Зауыттық автоматтандырудағы жаңа бәсекеге қабілетті артықшылық
Ондаған жылдар бұрын, сантиметрлік дәлдікке қол жеткізу өнеркәсіптік роботтар үшін үлкен жетістік болды. Бұл мүмкіндік зауыттық автоматтандыруды айтарлықтай алға жылжытты. Бүгінде стандарт түбегейлі өзгерді. Қазіргі заманғы дәл робототехника әдетте 5 мкм қайталанушылықты қамтамасыз етеді. Кейбір арнайы қозғалыс сатылары микрометрден төмен дәлдікке қол жеткізеді. Бұл ерекше өнімділік маңызды фактор болып табылады. Ол өнеркәсіптік автоматтандыру жүйелерінің кеңінен қабылдануын ынталандырады. Мысалы, адамның шашы шамамен 70-100 мкм қалыңдықта болады. Ал жетілдірілген SCARA роботы қазір компоненттерді оның диаметрінің оннан бірінен кем қателікпен орналастыра алады. Бұл дәлдік деңгейі қазір міндетті болып табылады. Адамдар мұндай талапты қатаң төзімділікпен құрылғыларды жинау немесе тексеру мүмкін емес. Дәл робототехника осы маңызды олқылықты толтырады. Құрылғылар кішірейіп, күрделеніп, өндірістік өзгергіштікті аз кешіреді.
Дәлдікті түсіну: Дәлдік, қайталанушылық және метрология
Бұл жоғары өнімділікті түсіну үшін нақты терминология қажет. Дәлдік роботтың мақсатты позицияға қаншалықты жақын екенін өлшейді. Мысалы, егер робот $100.000 \text{ мм}$ қозғалысқа бұйрық берсе, нақты жету 100.007 мм болса, бұл 7 мкм қателік болып табылады. Қайталанушылық — бір позицияға бірнеше рет қайтып келудің тұрақтылығы. Өнеркәсіптік автоматтандыру көбінесе қайталанушылықты оңтайландырады. Себебі жинау тапсырмалары бекітілген сілтемелерді пайдаланады. Көру жүйелері абсолютті позиция ауытқуларын түзетеді. Дәлдік робототехникада жиі жалпы термин ретінде қолданылады. Ол қозғалыстың жалпы «тығыздығын» сипаттайды. Бұл дәлдік пен қайталанушылықтың сапасын біріктіреді. Метрология — өлшеу ғылымы. Ол өнеркәсіптік робототехникадағы барлық позициялау төзімділіктерін растауды басқарады. Қиын қолданбаларда тұрақты қайталанушылық абсолютті дәлдіктен әлдеқайда маңызды.
Өте жоғары дәлдіктегі қозғалыс басқару жүйелеріндегі инновациялар
Жетекші өндірушілер осы жоғары дәлдік саласында инновацияны дамытады. Мысалы, Yamaha Robotics YK-XG және YK-TZ SCARA роботтарының ауқымын жаңартты. Олар 5 мкм қайталанушылықты мәлімдейді. Бұл мүмкіндік микро-жинау және оптикалық құрылғылар өндірісіне бағытталған. Бұл дәлдік деңгейі жетілдірілген электроника өндірісінің талаптарына сай келеді. Zimmer Group таза бөлме сертификатталған грейперлер желісін кеңейтеді. Бұл соңғы құралдар нәзік медициналық құрылғыларға арналған. Оларға катетерлер мен стенттер кіреді. Олар жұмсақ материалдарды деформацияламай субмиллиметрлік орналастыруды қамтамасыз етеді. Fanuc SCARA және SR сериялары да PCB микро-жинау үшін нарыққа шығарылады. Олар субмиллиметрлік электроника жұмысына жоғары жылдамдықтағы дәлдікті баса көрсетеді.
Электроника өндірісі: микрометрлік дәлдіктің бастауы
Электроника өндірушілері микрометрлік позициялауды талап ететін автоматтандырылған тапсырмаларды алғаш дамытты. Бұл сала өнеркәсіптік басқару жүйелерінің бастапқы шекараларын кеңейтті. Кейбір тапсырмалар өте күрделі.
✅ Чиплет орналастыру: Чиплеттерді байланыстырмас бұрын ±1-3 мкм аралығында туралау қажет.
✅ Сым байланысы: Жартылай автоматтандырылған роботтар секунд сайын мыңдаған байланыстарды орналастырады.
✅ Оптикалық модуль жинау: Смартфон камераларындағы линза жинақтары микрондық деңгейде роботтық туралауды талап етеді.
Өте кішкентай дәлдік үшін SCARA роботтары ең жақсы таңдау болып табылады. Олардың жазық 4 осьтік құрылымы жинақтық қатені азайтады. Бұл 6 осьтік буындалған роботтарға қарағанда жинақтық қаттылық жоғалтуларын төмендетеді. Delta роботтары жылдамдықты орташа дәлдікпен ұсынады. Картезиандық жүйелер ең жоғары ықтимал дәлдікке қол жеткізеді.
Медициналық құрылғылар электроника деңгейіндегі дәлдікті талап етеді
Медициналық құрылғылар секторы қазір электроника өндірісімен тоғысады. Қазіргі медициналық құрылғылар микроэлектроника мен микрофлюидиканы біріктіреді. Мысалға, бір реттік инсулин сорғылары мен нейростимуляция импланттары жатады. Бұл интеграция деңгейі субмиллиметрлік жинауды талап етеді. Көбінесе ±100 мкм астындағы туралауды қажет етеді. Бұл өндірушілерді дәл робототехникаға көшуге мәжбүр етеді.
Күрделі медициналық тапсырмалар қазір жоғары дәлдіктегі өнеркәсіптік автоматтандыруға сүйенеді:
Катетер жинау: Роботтар микро сымдарды жіпке салып, нәзік түтіктерді бағыттайды.
Стент өндіру: Лазерлік дәнекерлеу көбінесе 10-20 мкм дәлдікті талап етеді.
Микрофлюидтік чиптер: Роботтар субстраттарды туралап, адам шашынан кіші арналар жасау үшін байланыс орнатады.
Қайтадан, SCARA роботтары осы күрделі медициналық жинау үшін «тамаша нүкте» болып табылады. Олар дәлдік, тұрақтылық және таза бөлме үйлесімділігін теңестіреді. Картезиандық сатылар ең талапшыл субмикрондық туралау тапсырмаларына арналған.
Өте дәл робототехниканы енгізудегі негізгі қиындықтар
Инженерлер осы жүйелерді енгізгенде бірнеше маңызды мәселелерге тап болады.
Таза бөлме шектеулері: Роботтар ISO 5-7 стандарттарына сай болуы керек. Олар бөлшек ластанудан аулақ болуы және арнайы майлағыштарды қолдануы қажет.
Жылдамдық пен дәлдік: Микрометрлік дәлдікке қол жеткізу үшін қозғалыс баяу және мұқият болуы керек. Бұл жиі цикл уақытын шектейді.
Қоршаған орта әсерлері: 10 мкм астындағы өнімділік сезімтал. Ол термиялық ығысу, діріл және ауа ағынының бұзылуынан әсер алады.
Реттеуші орта: Медициналық құрылғылар қатаң стандарттарға (мысалы, FDA 21 CFR 820) сай болуы керек. Бұл процесс растау үшін қайталанушылықты міндетті етеді.
Дәлдіктің болашағы: ЖИ және субмикрондық басқару жүйелері
Келесі онжылдық өнеркәсіптік автоматтандыруда одан әрі серпілістер уәде етеді. Біз субмикрондық робот калибрлеуін көреміз деп күтеміз. Бұл ЖИ компенсация модельдері арқылы жүзеге асады. Робот қолдарында белсенді діріл жою орнатылады. Ақылды көру жүйелері термиялық ығысуға нақты уақыт режимінде компенсация жасайды. Салалар бір-бірімен тоғыса береді. Медициналық құрылғылар ақылдырақ, кішігірім және электрондырақ болады. Дәл робототехника осы өнімдерді ауқымды өндірудің жалғыз мүмкін жолы болып табылады. Микрометрлік автоматтандыруды меңгеру өндірістің келесі буынын анықтайды.
Автордың пікірі және Ubest Automation Limited компаниясының көзқарасы
Өнеркәсіптік автоматтандыру саласындағы интеграторлар мен жеткізушілер ретінде біз, Ubest Automation Limited, айқын үрдісті байқаймыз. 10 мкм астындағы дәлдікке сұраныс енді тар сала емес. Ол жоғары құнды өндіріс үшін жылдам негізге айналуда. Біз клиенттерге қайталанушылыққа (ресми метрология анықтамасы) инвестиция салу ең жақсы қайтарымды береді деп жиі кеңес береміз. Жоғары қайталанатын, сәл дәл емес роботты калибрлеу және енгізу оңайырақ, ал жоғары дәл, бірақ тұрақсыз роботтан тиімдірек. Нашар механикалық қайталанушылықты түзету үшін көру және кері байланыс жүйелерінің құны бастапқы жабдық үнемдеуінен асып кетуі мүмкін. DCS немесе PLC интеграциясын қажет ететін көп осьтік үйлестірілген қозғалыс жобаларында инженерлер робот архитектурасын мұқият таңдау керек. SCARA мен Картезиандық арасындағы таңдау өте маңызды. Ол цикл уақыты мен орынды ескере отырып теңестірілуі тиіс.
Шешім сценарийі: микро-жинау ұяшығын интеграциялау
Клиентке киілетін дәрі-дәрмек жеткізу патчін жинау үшін толық жүйе қажет.
Компонент талаптары:
Икемді PCB-ге микро-сорғыны (3 x 3 мкм) орналастыру.
± 50 мкм таспа ені тұрақтылығымен желім жағу.
Ультрадыбыстық дәнекерлеуден бұрын екі бөліктен тұратын полимер қаптаманы туралау.
Ubest Automation Limited шешімі:
Біз жоғары қайталанушылыққа ие Yamaha SCARA роботынан тұратын интеграцияланған ұяшық ұсынамыз. Арнайы жобаланған Zimmer Group микро-грейпер сорғыны басқарады. PLC (бағдарламаланатын логикалық контроллер) ұяшықтың жалпы реттілігін және қауіпсіздігін басқарады. Жетілдірілген машина көру жүйесі компоненттерді орналастыру алдында желілік туралауды түзетеді. Бұл соңғы жинау үшін ± 8 мкм тұрақты туралауды қамтамасыз етеді. Жүйе реттеуші талаптарға сай расталған, қайталанатын процесті ұсынады.
Жиі қойылатын сұрақтар (ЖҚС) тәжірибемен
Термиялық ығысу роботтың күнделікті позициялауына қалай әсер етеді?
Термиялық ығысу микрондық деңгейде маңызды мәселе. Робот жұмыс істегенде моторлар, берілістер және құрылымдық бөлшектер жылу шығарады. Тіпті бірнеше градус температура өзгерісі болат пен алюминийдің кеңеюіне немесе қысқаруына әкеледі. Стандартты 1 метрлік қол үшін кішкентай температура өзгерісі позицияның ондаған микронға ауысуына себеп болуы мүмкін. Біздің тәжірибеміз бойынша, жүйелердің көпшілігі ең көп ығысуға бірінші сағатта (жылыту кезеңінде) ұшырайды. Сондықтан көптеген жоғары дәлдіктегі ұяшықтар бақылаулы жылыту режимін немесе тұрақтылықты сақтау үшін температураны өтейтін энкодерлерді, кейде DCS немесе PLC басқару циклдеріне біріктірілген, қолданады.
Неліктен SCARA роботтары 6 осьтік буындалған роботтарға қарағанда дәлдік жұмысы үшін «тамаша нүкте» деп саналады?
SCARA роботтарының құрылымы жазық жазықтықта табиғи түрде қарапайым және қатты. 6 осьтік буындалған роботта бірнеше буын бар, әрқайсысы аздап икемділік пен жинақтық қатені енгізеді. Бұл «жинақтық қате» деп аталады. SCARA роботтары негізінен X-Y қозғалысы мен Z енгізу үшін жасалған. Негізгі қол құрылымындағы айналмалы осьтер санын азайту арқылы олар жазық жазықтықта жоғары механикалық қаттылық пен жақсы қайталанушылыққа қол жеткізеді, бұл микро-жинаудың көп бөлігі өтетін орын. Бұл дизайн қозғалысты жазық, шектелген жұмыс кеңістігіне шектейді, икемділікті дәлдікке айырбастайды.
Өндірушілер миллиметрлік деңгейден микрометрлік деңгейге өтер кезде ең көп кездесетін қате қандай?
Ең көп кездесетін қате — құрал-жабдық пен бекітуді күрделілігін төмен бағалау. Миллиметрлік деңгейде стандартты металл бекіткіш жеткілікті болуы мүмкін. Микрометрлік деңгейде грейпер, бөлшек тасымалдаушы және жұмыс беті біртұтас, өте тұрақты жүйе ретінде жобалануы керек. Жеткіліксіз бекіткіш робот бөлшекке тигенде оны 10-20 микронға жылжытуға мүмкіндік береді. Біздің алаң тәжірибеміз бойынша, жоғары дәлдіктегі ұяшықтағы позициялау мәселелерінің 70%-ы роботқа емес, құрал-жабдық пен көру жүйесіне байланысты. Суб-10 мкм нәтижелерге сенімді қол жеткізу үшін өте қатты, мінсіз тегіс және көбінесе вакуумдық көмекші бекіткіштер қажет.
Жоғары дәлдіктегі өнеркәсіптік автоматтандыру шешімдері туралы көбірек біліп, біздің веб-сайттағы кейс зерттеулерімізді қараңыз. Мұнда басыңыз: Ubest Automation Limited