Yüksek hızlı alma ve yerleştirme uygulamaları için kapsamlı otomasyon tasarımı, hareket mühendislerinin karşılaştığı en zorlu görevlerden biridir. Robotik sistemler giderek daha karmaşık hale geldikçe ve üretim oranları giderek yükseldikçe, sistem tasarımcıları en son teknolojileri takip etmeli, aksi takdirde optimum olmayan bir tasarım belirleme riskini göze almalıdır. Mevcut en yeni teknoloji ve bileşenlerden bazılarını inceleyelim ve bunların kullanım alanlarına yakından bakalım.

Robot kolları kompakt tasarımlara uygundur

Endüstriyel robot kolları genellikle hafiflikleriyle bilinmezler. Aksine, çoğu, ağır kol ucu takımlarını desteklemesi gereken sağlam yapılara sahiptir. Sağlam bir tasarımın avantajlarına rağmen, bu robotik kollar hassas uygulamalar için çok ağır ve hantaldır. Daha çevik kolları hafif görevler için daha uygun hale getirmek amacıyla, Almanya, Köln'de çalışan igus Inc. mühendisleri, küçük yüklerin bir bom etrafında dönmesini sağlayan çok eksenli bir mafsal geliştirmeye koyuldu. Yeni mafsal, tutucu kuvvetinin gerektiği gibi ayarlanabildiği hassas al-yerleştir uygulamaları için oldukça uygundur.

Esneklik ve hafiflik, plastik ve kablo kontrollerinden oluşan yeni eklem için temel tasarım parametreleridir. Kısacası, kablolar, kolun omuz ekleminden FAULHABER kompakt fırçasız DC servo motorları tarafından hareket ettirilir; bu da koldaki ataleti önler, dinamik hareketi kolaylaştırır ve tasarım alanını en aza indirir.

Mühendisler tasarımlarının çoğunu insan dirsek eklemine dayandırdılar, bu nedenle iki DOF (dönme ve dönme) tek bir eklemde birleştirildi. İnsan kolunda olduğu gibi, robot kolunun en zayıf kısmı kemikler (robot kolunun gövde tüpü) veya kaslar (tahrik motoru) değil, gücü aktaran tendonlardır. Burada, yüksek gerilim kontrol kabloları 3.000 ila 4.000 N/mm2 çekme dayanımına sahip süper güçlü bir UHMW-PE polietilen malzemeden yapılmıştır. Eklem, al-yerleştir uygulamaları gibi geleneksel robot kolu işlevlerinin yanı sıra, özel kamera bağlantı parçaları, sensörler veya hafif yapı gerektiren diğer araçlar için de oldukça uygundur. Yüksek hassasiyet için her ekleme bir manyetik açı konum sensörü yerleştirilmiştir.

Elektronik olarak komütatörlü servo motorlar, dinamik kullanıma uygun düşük hareketli kütleye sahiptir: 24 Vdc çalışma voltajı, mobil uygulamalarda kullanım için kritik öneme sahip olan pil gücü için tasarlanmıştır. 97 mNm motor torku ise çap uyumlu planet dişli kutularını kol çalışması için gereken değerlere yükseltir. Dahası, bu fırçasız tahriklerde rotor yatağı dışında aşınan bileşen bulunmadığından on binlerce saatlik bir hizmet ömrü sağlar.

Doğrusal hareket sistemi laboratuvar otomasyonunu hızlandırıyor

Geleneksel paketleme ve montaj işlemlerinin yanı sıra, toplama ve yerleştirme işlemleri yüksek hızlı laboratuvar otomasyonunda da yaygınlaşıyor. Her gün milyonlarca bakteri örneğiyle çalıştığınızı düşünün, günümüz biyoteknoloji laboratuvarlarının neleri başarması gerektiği konusunda bir fikriniz olur. Bir kurulumda, gelişmiş bir doğrusal hareket sistemi, RoToR adlı bir biyoteknoloji laboratuvar robotunun, saatte 200.000'den fazla örnek gibi rekor kıran hızlarda hücre dizilerini sabitlemesini sağlıyor. RoToR, Birleşik Krallık'ın Somerset kentindeki Singer Instruments firmasından geliyor ve genetik, genom ve kanser araştırmaları için bir tezgah üstü otomasyon sistemi olarak kullanılıyor. Bu robotlardan biri genellikle birkaç farklı laboratuvara hizmet veriyor ve bilim insanları, bakteri ve maya kütüphanelerini çoğaltmak, çiftleştirmek, yeniden dizmek ve yedeklemek için kısa zaman dilimleri ayırıyor.

Gerçek zamanlı bir denetleyici, robotun noktadan noktaya sabitleme hareketlerini koordine eden üç hareket eksenini ve bir örnek işleme eksenini yönetir ve ayrıca robotun grafiksel kullanıcı arayüzü (GUI) ile arayüz oluşturur. Denetleyici ayrıca tüm G/Ç kanallarını da yönetir.

Baldor, kontrol ünitesinin yanı sıra bir doğrusal servo motor ve sürücü ile üç entegre adım motoru ve sürücü modülü de tedarik etti. Robot, makinenin genişliği boyunca uzanan doğrusal bir servo motor ekseni boyunca kaynak plakalardan hedef plakalara noktadan noktaya transferler gerçekleştirir. Bu eksen, pimleme hareketini kontrol eden iki eksenli bir adım motoru başlığını destekler. Hatta, birleşik XYZ hareketi, karmaşık bir helisel hareket kullanarak numuneleri bile karıştırabilir. Ayrı adım motoru ekseni, pim başlıklarının yükleme mekanizmasını kontrol eder. Pnömatik tutucular ve döndürücüler, işlemlerin başında ve sonunda pim başlıklarının alınması ve atılması gibi diğer makine hareketlerini kontrol eder.

Singer başlangıçta ana enine eksen için pnömatik bir tahrik kullanmayı planlamıştı, ancak bu tasarım istenen konumlandırma çözünürlüğünü veya hızı sağlayamıyordu ve laboratuvar ortamı için çok gürültülüydü. Mühendisler tam da bu noktada lineer motorları düşünmeye başladılar. Baldor, lineer rayda mekanik değişiklikler yaparak özel bir fırçasız lineer servo motor geliştirdi ve bu sayede rayın uzunluğu boyunca değil, yalnızca uçlarından desteklenmesine olanak sağladı; böylece motorun güçlendiricisi, Y ve Z eksenlerini taşıyan bir X ekseni portalı görevi görüyordu. Son olarak, lineer motorun mıknatıs tasarımı, dişli oluşumunu en aza indirerek akıcı bir hareket sağlıyordu.