Giriş
Bilgisayar kontrollü (CNC) robotik ve otomatik işleme alanı son yıllarda büyük ilerleme kaydetmiştir. Robotların üretim teknolojilerine entegrasyonu, robotik alanının mevcut başarısının başlıca nedenlerinden biridir. CNC işleme, önde gelen bir teknoloji olarak ortaya çıkmıştır.
CNC işleme ve robotik işleme arasında bazı örtüşmeler olsa da, bu ayrım giderek belirsizleşmektedir. İmalat sektörü, robotik entegrasyonundan büyük faydalar sağlayabilir. Ayrıca, bilgisayar kontrollü (CNC) imalat robotları, imalat sektöründe otomatik çözümler için tercih edilen teknolojidir.
4 μm'ye kadar yakın toleranslarla, CNC makineleri hassas ve doğru sonuçlar verir. Bu yetenekleri sayesinde, işlenmiş parçaların doğruluğu ve hassasiyeti için katı kriterlere sahip robotik sektöründe çok önemli bir rol oynarlar. Ek olarak, CNC işleme hızlı üretim süreleri sunar; bu da geleneksel işleme yöntemlerinde günler hatta haftalar süren üretim sürecinin aksine, saatler içinde bitmiş bir ürün üretmenizi sağlar.
CNC robotik nedir?
Bilgisayar kontrollü sayısal işleme (CNC) ile ilgili robotik süreçlerden bahsederken "CNC robotik" terimi kullanılır. Bilgisayar kontrollü sayısal robot, özellikle imalat için üretilmiş herhangi bir yüksek teknoloji ürünü makinedir. Bu tür makineler, önceden tanımlanmış talimatlara göre çeşitli görevleri otonom olarak tamamlar. Bu robotlar çoğu durumda otonom olarak çalışabilir.
CNC robotlarının sağladığı daha yüksek otomasyon sayesinde, üreticiler çok çeşitli sektörlere güvenilir bir şekilde büyük miktarlarda yüksek kaliteli bileşen üretebilir ve sevk edebilirler. Bu CNC makineleriyle robot entegrasyonu faydalıdır, ancak CNC işleme, diğer robotlar için bileşen üretmek amacıyla da kullanılır.
Robot parçalarının üretiminde neden CNC işleme tercih edilmelidir?
Özel robotik uygulamalar için CNC işleme, maliyet tasarrufu da dahil olmak üzere birçok avantaja sahiptir. Bu avantajlar şunlardır:
Artan Hız
CNC işleme yönteminin birçok parça için üretim sürelerini kısaltabileceği bilinen bir gerçektir. Son teknoloji ürünü bilgisayar kontrollü (CNC) makineler, birçok geleneksel yönteme kıyasla üretim sürelerini hızlandırabilir. Bu, çok çeşitli kullanım alanları için özel robotik bileşenlerin hızlı bir şekilde üretilmesini ve zamanında teslim edilmesini sağlar. Robot parçaları, boyutlarına ve karmaşıklıklarına bağlı olarak, CNC işleme yöntemiyle bir ila üç gün gibi kısa bir sürede üretilebilir.
Boyutsal doğruluk
CNC işleme yöntemiyle üretilen parçalar en ince ayrıntısına kadar imal edilebilir. Üretimdeki hassasiyet, özellikle robotik alanında çok önemlidir, çünkü etkili robotlar tasarlanırken dar toleranslara ulaşmak şarttır. CNC hassas işleme ile +/- 0.0002 inç kadar küçük toleranslar elde etmek mümkündür. Bu sayede, hassas ve tekrarlanabilir hareketler yapabilen robotlar için parçalar üretilebilir.
Malzemelerin Uyumluluğu
CNC işleme, robotik endüstrisi için büyük bir avantaj olan çeşitli metaller ve plastiklerle kullanılabilir. Malların güvenli bir şekilde kaldırılması ve taşınması için robot bileşenlerinin sorunsuz hareket etmesi gerekir. Bu nedenle, yüksek mukavemet-ağırlık oranına sahip, hem sağlam hem de rijit malzemelere ihtiyaç duyarlar. Robotik sektörü için CNC bileşenleri üretmek için bu malzemelerin CNC makineleriyle uyumlu olması gerekir.
yüzey
Robotik uç parçalarının yüzey kalitesi CNC işleme ile kontrol edilebilir. Robot parçaları arasında sürtünmesiz etkileşim için Ra 0.8 m veya daha düşük yüzey pürüzlülüğü şarttır; CNC makineleri bu tür bileşenlerin üretiminde yardımcı olabilir. Bu yöntemle üretilen bileşenlerin performansını, üretimden sonra ek yüzey işleme prosedürleri uygulanarak iyileştirmek mümkündür.
CNC İşleme ve Robotik Endüstrisi
Robotların ve bilgisayar kontrollü (CNC) işleme yöntemlerinin benzer uygulamalara sahip olduğu zaten gösterilmiştir. Otomasyonun bir şeyler inşa ederken ne kadar yardımcı olduğunu göz önünde bulundurursak, robotik uygulamalarınızda CNC bileşenleri kullanmak akıllıca bir hamledir.
CNC İşleme Yöntemiyle Üretilen Yaygın CNC Robot Parçaları
CNC Robotik Kol
Bunlar, insan kolunu taklit eden mekanik kolların en önemli bileşenleridir. Başlangıçta döküm otomasyonunda kullanılmak üzere geliştirilen CNC robot kolları, günümüzde çeşitli sektörlerdeki birçok cihazda bulunmaktadır. Birincil işlevleri taşıma olduğu için genellikle çelik, alüminyum ve bazı polimerler gibi sağlam malzemelerden üretilirler.
Son Etkileyici
Robot kollarının uç elemanları, robotun nesneleri manipüle etmek ve kavramak için kullandığı araçlardır. Tutucular, kavrayıcılar, emme pompaları ve vakumlar bu çok yönlü araçlara örnek olarak verilebilir. Kullanışlı olup olmadıklarına bakılmaksızın, hepsi CNC makineleri kullanılarak üretilir.
Özel Bağlantı Elemanları ve Şablonlar
Robotlar parçalar üzerinde çalışırken parçaların sabitlenmesi gerektiğinden, robot işlemleri için özel fikstürler ve bağlantı elemanları yaygın bir gereksinimdir. İş parçaları, fikstürler kullanılarak güvenilir ve tutarlı bir şekilde konumlandırılabilir. CNC işleme, bu benzersiz parçaları makul bir fiyata üretmenin en verimli yöntemidir.
Sensörler ve Kontrolörler
Robotlardaki ve otomasyon cihazlarındaki sensörler ve kontroller, operasyonun beynidir. Baskılı devre kartları (PCB'ler) bu parçaların işlevselliğinin ayrılmaz bir parçasıdır. Geleneksel olarak, baskılı devre kartlarının (PCB'ler) yapımında kimyasal aşındırma en çok tercih edilen yöntemdi, ancak bu işlemin doğasında var olan zorluklar, CNC işleme sayesinde artık tamamen ortadan kalkmıştır. Kimyasal aşındırmanın aksine, CNC işleme yöntemi, potansiyel olarak tehlikeli çözücüler kullanmadan bu parçaları tam spesifikasyonlara göre üretebilir.
CNC İşlemede Kullanılan Yaygın Robotik Teknolojiler
Eklemli Robotlar
Bu robotlar imalat sektöründe en yaygın olanlardır. Eksenler, içlerinde bulunan dönme eklemlerinin ortak adıdır. Mafsallı robotlar, mütevazı 2 eksenli tasarımlardan karmaşık 10 eksenli tasarımlara kadar çeşitlilik gösterir. Bu robotların bağımsız hareket edebilme yeteneği, her robotik eksenin ayrı bir serbestlik derecesi sağlamasıyla garanti edilir.
Artan hareket kabiliyetleri ve uyarlanabilirlikleri sayesinde, eklemli robotlar çeşitli şekil ve boyutlardaki çok çeşitli iş parçalarını manipüle etmek için oldukça uygundur. Bu tür robotların yaygın kullanım alanlarından bazıları şunlardır:
Ark kaynağı
Malzeme taşıma
Parça transferi ve paketleme
Montaj
makine yükleme
SCARA robotları
Seçici Uyumlu Mafsallı Robot Kol (SCARA), hızlı ve tekrarlayan görevleri yerine getirebilmektedir. Basitçe söylemek gerekirse, bu robot kollar insan kollarına benzer, ancak daha hızlı ve daha hassastır. Tabanlarının küçük boyutu, orta düzeyde yükleri taşımalarına da olanak tanır.
Çalışanların refahını sağlamanın ve giderleri azaltmanın yanı sıra, SCARA robotlarının hızı ve etkinliği de verimliliği artırır. SCARA robotlarının yaygın kullanım alanları şunlardır:
Montaj işlemleri
Seç ve yerleştir
İşleme
Paketleme
Denetimler
Delta Robotik
Bu endüstriyel robotlar, yüksek hızlı üretim işlemlerinde kullanılan paralel tip robotlardır. Alt kısımları üçgen, üst kısımları sivri uçludur, bu nedenle bu adı almışlardır. Genellikle montaj hatları boyunca ürün taşıyan konveyörlerin üzerine monte edilirler.
Delta robotların konfigürasyonu ve mekanik tasarımı, onları rakiplerinden ayıran en önemli özelliklerdir. Delta robotların güçlü yönleri, aşağıdakiler de dahil olmak üzere çeşitli yaygın bağlamlarda geniş çapta kullanılmaktadır:
Montaj
sökme
Paketleme
Seç ve yerleştir
sınıflandırma
Portal veya Kartezyen Robotlar
Bu doğrusal endüstriyel robotlar, üç eksen boyunca hareket etmek için Kartezyen koordinat sistemini (X, Y ve Z) kullanır. Uyarlanabilirlikleri nedeniyle, portal robotlar sıklıkla tercih edilir. Robotun doğruluğu, boyutu, hızı ve hareket mesafesi kolayca değiştirilebilir.
Kartezyen robotların menzili ve taşıma kapasitesi, altı ayaklı robotlara göre daha fazladır. Bu nedenle, normalden daha ağır iş parçalarıyla kullanım için uygundurlar. Aşağıdakiler de dahil olmak üzere çeşitli bağlamlarda kullanılabilirler:
Montaj
Yükleme ve boşaltma
Malzeme taşıma
Alma ve yerleştirme sistemleri
Sabitleme ve vidalama
Paketleme
Kesim – Lazer ve Su Jeti
CNC robotları ve CNC makineleri arasındaki fark
Kalite ve performans açısından birbirinden farklı olan bu iki teknoloji, gerçekleştirebilecekleri işlemler açısından da farklılık gösterir. Karar vermemize yardımcı olması için beş temel yönü karşılaştıralım:
doğruluk
Bir makinenin ne kadar iyi performans gösterdiğini anlamak istiyorsanız, bakmanız gereken en önemli özelliklerden biri, ne kadar hassas işleme yapabildiğidir. Son birkaç yıldaki teknolojik gelişmeler sayesinde endüstriyel robotlar artık 0.1 ila 0.2 mm hassasiyete sahip.
Buna karşılık, modern CNC makinelerinin doğruluğu 0.02-0.05 mm'ye kadar çıkabilir. Bir İsviçre torna tezgahı +/- 0.0002 mm doğrulukla parça üretebilir. Robot hassasiyeti kalibrasyona çok bağlı olduğundan, robotik endüstrisi tekrarlanabilirliğe büyük önem vermektedir.
Çok yönlü kullanım
Robotların en önemli avantajlarından biri esneklikleridir. Vites değiştirmeyi ve aynı anda birden fazla sorumluluğu yerine getirmeyi kolaylaştırırlar. CNC robotları, geleneksel CNC makinelerinin yapabildiği tüm işleme süreçlerini gerçekleştirebilir.
Bu robotlar çeşitli zorlu rotalarda ilerleyebiliyor. Birçok durumda, bir CNC makinesinde üç veya dört serbestlik derecesi, söz konusu işleme görevi için yeterlidir. Ancak bu, sınırlayıcı olma potansiyeline de sahiptir. Endüstriyel robotlar bu konuda yardımcı olabilir, çünkü bazılarının altıdan fazla serbestlik derecesi vardır. Bu, hayal edebileceğiniz hemen her şekli işlemenize olanak tanır.
Esnemezlik
Hassasiyet genellikle takım tezgahlarının rijitliğinden etkilenir. Sert malzemelerle temas ettiklerinde esneyen takımlar hatalı kesimler yapar. Robotların rijitliği mikrometre başına 1 Newton'dan azdır, bu da onları geleneksel CNC takım tezgahlarından daha az rijit hale getirir. Bununla birlikte, CNC ekipmanları o kadar rijittir ki, rijitliği mikrometre başına 50 Newton'un üzerinde ölçülür.
Robotik işleme, özellikle plastik ve ahşap gibi esnek malzemelerle çalışmak için çok uygundur. Çelik ve alüminyumda sorun yoktur, ancak motorların geri tepme olasılığı vardır. Sonuç olarak, ortaya çıkan parçanın hassasiyeti düşebilir.
çalışma alanı
CNC robotları genellikle CNC makinelerinden daha büyük bir çalışma alanına sahiptir, ancak bazı CNC makineleri oldukça büyük olabilir. Tipik olarak, orta ölçekli endüstriyel robotların çalışma hacimleri 7 metreküpe kadar ulaşabilir. Ek bir avantaj olarak, robotların çalışma alanları harici bir eksen takılarak kolayca genişletilebilir.
Ödenebilirlik
Robotların veya bilgisayar kontrollü sayısal cihazların kullanımının bir maliyeti vardır. Bununla birlikte, robotlar geleneksel takım tezgahlarına göre daha fazla uyarlanabilirlik ve daha fazla çalışma alanı gibi çeşitli avantajlara sahiptir. Çok çeşitli ürünler üzerinde çok çeşitli görevleri yerine getirebilecek kadar çok yönlüdürler. Bu nedenle, daha düşük maliyetle daha fazla fayda sağlarlar.
CNC robotları CNC makinelerinin yerini alabilir mi?
CNC üretim robotları, tüm biçimleriyle, modern CNC makinelerinin hassasiyetine ve hızına ulaşamamıştır. Uyarlanabilirlikleri sayesinde robotlar birçok amaca hizmet edebilir. Bununla birlikte, bilgisayar kontrollü makineler daha çok niş bileşenlerin üretimi için uygundur.
Üstelik, CNC freze makineleri ve İsviçre tipi torna tezgahları, robotların henüz ulaşamadığı üstün hız ve hassasiyet sunuyor. Ancak, sert malzemelerle ne kadar hassas çalışabileceklerini sınırladığı için, bu durum önemli bir dezavantaj oluşturuyor.
Artan popülaritelerine rağmen, CNC robotları CNC makinelerinin yerini tamamen alamayabilir. Bununla birlikte, birçok işletme artık iki sistemin barış içinde bir arada var olmasına ve hatta verimliliği artırmasına olanak tanıyan hibrit bir yaklaşım kullanıyor. CNC makineleri rutin işleme süreçlerini gerçekleştirirken, robotlar karmaşık otomasyon işlemlerini üstleniyor.
Robotik kolun CNC operatörü olarak kullanılmasının avantajları
Giderek daha fazla işletme, CNC işleme sürecini iyileştirmek ve verimliliği artırmak amacıyla torna tezgahları, frezeler ve plazma kesiciler gibi CNC makinelerini desteklemek için robotik otomasyon kullanıyor. Bilgisayar kontrollü (CNC) bir atölyede robotik otomasyonun, ister tek bir üretim hücresine isterse tüm tesise uygulansın, birçok avantajı vardır.
Geliştirilmiş Üretkenlik ve Verimlilik
Robotlar, geleneksel kesme, taşlama ve frezeleme yöntemlerine kıyasla saatte %47 oranında verimlilik artışı sağlama potansiyeline sahiptir. Bir CNC atölyesinin geliştirilebileceği birçok yol vardır, ancak en verimli olanlardan biri robotik otomasyonun eklenmesidir.
Robotlar saatlerce durmadan çalışabilir ve mola veya öğle yemeğine ihtiyaç duymazlar. Parçaların kolay yüklenmesi ve boşaltılması, sürekli bakım ihtiyacını ortadan kaldırarak arıza sürelerini azaltır.
Birçok durumda, günümüzdeki bağımsız robotik CNC tezgahları, insan gücüne kıyasla daha geniş bir yelpazede bileşen boyutlarını, iç ve dış çaplarını işleyebilmektedir. Programlama bilmeyen kişiler, menü tabanlı, dokunmatik ekranlı insan-makine arayüzleri sayesinde robotları kolayca kullanabilirler.
Robotların özel otomasyon çözümleri kullanarak döngü süresini %25 oranında kısaltabildiği kanıtlanmıştır. Robotik çalışma hücreleri kullanıldığında görevler arasında geçiş yapmak çok az zaman alır. Bu tür zaman tasarrufları, işletmelerin müşterilerinin ihtiyaçlarını daha iyi karşılamasına ve küçük partiler halinde üretimi uygun maliyetli bir şekilde gerçekleştirmesine olanak tanır.
İş Güvenliği ve Emniyetinde İyileştirmeler
Robotlara, işçilerin temel görevlerini yerine getirirken korunmasını garanti eden çeşitli güvenlik önlemleri entegre edilmiştir. Belirli operasyonlarda robotların kullanılması, insanların daha entelektüel açıdan uyarıcı uğraşlara odaklanmalarını da sağlar.
Eğer bütçeniz kısıtlıysa, belirli tipteki otonom robotik CNC makineleri için yapılan teklifleri takip edebilirsiniz. Bu makinelerin başlangıç maliyetleri düşüktür, kullanımları kolaydır ve uzman bakım veya yönetim gerektirmezler.
Azaltılmış Harcamalar
Robotik otomasyon kullanıldığında, devreye alma süreleri genellikle oldukça kısa ve son derece etkilidir. Bu da entegrasyon maliyetlerini minimumda tutmaya yardımcı olur.
Bağımsız robotik CNC tezgahları, kısıtlı bütçeye sahip işletmeler için hayat kurtarıcı olabilir. Tezgahların ilk maliyeti düşüktür ve fabrikaların üretimden ödün vermeden hızlı bir yatırım getirisi (ROI) elde etmelerini sağlar.
İhalelerin kurulumu veya işletimi için uzman yardımına gerek yoktur. Ayrıca, programlanmalarının kolaylığı sayesinde ihaleler hızlı bir şekilde devreye alınabilir ve yeniden devreye alınabilir.
Kolay Kurulum / Sağlam Çoklu Görev Yeteneği
Teknik bilgisi olmayan kişilerin de robotik CNC makine ünitesini kurması mümkündür. Ünite, CNC makinelerinin önüne yerleştirilir, zemine sabitlenir ve güç ve Ethernet bağlantıları yapılır. Çoğu durumda, işletmelerin minimum zahmetle kurulumu gerçekleştirmelerine yardımcı olmak için daha basit kurulum ve çalıştırma eğitimleri mevcuttur.
Robotlar, insan gücüyle imkansız olan birden fazla makine parçasını aynı anda onarabilir. Bir robot, bir iş parçasını makineye yerleştirmek üzere kolayca programlanabilir ve ardından işleme süreci sırasında başka bir makineye parça yüklemek üzere de programlanabilir. Her iki adım da eş zamanlı olarak tamamlanabildiği için bu yöntem de verimlidir.
Geliştirilmiş Esneklik ve İç Kaynak Kullanım Verimliliği
Bazen işletmeler, değişken gereksinimlere sahip, alışılmadık iş veya bileşen talepleriyle karşılaşırlar. Bu zor olabilir, ancak robotik otomasyon sistemi kuruluysa, robotları yeniden eğitmeniz ve ekipmanı yeni gereksinimleri karşılayacak şekilde ayarlamanız yeterlidir.
Otomatik hücreler, az yer kaplamalarına rağmen muazzam bir üretim kapasitesine sahiptir. Çoklu görev yapabilme yetenekleri sayesinde, üretim ve verimliliği daha da artırabilirler. Bu gelişmiş üretim kapasitesi sonucunda, CNC atölyeleri dış kaynak kullanımına daha az bağımlı hale gelir ve bazı durumlarda daha önce dış kaynaklı olarak yaptırılan üretim işlerini tekrar kendi bünyelerine alabilirler.
Daha İyi Sözleşme Fiyatlandırması
CNC fabrikalarındaki robotlar üretimde tekdüzelik sağlıyor. Bu durum, işletmelerin üretim sürelerini ve maliyetlerini daha iyi tahmin edebilmeleri sayesinde daha uygun sözleşme fiyatlarına yol açtı.
Robotların yardımıyla yıllık üretim sözleşmesi giderleri artık eskisinden daha düşük seviyelerde seyrediyor; bu da bu tür anlaşmalara ilgi duyan müşteri sayısında artışa yol açtı.
ÖZET
Üretim alanında, bilgisayar kontrollü (CNC) robotlar, en ileri teknolojinin en iyi örneğidir. CNC makineleri ve robotların birleşimi, parça üretiminde olağanüstü sonuçlar elde edilmesine yardımcı olur. CNC makinelerinin uygulamalarınız için robot üretiminde katkıda bulunduğu gibi, bu iki teknolojinin birleşimi de buna katkıda bulunur. Her iki teknolojinin de avantajları olduğu gibi, birbirleriyle karşılaştırılabilir ve birbirinden farklı birçok yönü de vardır, ancak bir araya geldiklerinde olağanüstü sonuçlar verirler.
