Wat zijn zesassige robots?
Voor veel productieprocessen werken cartesiaanse robots goed. Er zijn echter tijden dat een robot met meer bewegingsmogelijkheden beter werkt. Leer meer over robots met zes assen, hoe ze bewegen en populaire toepassingen.
Cartesiaanse robots bewegen op de x-, y- en z-as. Het heeft drie vrijheidsgraden voor beweging. Het nadeel van cartesiaanse of lineaire robots is dat ze niet kunnen kantelen of draaien, maar alleen langs de drie lineaire assen kunnen bewegen. Wanneer er meer vrijheidsgraden zijn (ook wel de bewegingsas genoemd) kunnen de robots meer veelzijdige en precieze bewegingen uitvoeren. Humanoïde robots zoals Honda ASIMO hebben meer dan 30 vrijheidsgraden/as.
Het hebben van zo'n groot aantal assen is niet vereist voor de meeste industriële operaties. Een groot deel kan worden gedaan met slechts drie assen van Cartesiaanse robots. SCARA biedt een draaifunctie naast de drie-assige van Cartesiaanse robots, voor in totaal vier vrijheidsgraden. Zes-assige robots hebben zes vrijheidsgraden.
Zes-assige robotarm
Deze zes vrijheidsgraden worden mogelijk gemaakt door de servomotoren die in elke sectie aanwezig zijn. De motion control wordt ondersteund door de PLC's of IC's van de robots in combinatie met compatibele software. In tegenstelling tot Cartesiaanse robots die alleen op lineaire beweging werken, moeten zesassige robots worden ontworpen met verschillende soorten roterende bewegingen in een driedimensionale ruimte. Dit maakt het programmeren van de beweging van deze robots complex.
Wat doet elke as?
Om de zesassige robots te ontwerpen en te manipuleren, is het belangrijk om de rollen van elke as te kennen (evenals een optionele zevende). Elke as wordt door verschillende fabrikanten met een andere naam aangeduid. Hoewel de assen verschillend kunnen worden genoemd, zijn de bewegingen die ze uitvoeren consistent. Laten we ze nu allemaal bekijken.
1e as: Deze as is de basis van de robot die kan worden gedraaid. Hierdoor kan de robotarm een zwaaibeweging maken van links naar rechts of van rechts naar links tot een volledige 180 graden vanaf de centrale locatie. Deze as wordt J1 genoemd voor FANUC R-2000iB.
2e as: Deze as maakt de rotatie van de onderste robotarmen mogelijk om de rest van de arm erboven naar voren of naar achteren uit te strekken. Deze as wordt J2 genoemd voor FANUC R-2000iB.
3e as: De 3e as matigt het verticale bereik van de zesassige robot. De bovenarm wordt omhoog of omlaag gebracht met de servomotor op deze as. Afhankelijk van het model kan de bovenarm alleen in het gebied ervoor bewegen of helemaal achter het robotlichaam reiken. Deze as wordt J3 genoemd voor FANUC R-2000iB.
4e as: Deze as werkt synchroon met de vijfde as om de positie van de eindeffector te manipuleren. Deze as activeert een cirkelvormige beweging van de bovenarm en de beweging wordt gewoonlijk polsrol genoemd. Deze as wordt J4 genoemd voor FANUC R-2000iB.
5e as: De 5e as vervult de kantelfunctie voor de robot. De stamp- en gierbeweging wordt uitgevoerd door de servomotoren die op deze as zijn aangesloten. Pitch-beweging is op en neer bewegen vast op een scharnier, zoals het openen en sluiten van het deksel van een laptop. Yaw-beweging is een beweging naar links en rechts vast op een scharnier, zoals het openen en sluiten van een deur. Pitch and yaw-beweging is de brug tussen verticale en horizontale bewegingen. Deze as wordt J5 genoemd voor FANUC R-2000iB.
6e as: Door deze actie wordt een draaiende beweging uitgevoerd. Deze as is het dichtst bij de eindeffector en is verantwoordelijk voor de directe manipulatie ervan. Deze kan zowel met de klok mee als tegen de klok in meer dan 360 graden draaien. Deze as wordt J5 genoemd voor FANUC R-2000iB.
Optionele 7e as: deze as verplaatst de robot met zes assen lineair waar deze is geïnstalleerd. Het is een optionele as die meer functionaliteit biedt aan de toch al veelzijdige robot.
Een leerhanger gebruiken
Zoals eerder vermeld, is het vrij moeilijk om de uit te voeren beweging hard te coderen. Een elegante oplossing hiervoor is het gebruik van een leerhanger om de robot te "trainen".
Een leerhanger is een afstandsbediening die de verschillende assen van de zesassige robot kan bedienen. Een menselijke operator kan de leerhanger gebruiken om de end of arm tooling (EOAT) te verplaatsen en te manipuleren voor de gewenste bewerking. De robot is in staat om de bewerkingen die de operator uitvoert met de teach-hanger na te bootsen. Als de robot een nieuwe bestemming nodig heeft, kan de vorige bewerking worden gewist en kunnen nieuwe bewerkingen worden aangeleerd.
Kenmerken en toepassingen
Met de zes bewegingsvrijheidsgraden die de zesassige robots hebben, kunnen ze een breed scala aan complexe bewegingen uitvoeren die Cartesiaanse robots niet kunnen uitvoeren met alleen lineaire bewegingen. Zes-assige robots kunnen de beweging en functie van de menselijke arm nauwkeurig nabootsen, waardoor deze zeer veelzijdig is. Met deze mogelijkheid kan het onder en over objecten reiken en werken op oppervlakken die lineaire robots niet kunnen.
De belangrijkste tekortkomingen van zesassige robots met betrekking tot lineaire / portaalrobots zijn precisie, bereik en laadvermogen. Terwijl lineaire robots toleranties kunnen hebben in het bereik van micrometers (μm), kunnen zesassige robots alleen toleranties hebben in het bereik van millimeters (mm).
Het bereik van portaalrobots kan worden uitgebreid met extra steigers, maar het bereik kan niet eenvoudig worden uitgebreid voor zesassige robots. Het kan tot een kort bereik worden gedaan met de toevoeging van een extra bewegingsas voor de robot. Dit is een kostbare aanpassing aan robots die al duurder zijn dan de meeste lineaire robots. Zes-assige robots hebben over het algemeen een laadvermogen van 50 kg. Gantry-robots kunnen een veel grotere capaciteit hebben van meer dan 100 kg.
De veelzijdigheid en het scala aan complexe bewerkingen die door zesassige robots kunnen worden uitgevoerd, helpen het een plek te veroveren in veel moderne assemblagelijnen. Enkele van zijn toepassingen zijn:
Automatisering van het orderverzamelen en verwerken van onderdelen
Laadautomatisering invoegen
Stapel- en sorteerautomatisering
Automatisering van verpakking en palletisering
Automatisering van montagecellen
Automatisering van hulpoperaties
In-mold decoreren (IMD) / In-mold labeling (IML) automatisering
Overmolding (pers om overdracht te drukken) automatisering