Beskrivning
Området för datornumerisk styrning (CNC) robotik och automatiserad bearbetning har utvecklats kraftigt de senaste åren. Införandet av robotar i tillverkningsteknik är en viktig anledning till robotikens nuvarande framgång. CNC-bearbetning har framträtt som en ledande teknik.
Det finns en viss överlappning mellan CNC-bearbetning och robotbearbetning, även om skillnaden blir alltmer vag. Tillverkningssektorn kan dra enorma fördelar av att integrera robotteknik. Dessutom är CNC-tillverkningsrobotar det självklara valet för automatiserade lösningar inom tillverkningssektorn.
Med toleranser så nära som 4 μm är CNC-maskiner exakta och precisa. De spelar en avgörande roll inom robotsektorn, som har strikta kriterier för noggrannhet och precision hos bearbetade delar, tack vare dessa funktioner. Dessutom har CNC-bearbetning snabba leveranstider, vilket gör att du kan producera en färdig produkt på några timmar i motsats till dagar eller till och med veckor med konventionell bearbetning.
Vad är CNC-robotteknik?
När man talar om robotprocesser som hjälper till med datornumeriskt styrd bearbetning (CNC) används termen "CNC-robotik". En datornumeriskt styrd robot är en högteknologisk maskin som är specifikt tillverkad för tillverkning. Sådana maskiner utför autonomt en mängd olika uppgifter baserat på fördefinierade instruktioner. Dessa robotar kan fungera autonomt i de flesta situationer.
Tack vare den ökade automatisering som CNC-robotar erbjuder kan tillverkare på ett tillförlitligt sätt producera och leverera stora mängder högkvalitativa komponenter till en mängd olika industrier. Robotintegration med dessa CNC-maskiner är användbar, men CNC-bearbetning används också för att tillverka komponenter till andra robotar.
Varför välja CNC-bearbetning för att producera robotdelar?
CNC-bearbetning för specialiserade robotapplikationer har många fördelar, inklusive kostnadsbesparingar. Denna lista inkluderar följande:
Ökad hastighet
Det är allmänt känt att CNC-bearbetning kan minska produktionstiderna för många delar. Avancerade datornumeriska styrmaskiner (CNC) kan snabba upp produktionstiderna jämfört med många konventionella metoder. Detta säkerställer snabba iterationer och snabb leverans av specialiserade robotkomponenter för en mängd olika användningsområden. Robotdelar kan tillverkas med CNC-bearbetning på så lite som en till tre dagar, beroende på deras storlek och komplexitet.
Dimensionell noggrannhet
Delar tillverkade med CNC-bearbetning kan tillverkas in i minsta detalj. Precision i tillverkningen är särskilt viktigt inom robotikområdet, eftersom det är viktigt att uppnå snäva toleranser vid design av effektiva robotar. Toleranser så små som +/- 0.0002 tum är möjliga med CNC-precisionsbearbetning. Så det kan tillverka delar till robotar som kan röra sig på exakta, repetitiva sätt.
Materialens kompatibilitet
CNC-bearbetning kan användas med en mängd olika metaller och plaster, vilket är en stor fördel inom robotindustrin. För att kunna lyfta och transportera varor på ett säkert sätt måste robotkomponenter röra sig smidigt. Det är därför de behöver material som är både robusta och styva, med ett högt hållfasthets-viktförhållande. För att tillverka CNC-komponenter för robotsektorn måste dessa material vara kompatibla med CNC-maskiner.
Ytfinish
Ytjämnheten på robotänddelar kan hanteras via CNC-bearbetning. En ytjämnhet på Ra 0.8 m eller mindre är avgörande för friktionsfri interaktion mellan robotdelar; CNC-maskiner kan hjälpa till att producera sådana komponenter. Det är möjligt att förbättra prestandan hos komponenter som tillverkas med denna metod genom att utföra ytterligare ytbehandlingsprocedurer på dem efter att de har tillverkats.
CNC-bearbetnings- och robotindustrin
Det har redan visats att användningen av robotar och CNC-bearbetning (computer numeric control) har liknande implementeringar. Att använda CNC-komponenter i dina robotapplikationer är ett smart drag, med tanke på hur mycket automatisering hjälper när man bygger saker.
Vanliga CNC-robotdelar tillverkade med CNC-bearbetning
CNC robotarm
Dessa är de viktigaste komponenterna i mekaniska armar som efterliknar den mänskliga armen. Ursprungligen utvecklade för användning inom pressgjutningsautomation, kan CNC-robotarmar idag hittas i en mängd olika enheter inom olika branscher. Eftersom deras primära funktion är transport, är de vanligtvis tillverkade av robusta material som stål, aluminium och vissa polymerer.
Sluteffektor
Robotarmarnas ändeffektorer är de verktyg som roboten använder för att manipulera och gripa föremål. Gripdon, gripdon, sugpumpar och dammsugare är alla exempel på detta mångsidiga verktyg. Oavsett om de är utformade för att vara användbara eller inte, tillverkas de alla med hjälp av CNC-maskiner.
Specialiserade fixturer och jiggar
På grund av behovet av att säkra delar medan robotar arbetar med dem är specialanpassade jiggar och kopplingar ett vanligt krav för robotoperationer. Arbetsstycken kan positioneras tillförlitligt och konsekvent med hjälp av fixturer. CNC-bearbetning är den mest effektiva metoden för att producera dessa unika delar till ett rimligt pris.
Sensorer och styrenheter
Sensorerna och kontrollerna i robotar och automationsenheter är hjärnan i operationen. Kretskort (PCB) är en integrerad del av funktionaliteten hos dessa delar. Traditionellt var kemisk etsning den vanligaste metoden för att tillverka kretskort (PCB), men svårigheterna med denna process undviks nu helt tack vare CNC-bearbetning. Till skillnad från kemisk etsning kan CNC-bearbetningsmetoden tillverka dessa delar enligt exakta specifikationer utan användning av potentiellt farliga lösningsmedel.
Vanliga robottekniker som används vid CNC-bearbetning
Ledade robotar
Dessa robotar är de vanligaste inom tillverkningsindustrin. Axlar är det vanliga namnet på de rotationsleder som finns i dem. Ledade robotar varierar från enkla 2-axliga designer till komplicerade 10-axliga designer. Dessa robotars förmåga att röra sig oberoende garanteras av det faktum att varje robotaxel ger en separat frihetsgrad.
På grund av sin ökade rörlighet och anpassningsförmåga är ledade robotar väl lämpade för att manipulera en mängd olika arbetsstycken av varierande former och storlekar. Några vanliga användningsområden för sådana robotar inkluderar:
Bågsvetsning
Materialhantering
Delöverföring och paketering
Montage
Maskinlastning
SCARA robotar
Selective Compliance Articulated Robot Arm (SCARA) kan utföra snabba, repetitiva uppgifter. Enkelt uttryckt är dessa robotarmar som mänskliga, bara snabbare och mer precisa. Deras basers lilla storlek gör det också möjligt för dem att bära måttliga belastningar.
Förutom att säkerställa medarbetarnas välbefinnande och minska kostnaderna, ökar deras snabbhet och effektivitet även produktiviteten. Vanliga tillämpningar av SCARA-robotar inkluderar:
Monteringsoperationer
Ta och placera
Bearbetning
Förpackning
Inspektioner
Deltas robot
Dessa industrirobotar är parallella typer som används i höghastighetstillverkning. Deras skor är triangulära på undersidan och spetsiga på ovansidan, därav namnet. De installeras vanligtvis ovanpå transportörer som transporterar produkter längs monteringslinjer.
Deltarobotarnas konfiguration och mekaniska design är det som skiljer dem från konkurrenterna. Deltarobotarnas styrkor utnyttjas flitigt i en mängd olika vanliga sammanhang, inklusive:
Montage
demontering
Förpackning
Ta och placera
sortering
Gantry eller kartesiska robotar
Det kartesiska koordinatsystemet (X, Y och Z) används av dessa linjära industrirobotar för att röra sig längs tre axlar. På grund av deras anpassningsförmåga väljs ofta portalrobotar. Robotens noggrannhet, storlek, hastighet och slaglängd är alla enkelt modifierbara.
Räckvidden och nyttolasten för kartesiska robotar är större än för deras hexapod-motsvarigheter. Därför är de lämpliga för användning med tyngre arbetsstycken än vanligt. De kan användas i en mängd olika sammanhang, inklusive:
Montage
Lasta och lasta av
Materialhantering
Välj och placera system
Fastsättning och skruvdragning
Förpackning
Skärning – Laser och vattenstråle
Skillnaden mellan CNC-robotar och CNC-maskiner
Dessa två tekniker skiljer sig åt i kvalitet och prestanda, men även i de funktioner de kan utföra. Låt oss jämföra och kontrastera fem viktiga aspekter för att hjälpa oss att avgöra:
Noggrannhet
Om du vill veta hur bra en maskin presterar är en av de viktigaste egenskaperna att titta på hur exakt den kan bearbeta. Industrirobotar har nu en noggrannhet på 0.1 till 0.2 mm tack vare tekniska framsteg under de senaste åren.
Däremot kan noggrannheten hos moderna CNC-maskiner vara så hög som 0.02–0.05 mm. En schweizisk svarv kan producera en detalj med en noggrannhet på +/- 0.0002 mm. Eftersom robotarnas precision är så beroende av kalibrering sätter robotindustrin stor vikt vid reproducerbarhet.
Mångsidighet
Flexibilitet är en viktig fördel med robotar. De gör det enkelt att växla och hantera flera ansvarsområden samtidigt. CNC-robotar kan utföra alla bearbetningsprocesser som konventionella CNC-maskiner kan.
Dessa robotar kan navigera en mängd olika svåra vägar. I många fall räcker det med tre eller fyra frihetsgrader på en CNC-maskin för den aktuella bearbetningsuppgiften. Det kan dock vara begränsande. Industrirobotar kan hjälpa till, eftersom vissa av dem har mer än sex frihetsgrader. Detta gör att du kan bearbeta nästan vilken form du kan tänka dig.
Styvhet
Precisionen äventyras vanligtvis av verktygsmaskinernas styvhet. Felaktiga snitt görs av verktyg som böjer sig när de kommer i kontakt med tuffa material. Robotars styvhet är mindre än 1 Newton per mikrometer, vilket gör dem mindre styva än konventionella CNC-verktygsmaskiner. CNC-utrustning är dock så styv att dess styvhet mäts till över 50 Newton per mikrometer.
Robotbearbetning är särskilt väl lämpad för att arbeta med böjliga material som plast och trä. Stål och aluminium är inga problem, men det finns en risk att motorerna slår tillbaka. Den resulterande detaljens precision kan bli lidande som ett resultat.
Mikropauser på arbetsplatsen
CNC-robotar har vanligtvis en större arbetsyta än CNC-maskiner, men vissa CNC-maskiner kan vara ganska stora. Vanligtvis kan arbetsvolymen för medelstora industrirobotar uppgå till 7 kubikmeter. Som en extra bonus kan robotar få sina arbetsytor utökade genom att helt enkelt ansluta en extern axel.
Överkomliga
Det finns en prislapp förknippad med att använda antingen robotar eller datorstyrda numeriska styrenheter. Robotar har dock flera fördelar jämfört med konventionella verktygsmaskiner, inklusive större anpassningsförmåga och mer arbetsutrymme. De är mångsidiga nog att utföra en mängd olika uppgifter på en mängd olika föremål. Därför ger de ökade fördelar till lägre kostnad.
Kan CNC-robotar ersätta CNC-maskiner?
CNC-tillverkningsrobotar, i alla sina former, har inte kunnat matcha precisionen och hastigheten hos moderna CNC-maskiner. På grund av sin anpassningsförmåga kan robotar tjäna många syften. Datorstyrda maskiner är dock mer lämpade för att producera nischkomponenter.
För att göra saken ännu värre erbjuder CNC-fräsmaskiner och schweiziska svarvar överlägsen hastighet och noggrannhet som robotar helt enkelt inte kan matcha ännu. Deras brist på styvhet eller stelhet är en betydande nackdel eftersom det begränsar hur exakt de kan arbeta med tuffa material.
Trots sin ökande popularitet kanske CNC-robotar aldrig helt kan ersätta CNC-maskiner. Många företag använder dock nu en hybridmetod, vilket gör att de två systemen kan samexistera fredligt och till och med öka produktionen. CNC-maskiner utför rutinmässiga bearbetningsprocesser medan robotar åtar sig komplicerad automatisering.
Fördelar med att använda robotarmen som CNC-operatör
Fler och fler företag använder robotautomation som ett komplement till CNC-maskiner som svarvar, fräsar och plasmaskärare för att förbättra CNC-bearbetningsprocessen och öka produktiviteten. Robotautomation i en datorstyrd (CNC) verkstad har många fördelar, oavsett om den tillämpas på en enskild produktionscell eller hela anläggningen.
Förbättrad produktivitet och effektivitet
Robotar har potential att öka produktiviteten med 47 % per timme jämfört med konventionella metoder för skärning, slipning och fräsning. Det finns flera sätt att förbättra en CNC-verkstad, men ett av de mest givande är genom att lägga till robotautomation.
Robotar kan arbeta utan att stanna i timmar i sträck, och de behöver varken raster eller lunch. Enkel lastning och lossning av komponenter minskar driftstopp genom att eliminera behovet av ständig service.
I många fall kan nuvarande fristående robotstyrda CNC-maskinanslutningar bearbeta ett bredare utbud av komponentstorlekar, ID-nummer och OD-nummer än mänsklig arbetskraft. Icke-programmerare kan enkelt använda robotarna tack vare deras menystyrda HMI-system med pekskärm.
Det har bevisats att robotar kan minska cykeltiden med 25 % med hjälp av anpassade automationslösningar. Det tar väldigt lite tid att byta uppgifter när man använder robotarbetsceller. Tidsbesparingar som dessa gör det möjligt för företag att bättre möta sina kunders behov och producera små serier på ett kostnadseffektivt sätt.
Förbättrad arbetssäkerhet och trygghet
Det finns en mängd olika skyddsåtgärder inbyggda i robotar som garanterar arbetarnas skydd när de utför viktiga arbetsuppgifter. Användningen av robotar i vissa operationer frigör också människor att fokusera på mer intellektuellt stimulerande sysslor.
Om du har ont om pengar kan du hålla utkik efter offerter på specifika typer av autonoma robotstyrda CNC-maskiner. Dessa offerter har låga initiala kostnader, är användarvänliga och kräver inget expertunderhåll eller hantering.
Minskade utgifter
När robotautomation används är driftsättningstiderna ofta ganska korta och mycket effektiva. Detta bidrar till att hålla integrationskostnaderna till ett minimum.
Fristående robotstyrda CNC-maskinanhängare kan vara en livräddare för företag med en begränsad budget. Maskinanhängare har en låg initial kostnad, vilket gör att fabriker kan se en snabb avkastning på investeringen (ROI) utan att offra produktionen.
Själva vagnarna kräver ingen experthjälp för installation eller drift. Dessutom kan vagnarna snabbt sättas i drift och återställas tack vare den enkla programmeringen.
Enkel installation / Robust multitasking
Det är möjligt för icke-tekniska personer att installera en robotstyrd CNC-maskin. Maskinen placeras helt enkelt framför CNC-maskinerna, fästs i golvet och ansluts för ström och Ethernet. I de flesta fall finns enklare installations- och driftinstruktioner tillgängliga för att hjälpa företag att installera saker med minimalt krångel.
Robotar kan reparera flera maskinkomponenter samtidigt, vilket är omöjligt med mänsklig arbetskraft. En robot kan enkelt programmeras att placera ett arbetsstycke i en maskin, och sedan under bearbetningsprocessen kan den programmeras att ladda ytterligare en maskin. Eftersom båda stegen kan slutföras samtidigt är denna metod också effektiv.
Förbättrad flexibilitet och insourcingeffektivitet
Ibland får företag udda förfrågningar om arbete eller komponenter med varierande krav. Detta kan vara svårt, men med ett robotstyrt automationssystem på plats behöver man bara omskola robotarna och justera utrustningen för att möta de nya kraven.
Automatiserade celler är små i storlek men har en enorm produktionskapacitet. Tack vare sina multitasking-förmågor kan de öka produktionen och effektiviteten ytterligare. Tack vare denna förbättrade produktionskapacitet kan CNC-verkstäder förlita sig mindre på outsourcing och i vissa situationer till och med ta tillbaka tidigare outsourcade produktionsjobb internt.
Bättre kontraktsprissättning
Robotar i CNC-fabriker upprätthåller enhetlighet i produktionen. Detta har lett till bättre kontraktsprissättning eftersom företag bättre kan förutse produktionstider och kostnader.
Med hjälp av robotar är de årliga produktionskostnaderna nu lägre än tidigare, vilket har lett till en ökning av kunder som är intresserade av sådana affärer.
Sammanfattning
Inom tillverkningsindustrin är CNC-robotar (datornumerisk styrning) det bästa exemplet på banbrytande teknik. Genom att kombinera CNC-maskiner och robotar kan man få anmärkningsvärda resultat vid tillverkning av delar. På samma sätt som CNC-maskiner bidrar till tillverkningen av robotar för dina applikationer, bidrar även kombinationen av dessa två tekniker till detta. Det finns fördelar med båda teknikerna, och de är många sätt att jämföra och skilja sig från varandra, men när de kombineras ger de exceptionella resultat.
