetaan optimaalinen tartuntasuorituskyky ja säilytetään samalla syklinopeudet yli 60 operaatiota minuutissa.

Työskentelin viime kuussa Davidin kanssa, joka oli robotiikkainsinööri Michiganissa sijaitsevassa autoteollisuuden varaosalaitoksessa, jonka pick-and-place-järjestelmä ei pystynyt saavuttamaan tuotantotavoitteita, koska ylimitoitetut pneumaattiset komponentit aiheuttivat liian suurta inertiaa ja heikensivät paikannustarkkuutta.

Sisällysluettelo

Mitkä ovat tärkeimmät kokorajoitukset sylinterin loppupään sovelluksissa?

Käsivarren päätetyökalut toimivat tiukkojen mitoitusrajoitusten puitteissa, jotka vaikuttavat suoraan robotin suorituskykyyn ja hyötykuormituskapasiteettiin.

Kriittisiä kokorajoituksia ovat tyypillisten teollisuusrobottien 2-5 kg:n enimmäispainorajoitukset, 200 mm x 200 mm:n jalanjäljen rajoitukset ja painopisteen keskipiste2 robottitarkkuuteen ja syklin kestoon vaikuttavia seikkoja.

Painojakauman analyysi

Käsivarren pään suunnittelun perushaasteena on tarttumisvoiman ja järjestelmän kokonaispainon tasapainottaminen. Seuraavassa on, mitä olen oppinut sadoista asennuksista:

Robotin hyötykuormaTyökalujen enimmäispainoKompakti sylinterin reikäVoiman ulostulo
5kg1.5kg16mm120N @ 6 bar
10kg3.0kg20mm190N @ 6 bar
25kg7.5kg32mm480N @ 6 bar
50kg15kg40mm750N @ 6 bar

Kuoren optimointistrategiat

Tilankäytön tehokkuus on kriittistä, kun tarvitaan useita sylintereitä monimutkaisia tartuntakuvioita varten. Suosittelen aina näitä suunnitteluperiaatteita:

  • Sisäkkäinen asennus minimoida kokonaisjalanjälki
  • Integroidut jakotukit vähentää yhteyden monimutkaisuutta  
  • Kompakti venttiilien integrointi sylinterin rungossa
  • Joustavat asennussuunnat optimaaliseen tilankäyttöön

Painopistekeskipisteeseen liittyvät näkökohdat

Pohjois-Carolinassa sijaitsevan pakkauslaiteyrityksen suunnitteluinsinööri Sarah huomasi, että sylinterin kiinnityspisteen siirtäminen vain 25 mm lähemmäs robotin rannetta paransi paikannustarkkuutta 40% ja lisäsi syklinopeutta 15%. Opetus: jokaisella millimetrillä on väliä kädenpäässä olevissa sovelluksissa. 📏

Miten lasket tarttumissovellusten voimavaatimukset?

Oikea voimanlaskenta takaa luotettavan kappaleenkäsittelyn ja estää samalla herkkien komponenttien tai työkappaleiden vahingoittumisen.

Tartuntavoiman laskelmissa on otettava huomioon kappaleen paino, robotin liikkeen aikana syntyvät kiihtyvyysvoimat, 2-3-kertaiset varmuuskertoimet kriittisissä sovelluksissa ja seuraavat tekijät. kitkakertoimet3 tarttujapintojen ja työkappaleen materiaalien välillä.

Voiman laskentakaava

Peruskaava, jota käytän käsivarren loppupään tarttumissovelluksissa, on:

F_vaadittu = (W + F_kiihdytys) × SF / μ

Missä:

  • W = osan paino (N)
  • F_kiihtyvyys = ma (massa × kiihtyvyys)
  • SF = varmuuskerroin (2-3x)
  • μ = kitkakerroin

Materiaalikohtaiset kitkakertoimet

MateriaaliyhdistelmäKitkakerroinSuositeltu turvallisuuskerroin
Teräs kumin päällä0.7-0.92.0x
Alumiini uretaanilla0.8-1.22.5x
Muovinen kuvioitu kahva0.4-0.63.0x
Lasi/keraaminen0.2-0.43.5x

Dynaaminen voima-analyysi

Nopeat robottisovellukset aiheuttavat merkittäviä kiihtyvyysvoimia, jotka on otettava huomioon sylinterin mitoituksessa. 1 kg:n painoiselle kappaleelle, joka liikkuu 2 m/s² kiihtyvyydellä:

Staattinen voima: 10N (osan paino)  
Dynaaminen voima: 2N (kiihtyvyys)  
Yhteensä 2,5x varmuuskerroin: 30N vähimmäispitovoima

Bepton kompaktisylinterit on suunniteltu erityisesti näihin vaativiin sovelluksiin, ja ne tarjoavat perinteisiin malleihin verrattuna erinomaisen voima-painosuhteen. 💪

Mitkä kiinnitysmenetelmät optimoivat tilankäytön kompakteissa malleissa?

Strategiset asennustavat voivat pienentää työkalujen kokonaiskokoa 30-50% ja parantaa samalla huolto- ja säätömahdollisuuksia.

Optimaalisia kiinnitysmenetelmiä ovat integroidut jakotukit4 järjestelmät, moniakseliset kiinnityskannattimet, läpivientireikäiset rakenteet sisäkkäisiä asennuksia varten sekä modulaariset liitäntäjärjestelmät, jotka poistavat ulkoiset putkistot ja vähentävät kokoonpanon monimutkaisuutta.

Asennuskokoonpanon vertailu

Perinteinen vs. kompakti asennus

AsennustyyppiTilatehokkuusHuolto PääsyKustannusvaikutus
Ulkoinen jakotukki60%HyväStandardi
Integroitu jakotukki85%Rajoitettu+15%
Läpireikäinen rakenne90%Erinomainen+25%
Modulaarinen järjestelmä95%Erinomainen+30%

Bepto Compact sylinterin edut

Bepto-kompaktisylintereissämme on innovatiivisia asennusratkaisuja, jotka ovat perinteisiä malleja parempia:

OminaisuusVakiomalliBepto CompactTilansäästö
Kokonaispituus180mm125mm30%
AsennustarvikkeetUlkoinenIntegroitu40%
IlmaliitännätSivulle asennettuLäpi kehon25%
Järjestelmän kokonaispaino850g590g31%

Modulaarisen integroinnin edut

Kalifornialaisen lääkintälaiteyrityksen järjestelmäintegraattori Michael lyhensi työkalujen kokoonpanoaikaa 4 tunnista 90 minuuttiin siirtymällä käyttämään modulaarista kompaktisylinterijärjestelmäämme. Integroidut liitännät poistivat 12 erillistä liitintä ja vähensivät mahdollisia vuotokohtia 75%:llä. 🔧

Mihin integrointihaasteisiin sinun on vastattava robottiohjausjärjestelmien kanssa?

Onnistunut integrointi edellyttää pneumaattisen ajoituksen, robotin liikeprofiilien ja turvajärjestelmien huolellista koordinointia.

Kriittisiä integrointihaasteita ovat sylinterin toiminnan synkronointi robotin paikannuksen kanssa, asianmukaisen ilmansyötön hallinnan toteuttaminen nopeiden liikkeiden aikana, sen varmistaminen, että vikasietoinen toiminta5 sähkökatkon aikana ja koordinoida palautesignaaleja robotin ohjausjärjestelmien kanssa.

Ohjausjärjestelmän synkronointi

Ajoituksen yhteensovittamista koskevat vaatimukset

Robotin liikkeen ja sylinterin toiminnan oikea ajoitus on olennaisen tärkeää luotettavan toiminnan kannalta:

  • Ennakkoasiointi: Sylinterin on saavutettava asento ennen robotin liikettä
  • Pidon vahvistus: Sijainnin palaute ennen robotin kiihdytystä  
  • Julkaisuajankohta: Koordinoidaan robotin hidastuksen kanssa
  • Turvalukitukset: Hätäpysäytyksen integrointi

Ilmatoimitusten hallinta

Järjestelmän parametriVakiosovellusKäsivarren päähän kohdistuva vaatimus
Syöttöpaine6 baaria6-8 bar (korkeampi reagointikyvyn vuoksi)
VirtausnopeusStandardi150% laskettu nopeaa pyöräilyä varten.
Säiliön koko5x sylinterin tilavuus10x sylinterin tilavuus
Vasteaika<100ms<50ms

Palaute- ja turvajärjestelmät

Nykyaikaiset robottisovellukset edellyttävät kattavaa palautetta luotettavaa toimintaa varten:

  • Asentoanturit otteen vahvistamista varten
  • Paineen seuranta voimapalautetta varten
  • Varoventtiilit hätävapautusta varten
  • Diagnostiikkaominaisuudet ennakoivaa kunnossapitoa varten

Integroinnin monimutkaisuuden vuoksi monet asiakkaat valitsevat Bepto-järjestelmämme - tarjoamme täydellisen integrointituen ja valmiiksi testatut ohjausliitännät, jotka lyhentävät käyttöönottoaikaa 60%. 🤝

Päätelmä

Kompaktin sylinterin onnistunut integrointi käsivarren päähän asennettaviin työkaluihin edellyttää systemaattista huomiota kokorajoituksiin, voiman laskentaan, asennuksen optimointiin ja ohjausjärjestelmän koordinointiin, jotta saavutetaan luotettava nopean automaation suorituskyky.

Usein kysytyt kysymykset kompakti sylintereistä kaaren päätetyökaluissa

K: Mikä on pienin käytännöllinen sylinterikoko robottien tarttumissovelluksissa?

Pienin käytännöllinen koko on tyypillisesti 12 mm:n reikä, joka tuottaa noin 70 N:n voiman 6 baarin paineessa. Pienemmät koot eivät riitä luotettavaan tarttumiseen, kun taas suuremmat koot lisäävät robottijärjestelmään tarpeetonta painoa ja inertiaa.

K: Miten estetään ilmansyöttöongelmat robotin nopeiden liikkeiden aikana?

Asenna ilmasäiliöt, joiden koko on 10x sylinterin tilavuus, työkalun lähelle, käytä joustavia ilmalinjoja, joissa on huoltosilmukat, ja pidä syöttöpaine 1-2 bar vähimmäisvaatimuksia korkeampana. Harkitse pikapoistoventtiileitä sylinterin nopeampaa takaisinvetoa varten nopeiden syklien aikana.

Kysymys: Mitä huoltoaikataulua suositellaan kädensijan päähän asennettaville sylintereille?

Tarkasta tiivisteet ja liitokset kuukausittain, koska ne ovat alttiina jatkuvalle liikkeelle ja tärinälle. Vaihda tiivisteet 2-3 miljoonan käyttökerran välein tai vuosittain sen mukaan, kumpi ensin tapahtuu. Tarkkaile suorituskykyparametreja viikoittain, jotta voit havaita heikkenemisen ennen vikaantumista.

K: Kestävätkö kompaktisylinterit nopean robottiliikkeen aiheuttaman tärinän?

Laadukkaat kompaktisylinterit on suunniteltu robottisovelluksiin, ja niissä on vahvistetut kiinnityskohdat ja tärinänkestävät tiivisteet. Asianmukainen kiinnitys tärinänvaimennuksella ja säännöllinen huolto ovat kuitenkin olennaisen tärkeitä pitkän käyttöiän saavuttamiseksi suurtaajuuskäyttöön tarkoitetuissa sovelluksissa.

K: Miten ilmalinjat mitoitetaan varren päädyn sylinterisovelluksia varten?

Käytä standardisuosituksia yhtä kokoa suurempia ilmaletkuja kompensoidaksesi painehäviötä robotin nopean kiihdytyksen aikana. Minimoi linjan pituus ja vältä teräviä mutkia. Harkitse integroituja jakoputkia liitäntäkohtien vähentämiseksi ja vasteajan parantamiseksi.

  1. Opi perusteet EOAT-työkaluista (End-of-Arm Tooling), eli laitteista, jotka kiinnitetään robottikäsivarren päähän ja jotka ovat vuorovaikutuksessa osien kanssa.

  2. Tutustu siihen, miten päätehostimen painopiste vaikuttaa robotin suorituskykyyn, nopeuteen ja paikannustarkkuuteen.

  3. Viittaus kattavaan tekniseen taulukkoon eri materiaaliyhdistelmien staattisista kitkakertoimista.

  4. Tutustu siihen, miten integroidut pneumaattiset jakotukit toimivat venttiiliyhteyksien keskittämiseksi, putkiston vähentämiseksi ja tilan säästämiseksi automaatiojärjestelmissä.

  5. Ymmärtää vikasietoisen suunnittelun käsitteen, joka on turvallisuustekniikan perusperiaate, jolla varmistetaan, että järjestelmä vikaantuu tavalla, joka ei aiheuta vahinkoa.

Aiheeseen liittyvät

Chuck Bepto

Hei, olen Chuck, vanhempi asiantuntija, jolla on 13 vuoden kokemus pneumatiikka-alalta. Bepto Pneumaticissa keskityn tuottamaan asiakkaillemme laadukkaita, räätälöityjä pneumatiikkaratkaisuja. Asiantuntemukseni kattaa teollisuusautomaation, pneumatiikkajärjestelmien suunnittelun ja integroinnin sekä avainkomponenttien soveltamisen ja optimoinnin. Jos sinulla on kysyttävää tai haluat keskustella projektisi tarpeista, ota rohkeasti yhteyttä minuun osoitteessa pneumatic@bepto.com.

Sisällysluettelo
Lomake Yhteystiedot
Bepto Logo

Hanki lisää etuja, koska Lähetä tietolomake

Lomake Yhteystiedot