CNC{0}}apdirbtų komponentų gamyboje roboto rankos veikimo tikrinimas
Apžvalga
Roboto rankos veikimą iš esmės lemia jos apdirbtų komponentų kokybė ir tikslumas. Po CNC apdirbimo būtinos išsamios patikros ir patvirtinimo procedūros, siekiant patikrinti, ar atskiros dalys ir surinktos posistemės atitinka projektavimo specifikacijas, reikalingas tiksliam, pakartojamam ir patikimam roboto judėjimui. Šis tikrinimo procesas apima matmenų patikrinimą, geometrinių paklaidų įvertinimą, paviršiaus vientisumo įvertinimą, jungčių ir pavarų funkcinius bandymus ir integruotą viso svirties mazgo veikimo patikrinimą.
Mechaniškai apdorotų komponentų matmenų patikra
Kiekvieną roboto ranką sudaro keli tiksliai{0}}apdirbti komponentai, įskaitant pagrindo korpusus, pečių sąnarius, alkūnių jungtis, riešų mazgus ir galinių{1}}efektorių tvirtinimo sąsajas. Matmenų tikrinimas prasideda nuo koordinačių matavimo mašinos (CMM) kiekvienos apdirbtos dalies kritinių savybių patikrinimo. CMM zonduoja šimtus ar tūkstančius taškų ant jungiamųjų paviršių, guolių angų, krumpliaračių kišenių ir tvirtinimo paviršių, lygindamas išmatuotas koordinates su originaliu CAD modeliu. Nukrypimai nuo vardinių matmenų analizuojami siekiant nustatyti, ar dalys patenka į nurodytas leistinų nuokrypių ribas. Roboto komponentų tipinės kritinės leistinos nuokrypos svyruoja nuo ±0,01 mm guolių lizdams iki ±0,05 mm konstrukcinių jungčių ilgiams, atsižvelgiant į roboto tikslumo klasę.
Lazerinis skenavimas ir struktūrinės šviesos matavimo sistemos užtikrina greitą pilną -paviršiaus apžiūrą, sukuriant tankius taškinius debesis, kurie atskleidžia formų nukrypimus, deformaciją ir paviršiaus netobulumus sudėtingose geometrijose. Šie optiniai metodai ypač vertingi apžiūrint organinės-formos robotų korpusus ir aerodinaminių jungčių profilius, kuriuos sunku visapusiškai ištirti naudojant kontaktinius CMM metodus.
Geometrinės tolerancijos įvertinimas
Be paprastų matmenų, roboto rankos veikimas labai priklauso nuo geometrinių savybių tarp savybių. Geometrinių matmenų ir tolerancijos (GD&T) patikra patvirtina:
Pozicijos tolerancijaužtikrina, kad guolių angos, pavaros mechanizmo tvirtinimo angos ir jutiklių sąsajos būtų tiksliai išdėstytos nulinių taškų atžvilgiu. Neteisingai išdėstytos funkcijos sukelia surinkimo trukdžius arba judėjimo ašių nesutapimą.
Statmenumas ir lygiagretumassujungimo paviršių užtikrina, kad surinktos jungtys judėtų sklandžiai, nesukišdamos ar pernelyg didelio atstumo. Pavyzdžiui, ne-statmenos pečių sąnarių paviršiai sukuria netolygų apkrovos pasiskirstymą ir priešlaikinį susidėvėjimą.
Koncentriškumas ir išbėgimasVelenų sąsajos ir guolių lizdai nustato, kaip švariai veikia besisukančios jungtys. Per didelis riešo sąnario išsiveržimas reiškia antgalio padėties klaidas galiniame{1}}efektoriaus gale.
Profilio tolerancijaKontūriniai paviršiai užtikrina tinkamą pritaikymą ir judėjimą esant sudėtingoms geometrijoms.
Šios geometrinės leistinos nuokrypos tikrinamos naudojant CMM su tam skirtomis zondavimo strategijomis, sukimosi ypatybių apvalumo matavimo prietaisais ir specializuotais matuokliais funkciniam tinkamumui patikrinti.
Paviršiaus vientisumo įvertinimas
Apdirbtų robotų komponentų paviršiaus būklė tiesiogiai veikia trintį, susidėvėjimą, sandarinimą ir nuovargį. Paviršiaus šiurkštumo matavimas naudojant kontaktinius profilometrus arba optinę interferometriją kiekybiškai įvertina Ra, Rz ir Rmax parametrus ant funkcinių paviršių, tokių kaip guolių bėgiai, slankiosios sąsajos ir sandarinimo kontaktinės zonos. Tiksliųjų robotizuotų jungčių paviršiaus šiurkštumas paprastai turi būti Ra 0,4 μm arba didesnis, kad būtų užtikrintas sklandus judėjimas ir tinkamas tepalo sulaikymas.
Paviršiaus defektų patikra naudojant dažų įsiskverbimo testą, sūkurinę srovę arba vizualinį patikrinimą nustato įtrūkimus, poringumą, įrankių žymes ir kitus trūkumus, dėl kurių gali atsirasti nuovargio gedimas esant ciklinei apkrovai. Paviršiaus vientisumas vertinamas atliekant mikrokietumo bandymus ir metalografinį tyrimą kritiniuose regionuose, siekiant patikrinti, ar apdirbimo procesai nepadarė žalingo karščio paveiktų zonų ar sukietėjusių sluoksnių.
Jungčių ir mazgų funkcinis bandymas
Prieš integruojant į visą ranką, surenkamos ir išbandomos atskiros robotų jungtys. Kiekviena jungtis patiria:
Sukimo momento ir laisvumo matavimaspatikrinti, ar pavarų dėžės, harmoninės pavaros arba diržinės transmisijos turi nurodytą standumą ir minimalų judesio praradimą. Per didelis atstumas peties sąnaryje tiesiogiai pablogina absoliutų padėties nustatymo tikslumą.
Trinties ir sukimo momento bandymasapibūdina pasipriešinimą judėjimo inicijavimui ir pastoviam -būsenos judėjimui. Didelė trintis rodo guolio išankstinės apkrovos problemas, užterštumą arba netinkamą apdirbimą.
Judėjimo diapazono patikrinimaspatvirtina, kad jungtys pasiekia suplanuotą kampinę eigą be mechaninių trukdžių. Šio bandymo metu patvirtinami CNC-apdirbtų korpusų tarpai ir tvirti sustojimai.
Standumo ir deformacijos bandymasTaiko žinomas apkrovas jungties išėjimui matuojant kampinį įlinkį. Tai patvirtina, kad apdirbtos jungčių geometrijos ir guolių atramos užtikrina tinkamą konstrukcijos tvirtumą esant eksploatacinei apkrovai.
Rankenos mazgo kalibravimas ir kinematinis patikrinimas
Patvirtinus visas jungtis, visa roboto ranka surenkama ir atliekama visapusiška kinematinė patikra. Procesas prasideda geometriniu kalibravimu, kai išmatuojami faktiniai jungčių ilgiai, jungčių poslinkiai ir ašių išlygiavimas ir lyginami su vardiniu kinematikos modeliu. Lazeriniai sekimo įrenginiai ir rutulinio strypo sistemos nustato tikslius erdvinius ryšius tarp jungties ašių, identifikuodamos visas surinkimo klaidas arba komponentų nuokrypius, turinčius įtakos Denavit-Hartenbergo parametrams, reguliuojantiems rankos judesį.
Absoliutus padėties nustatymo tikslumas tikrinamas komandą rankai pasiekti apibrėžtus taškus savo darbo vietoje, o lazerinis sekiklis arba CMM įrašo faktines pasiektas padėtis. Skirtumas tarp komandų ir pasiektų pozicijų yra padėties nustatymo klaida. Pramoniniams robotams ši paklaida paprastai turi likti mažesnė nei ±0,1 mm, kai taikomi didelio tikslumo{3}}datai. Klaidų modeliai analizuojami siekiant atskirti geometrines priežastis (jungties ilgio paklaidas, jungties nesutapimą) ir ne{5}}geometrinius efektus (atitiktis, terminis poslinkis, valdymo delsa).
Pakartojamumo testavimas atlieka šimtus ciklų iki to paties tikslinio taško, matuojant statistinę pasiektų pozicijų sklaidą. Aukštas pakartojamumas -, dažnai nurodomas kaip ±0,02 mm kokybiškoms CNC-apdirbamoms rankoms -, rodo nuoseklų komponentų prigludimą ir stabilų jungties elgesį.
Dinaminis našumo apibūdinimas
Statinį matmenų patikrinimą papildo dinaminis bandymas, atskleidžiantis našumą eksploatacinėmis sąlygomis. Trajektorijos sekimo testai įsako rankai sekti apibrėžtus kelius, matuojant faktinę ir komanduotą padėtį, greitį ir pagreitį. Nukrypimai rodo problemas, susijusias su jungties servo derinimu, struktūriniu rezonansu arba valdymo sistemos apribojimais.
Vibracijos bandymas nustato natūralius dažnius ir sumontuotos rankos slopinimo charakteristikas. Prastai apdoroti komponentai su plonomis sienelėmis arba netinkamais briaunomis gali turėti rezonansinius režimus veikimo dažnių diapazone, todėl gali atsirasti vibracijos{1}}sukeliamų padėties nustatymo klaidų ir pagreitintas nuovargis.
Naudingosios apkrovos bandymas patvirtina rankos veikimą vardinės apkrovos sąlygomis. Ranka treniruojama per visą darbo vietą, nešant didžiausią nurodytą naudingąją apkrovą, stebint deformaciją, servo apkrovą ir šiluminį elgesį. Tai patvirtina, kad apdirbti konstrukciniai elementai yra pakankamai tvirti ir standūs pagal numatytą paskirtį.
Baigti-efektoriaus našumo patvirtinimą
Distalinis roboto rankos galas, kur tvirtinamas galas{0}}efektorius, reikalauja specialaus patvirtinimo. Statinė deformacija esant apkrovai matuoja, kiek deformuojasi riešo ir įrankio tvirtinimo sąsaja veikiant jėgoms ir momentams. Tai nustato efektyvų standumą įrankio centro taške, kuris yra labai svarbus atliekant kontaktines operacijas, tokias kaip surinkimas, apdirbimas ar tikrinimas.
Įrankio centro taško (TCP) kalibravimas tiksliai nustato ryšį tarp jungties kodavimo įrenginio rodmenų ir tikrosios galinės{0}}efektoriaus antgalio vietos. Bet kokios apdirbtų montavimo sąsajų ar surinkimo išlygiavimo klaidos tiesiogiai plinta į TCP netikslumą, o tai mažina veikimo tikslumą.
Aplinkos ir ilgaamžiškumo bandymai
Galutinio patvirtinimo metu surinkta ranka taikoma aplinkos sąlygoms, imituojančioms ekspoziciją eksploatavimo metu. Šiluminio ciklo bandymai nustato skirtingą plėtimosi poveikį mechaniniam tvirtinimui ir kalibravimo stabilumui. Dulkių ir užterštumo patekimo bandymai patvirtina apdirbtų jungčių korpusų sandarinimo efektyvumą. Ilgalaikis važiavimas kaupia darbo ciklus, kad atskleistų susidėvėjimo progresą, tepalo blogėjimą ir laipsnišką našumo poslinkį, kuris gali atsirasti dėl subtilių apdirbimo kokybės trūkumų.
Duomenų atsekamumo ir kokybės dokumentacija
Per visą tikrinimo procesą visapusiškas duomenų rinkimas užtikrina atsekamumą nuo žaliavos iki apdirbimo, surinkimo ir bandymo. Kiekvienas apdirbtas komponentas turi identifikavimą, susietą su CMM ataskaitomis, medžiagų sertifikatais ir apdirbimo proceso parametrais. Ši dokumentacija leidžia analizuoti pagrindines priežastis, jei iškyla lauko veikimo problemų, ir palaiko nuolatinį CNC apdirbimo procesų tobulinimą.
Išvada
Norint patikrinti roboto rankos veikimą CNC{0}}apdirbtų komponentų gamyboje, reikalingas daugiasluoksnis metodas, apimantis tikslią metrologiją, funkcinių jungčių testavimą, kinematinį kalibravimą, dinaminį apibūdinimą ir aplinkos patvirtinimą. CNC apdirbimo kokybė tiesiogiai atsispindi kiekvienoje našumo metrikoje - matmenų tikslumas lemia padėties nustatymo tikslumą, paviršiaus vientisumas turi įtakos trinčiai ir susidėvėjimui, geometrinės leistinos nuokrypos lemia surinkimo tinkamumą ir judėjimo sklandumą, o medžiagos vientisumas užtikrina ilgalaikį- patikimumą. Kruopštus komponentų, mazgų ir sistemos lygių patikrinimas užtikrina, kad apdirbtos robotų rankos užtikrina tikslumą, pakartojamumą ir ilgaamžiškumą, kurio reikalauja šiuolaikinės automatikos programos.
