Heutzutage scheinen Roboter überall zu sein – in Filmen, auf Flughäfen, in der Lebensmittelproduktion und sogar in Fabriken, die andere Roboter herstellen. Roboter haben viele verschiedene Funktionen und Verwendungszwecke, und da ihre Herstellung einfacher und billiger wird, werden sie in der Industrie immer häufiger verwendet. Mit der steigenden Nachfrage nach Robotik müssen Roboterhersteller Schritt halten, und eine grundlegende Methode zur Herstellung von Roboterteilen ist die CNC-Bearbeitung. In diesem Artikel erfahren Sie mehr über die Standardteile von Robotern und warum die CNC-Bearbeitung für die Fertigungsroboter so wichtig ist.
CNC-Bearbeitung ist maßgeschneidert für Roboter
Erstens kann die CNC-Bearbeitung Teile mit extrem schnellen Durchlaufzeiten herstellen. Fast nachdem Sie das 3D-Modell erstellt haben, können Sie mit der Verwendung von CNC-Maschinen für die Herstellung von Komponenten beginnen. Dies ermöglicht eine schnelle Iteration von Prototypen und eine schnelle Lieferung kundenspezifischer Roboterteile für professionelle Anwendungen.
Ein weiterer Vorteil der CNC-Bearbeitung besteht darin, dass Teile genau hergestellt werden können, die den Spezifikationen entsprechen. Diese Fertigungsgenauigkeit ist für die Robotik besonders wichtig, denn Maßhaltigkeit ist der Schlüssel zur Herstellung von Hochleistungsrobotern. Die Präzisions-CNC-Bearbeitung kann Toleranzen innerhalb von +/-0,0002 Zoll einhalten, und dieses Teil ermöglicht es dem Roboter, präzise und wiederholbare Bewegungen auszuführen.
Die Oberflächenbeschaffenheit ist ein weiterer Grund für die CNC-Bearbeitung zur Herstellung von Roboterteilen. Die zusammenwirkenden Teile müssen eine geringe Reibung aufweisen. Die Präzisions-CNC-Bearbeitung kann Teile mit einer Oberflächenrauheit von nur Ra 0,8 µm oder sogar noch niedriger nach Endbearbeitungsvorgängen wie Polieren herstellen. Im Gegensatz dazu erzeugt Druckguss (vor der Endbearbeitung) in der Regel eine Oberflächenrauheit nahe 5μm. Der 3D-Metalldruck erzeugt eine rauere Oberflächenbeschaffenheit.
Schließlich ist die vom Roboter verwendete Materialart das ideale Material für die CNC-Bearbeitung. Roboter müssen in der Lage sein, Objekte gleichmäßig zu bewegen und anzuheben, und sie brauchen starke und harte Materialien. Diese notwendigen Eigenschaften werden am besten durch die Verarbeitung bestimmter Metalle und Kunststoffe erreicht. Darüber hinaus werden Roboter häufig für die Sonder- oder Kleinserienfertigung eingesetzt, was die CNC-Bearbeitung zu einer natürlichen Wahl für Roboterteile macht.
Arten von Roboterteilen, die durch CNC-Bearbeitung hergestellt werden
Mit so vielen möglichen Funktionen haben sich viele verschiedene Arten von Robotern entwickelt. Es gibt mehrere Haupttypen von Robotern, die häufig verwendet werden. Der einzelne Arm eines Knickarmroboters hat mehrere Gelenke, die viele Menschen gesehen haben. Es gibt auch einen SCARA-Roboter (Selective Compliance Articulated Robot Arm), der Dinge zwischen zwei parallelen Ebenen bewegen kann. SCARA hat eine hohe vertikale Steifigkeit, da ihre Bewegung horizontal ist. Die Gelenke des Delta-Roboters befinden sich an der Unterseite, wodurch die Arme leicht und schnell bewegt werden können. Schließlich verfügen Portal- oder kartesische Roboter über Linearaktuatoren, die sich um 90 Grad zueinander bewegen. Jeder dieser Roboter hat eine andere Struktur und unterschiedliche Anwendungen, aber normalerweise besteht der Roboter aus fünf Hauptkomponenten.
Es gibt hauptsächlich verschiedene Arten von Robotern, die häufig verwendet werden. Der einzelne Arm eines Knickarmroboters hat mehrere Gelenke, die viele Menschen gesehen haben. Es gibt auch einen SCARA-Roboter (Selective Compliant Joint Robot Arm), der Objekte zwischen zwei parallelen Ebenen bewegen kann. SCARA hat eine hohe vertikale Steifigkeit, da ihre Bewegung horizontal ist. Die Gelenke des Delta-Roboters befinden sich auf der Basis, wodurch die Arme leicht und schnell bewegt werden können. Schließlich verfügen Portal- oder kartesische Roboter über Linearaktuatoren, die sich um 90 Grad zueinander bewegen. Jeder dieser Roboter hat einen anderen Aufbau und unterschiedliche Anwendungen, besteht aber in der Regel aus 5 Hauptkomponenten:
1. Roboterarm
Roboterarme sind in Form und Funktion sehr unterschiedlich, daher werden viele unterschiedliche Teile verwendet. Eines haben sie jedoch gemeinsam: Sie können Objekte bewegen oder manipulieren – das ist kein Unterschied zu einem menschlichen Arm! Die verschiedenen Teile des Roboterarms sind sogar nach unseren eigenen Teilen benannt: Schulter-, Ellbogen- und Handgelenke drehen sich und steuern die Bewegung jedes Teils.
2. Endeffektor
Der Endeffektor ist ein Zubehörteil, das am Ende des Roboterarms befestigt wird. Der Endeffektor ermöglicht es Ihnen, die Funktionen des Roboters an verschiedene Operationen anzupassen, ohne einen brandneuen Roboter bauen zu müssen. Dies können Greifer, Greifer, Staubsauger oder Saugnäpfe sein. Diese Endeffektoren sind in der Regel CNC-gefräste Teile aus Metall (meist Aluminium). Eine der Komponenten ist fest mit dem Ende des Roboterarms verbunden. Der eigentliche Greifer, Saugnapf oder andere Endeffektor ist auf diese Baugruppe abgestimmt, so dass sie vom Roboterarm gesteuert werden kann. Dieser Aufbau mit zwei unterschiedlichen Komponenten erleichtert den Austausch verschiedener Endeffektoren, sodass der Roboter an unterschiedliche Anwendungen angepasst werden kann. Sie können dies im Bild unten sehen. Die untere Scheibe wird mit dem Roboterarm verschraubt, sodass Sie den Schlauch, der den Saugnapf bedient, an die Luftversorgung des Roboters anschließen können. Die obere und untere Scheibe sind Beispiele für CNC-gefräste Teile.
(Der Endeffektor umfasst viele CNC-Bearbeitungsteile)
3. Motor
Jeder Roboter braucht einen Motor, um die Bewegung der Arme und Gelenke anzutreiben. Der Motor selbst hat viele bewegliche Teile, von denen viele per CNC bearbeitet werden können. Im Allgemeinen verwendet der Motor eine Art bearbeitetes Gehäuse als Stromquelle und eine bearbeitete Halterung, die ihn mit dem Roboterarm verbindet. Auch Lager und Wellen werden in der Regel CNC-gefräst. Die Welle kann auf einer Drehmaschine bearbeitet werden, um den Durchmesser zu reduzieren, oder sie kann auf einer Fräsmaschine bearbeitet werden, um Merkmale wie Keile oder Nuten hinzuzufügen. Schließlich können Fräsen, EDM oder Wälzfräsen verwendet werden, um die Motorbewegung auf die Gelenke des Roboters oder andere Zahnräder zu übertragen.
4. Controller
Die Steuerung ist im Grunde das Gehirn des Roboters, das die präzise Bewegung des Roboters steuert. Als Computer des Roboters akzeptiert er Sensoreingaben und modifiziert das Programm, das die Ausgabe steuert. Dies erfordert eine gedruckte Leiterplatte (PCB), um die elektronischen Komponenten aufzunehmen. Vor dem Hinzufügen elektronischer Komponenten kann die Leiterplatte CNC-bearbeitet werden, um die erforderliche Größe und Form zu erreichen.
5. Sensor
Wie oben erwähnt, empfängt der Sensor Informationen über die Umgebung des Roboters und gibt diese an die Robotersteuerung zurück. Der Sensor benötigt auch eine Platine, die per CNC bearbeitet werden kann. Teilweise werden diese Sensoren auch in CNC-gefrästen Gehäusen verbaut.
6.Kundenspezifische Vorrichtungen und feste Geräte.
Obwohl es nicht Teil des Roboters selbst ist, erfordern die meisten Robotervorgänge kundenspezifische Vorrichtungen und feste Geräte. Wenn der Roboter an dem Teil arbeitet, benötigen Sie möglicherweise eine Vorrichtung, um das Teil zu fixieren. Sie können auch Vorrichtungen verwenden, um Teile genau zu positionieren, die normalerweise für Roboter zum Aufnehmen oder Ablegen von Teilen erforderlich sind. Da es sich in der Regel um kundenspezifische Einzelstücke handelt, eignet sich die CNC-Bearbeitung sehr gut für Vorrichtungen.
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