A หุ่นยนต์ยื่นเท้าแขนเป็นแขนหุ่นยนต์ประเภทหนึ่งที่ใช้การออกแบบคานยื่นออกมาเพื่อให้เข้าถึงแนวนอนได้กว้างขึ้น ขณะเดียวกันก็รักษาโปรไฟล์แนวตั้งที่ค่อนข้างกะทัดรัด แขนหุ่นยนต์ยื่นออกไปประกอบด้วยเสาแนวตั้งที่รองรับแขนแนวนอนที่ยื่นออกมาด้านนอก การกำหนดค่านี้ช่วยให้แขนสามารถเข้าถึงขอบเขตการทำงานขนาดใหญ่ได้ในขณะที่ใช้พื้นที่น้อยที่สุด
หุ่นยนต์ยื่นยื่นออกมาเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการขนถ่ายวัสดุและการหยิบและวางที่ต้องใช้ระยะยื่นยาว ความเป็นเลิศในการขนถ่ายสายพานลำเลียง เครื่องจัดเรียงพาเลท เครื่องจักร CNC พื้นที่จัดส่ง และกระบวนการอื่นๆ ที่ต้องมีการเข้าถึงแนวนอนผ่านเค้าโครงที่กว้าง การใช้งานเพิ่มเติมบางอย่างที่ได้รับประโยชน์จากความสามารถของหุ่นยนต์ยื่นยื่นออกมา ได้แก่:
การดูแลเครื่องจักร
ด้วยระยะยื่นที่ขยายออกไป หุ่นยนต์ยื่นยื่นออกมาจึงสามารถเข้าถึงเครื่องจักรหลายเครื่องในห้องทำงานหนึ่งๆ ได้อย่างง่ายดาย พวกเขาสามารถบรรทุกและขนชิ้นส่วนออก สลับเครื่องมือ เพิ่มวัสดุสิ้นเปลือง เช่น ตัวยึดหรือลวดเชื่อม และถอดชิ้นส่วนที่เสร็จแล้วออกได้อย่างยืดหยุ่นเป็นเลิศ การใช้แขนแบบคานยื่นช่วยให้วางเครื่องจักรทั้งหมดในเซลล์ไว้กับผนังด้านเดียวได้ ช่วยลดขนาดพื้นที่ของเซลล์โดยรวมให้เหลือน้อยที่สุด
เลือกและวาง
แขนหุ่นยนต์ยื่นออกมาช่วยให้หยิบและวางงานซ้ำๆ ได้ดี ระยะยื่นในแนวนอนที่ยาวช่วยให้สามารถเข้าถึงตำแหน่งหยิบที่มีระยะห่างกันมาก เช่น สายพานลำเลียงด้านล่างหรือข้ามโต๊ะทำงานขนาดใหญ่ จากนั้นจึงสามารถขนย้ายชิ้นส่วนและวางตำแหน่งได้อย่างแม่นยำสำหรับการดำเนินงานขั้นปลายน้ำ เช่น การตรวจสอบ การบรรจุ หรือการจัดวางบนพาเลท
การจัดวางบนพาเลท
การขนถ่ายพาเลทมักต้องยื่นออกไปอีกด้านของพาเลท หุ่นยนต์คานยื่นสามารถขยายความกว้างหรือความยาวของพาเลทเพื่อให้ครอบคลุมได้อย่างสมบูรณ์ ช่วยให้จัดวางและหยิบกล่อง ถุง และสินค้าอื่น ๆ ได้ง่าย หุ่นยนต์ยื่นยื่นออกมาช่วยเพิ่มประสิทธิภาพพื้นที่เนื่องจากสามารถวางพาเลทตามแนวแขนกว้างได้โดยไม่กระทบต่อระยะการเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์
การจ่ายยา
การใช้งาน เช่น การจ่ายสารเคลือบหลุมร่องฟันไปตามกระจกหน้ารถ หรือการติดจุดกาวบนแผงวงจร จำเป็นต้องมีการวางเม็ดบีดหรือจุดสม่ำเสมอตลอดเส้นทางที่กว้าง แขนหุ่นยนต์ยื่นได้มีความเป็นเลิศในงานเหล่านี้ เนื่องจากระยะยื่นที่ขยายทำให้สามารถพ่นหรือกระจายเป็นเส้นตรงเป็นระยะทางยาวโดยไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนตำแหน่งหุ่นยนต์หรือใช้แกนเพิ่มเติม
หุ่นยนต์ Cantilever ทำงานอย่างไร
หุ่นยนต์ยื่นแขนยื่นออกในแนวนอนโดยใช้แขนสองส่วนที่เชื่อมต่อกันด้วยเสาแนวตั้ง แขนท่อนล่างที่อยู่กับที่เชื่อมต่อโดยตรงกับคอลัมน์ นี่เป็นแพลตฟอร์มที่มั่นคงและแข็งแกร่งเพื่อให้ฐานของต้นแขนเคลื่อนที่ไปได้ ต้นแขนยื่นออกไปด้านนอก โดยที่ข้อมือและเอฟเฟกต์ส่วนปลายเชื่อมต่อกับจุดสิ้นสุด ด้วยการประสานการเคลื่อนไหวที่วัดได้ของเสา แขนท่อนล่าง และต้นแขน หุ่นยนต์จะวางตำแหน่งเอฟเฟกต์ส่วนปลายในพื้นที่ 3 มิติอย่างแม่นยำ
คอลัมน์ประกอบด้วยเซอร์โวมอเตอร์ เกียร์ และสายเคเบิลภายในของหุ่นยนต์ซึ่งจ่ายกำลังและควบคุมการเคลื่อนไหวของแขน การออกแบบที่สะอาดตาและครบวงจรนี้แยกส่วนการทำงานของหุ่นยนต์ออกจากส่วนประกอบขับเคลื่อน เสายึดกับพื้นในขณะที่ปล่อยให้ลำแสงแนวตั้งและแขนรองรับการเคลื่อนไหวแบบหยิบและวางทั้งหมด เสาแบบติดตั้งบนพื้นนี้หลีกเลี่ยงปัญหาด้านเสถียรภาพที่อาจเกิดขึ้นซึ่งโครงสำหรับตั้งสิ่งของเหนือศีรษะอาจพบได้ โดยจำกัดการสั่นสะเทือนและการแกว่งที่เกิดจากการเชื่อมต่อเพดาน นอกจากนี้ยังรวมน้ำหนัก แรง และโมเมนต์การโค้งงอทั้งหมดลงบนพื้นอย่างปลอดภัย แทนที่จะต้องใช้การรองรับโครงสร้างเหนือศีรษะเป็นพิเศษ
หุ่นยนต์ยื่นแขนใช้การจัดเรียงมอเตอร์ที่หลากหลายเพื่อควบคุมแขนของพวกมัน ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะเป็นเซอร์โวไฟฟ้าหรือตัวขับเคลื่อนไฮดรอลิก แขนหุ่นยนต์ยื่นออกมาขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าใช้เซอร์โวมอเตอร์ที่มีความแม่นยำที่จุดแกนแต่ละจุด ได้แก่ คอลัมน์ แขนท่อนล่าง และต้นแขน มอเตอร์แต่ละตัวจะหมุนส่วนของลำแสงที่สอดคล้องกันผ่านวงจรควบคุมตำแหน่งที่ซับซ้อน แขนยื่นแบบไฟฟ้าที่ออกแบบมาอย่างดีให้การเคลื่อนไหวที่แม่นยำและตอบสนองได้ดี เหมาะสำหรับเส้นทางที่ซับซ้อนหรือกระบวนการที่ต้องมีการเปลี่ยนบ่อยครั้ง แขนหุ่นยนต์คานยื่นที่ทำงานด้วยระบบไฮดรอลิกทำงานโดยใช้แรงดันของเหลวไฮดรอลิกมากกว่ามอเตอร์ไฟฟ้า พวกมันมีแนวโน้มที่จะให้การเคลื่อนไหวที่ช้ากว่าแต่ทรงพลังมากกว่าสำหรับความจุน้ำหนักบรรทุกที่สูง แขนไฮดรอลิกยังให้ความยืดหยุ่นมากขึ้นในกรณีที่จำเป็นต้องมีความต้านทานการชะล้าง
เพื่อที่จะเข้าถึงพื้นที่ทำงานขนาดใหญ่ได้อย่างแม่นยำ แขนหุ่นยนต์ยื่นได้จะใช้การติดตั้งขั้นสูง การส่งกำลัง และกลไกการควบคุมภายใน ฐานของเสามักจะยึดกับพื้นโดยตรง ทำให้มีความมั่นคงสูงสุด เฟือง แบริ่ง และสายพานที่ทำจากเหล็กชุบแข็งจะกระจายแรงไปทั่วแขนในขณะที่หลีกเลี่ยงฟันเฟือง ตัวเข้ารหัสจะส่งการตอบสนองตำแหน่งไปยังคอนโทรลเลอร์ ทำให้สามารถตรวจสอบและควบคุมการเคลื่อนไหวของแต่ละส่วนได้อย่างใกล้ชิด การผสมผสานระหว่างส่วนประกอบทางกลที่แข็งแกร่งและระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ขั้นสูงช่วยให้การเคลื่อนไหวที่รวดเร็วและทำซ้ำได้เกิดขึ้นจากการประสานงานของแต่ละแกน
ข้อดีและข้อเสีย
หุ่นยนต์ยื่นยื่นออกมานำเสนอข้อได้เปรียบที่ไม่เหมือนใครพร้อมกับข้อจำกัดเฉพาะการใช้งานด้วยการนำเสนอช่วงแนวนอนที่กว้างขวางภายในพื้นที่ขนาดเล็กที่สุด วิศวกรจะประเมินข้อดีและข้อเสียเหล่านี้เมื่อพิจารณาการกำหนดค่าแขนหุ่นยนต์ที่ดีที่สุดสำหรับกระบวนการทางอุตสาหกรรมที่แตกต่างกัน
ข้อดีบางประการของการใช้แขนหุ่นยนต์แบบคานยื่น ได้แก่:
- ระยะยื่นในแนวนอนที่ขยายออกไป – คุณลักษณะที่กำหนดของหุ่นยนต์ยื่นยื่นออกมาคือระยะยื่นในแนวนอนที่ยาว ซึ่งครอบคลุมมากกว่า 20 ฟุตในบางรุ่น ช่วยให้เข้าถึงได้กว้างโดยไม่ต้องเปลี่ยนตำแหน่งฐาน
- รอยเท้าขนาดกะทัดรัด – โดยการรวมพื้นที่แนวตั้งที่จำเป็นไว้ในสองคอลัมน์หลัก – หนึ่งคอลัมน์สำหรับแขนท่อนล่างที่อยู่กับที่และอีกคอลัมน์หนึ่งสำหรับต้นแขน – หุ่นยนต์ยื่นยื่นออกมาช่วยประหยัดพื้นที่บนพื้นได้อย่างมากเมื่อเทียบกับพอร์ทัลคาร์ทีเซียน
- การติดตั้งบนพื้นอย่างง่าย – หุ่นยนต์ยื่นยื่นออกมาต้องใช้แผ่นรองพุกเพียงแผ่นเดียวเพื่อหลีกเลี่ยงความซับซ้อนในการติดตั้งเหนือศีรษะ
- ความแข็งแกร่งสูง – แขนยื่นแบบยื่นออกมารักษาความแข็งแกร่งที่ดีเยี่ยมในทุกน้ำหนักบรรทุกที่รองรับ ส่วนล่างแบบอยู่กับที่ให้ความต้านทานแรงบิดที่ยอดเยี่ยม ในขณะที่ส่วนบนแบบนำทางต้านทานการโก่งตัว
- น้ำหนักบรรทุกที่ปรับขนาดได้ – หุ่นยนต์คานยื่นหลายตัวรองรับน้ำหนักบรรทุกตั้งแต่ไม่กี่กิโลกรัมสำหรับงานที่ละเอียดอ่อนไปจนถึงน้ำหนักหลายร้อยกิโลกรัมสำหรับการขนส่งวัสดุหนัก การขยายขอบเขตจะช่วยลดน้ำหนักบรรทุกสูงสุด
- คุ้มค่า – โครงสร้างคานยื่นช่วยลดส่วนประกอบที่จำเป็นในการเข้าถึงแนวนอนในแนวยาว ซึ่งทำให้มีราคาที่ถูกกว่าโซลูชันโครงสำหรับตั้งสิ่งของแบบดั้งเดิมหลายตัว
ข้อเสียบางประการที่ต้องพิจารณาด้วยแขนหุ่นยนต์แบบคานยื่น ได้แก่:
- ข้อจำกัดของช่วงแนวตั้ง – ด้วยแขนยึดที่ต่ำกว่าและแขนที่เลื่อนด้านบนได้ หุ่นยนต์ยื่นยื่นเสนอช่วงแกน Z น้อยกว่าหุ่นยนต์ที่ประกบแกน 6- พวกเขาเก่งในงานถ่ายโอนที่มีความสูงต่ำมากกว่าการซ้อนหรือบรรทุกโครงสร้างที่สูงขึ้น
- ความแม่นยำลดลงเมื่อขยายเต็ม – การโก่งตัวตามแขนที่ขยายออกทำให้ยากขึ้นในการได้รับความแม่นยำละเอียดที่ระยะการทำงานระยะไกล หุ่นยนต์คานยื่นที่มีประสิทธิภาพใช้ส่วนประกอบโครงสร้างที่ได้รับการปรับปรุงเพื่อเพิ่มความแข็งแกร่งสูงสุด
- ความเสี่ยงในการชนกันใกล้ฐาน – เนื่องจากเปลือกการทำงานยื่นออกไปด้านหลังและด้านข้างของเสา จึงต้องระมัดระวังไม่ให้กีดขวางการเคลื่อนไหวของแขนในแนวดิ่งหรือกระแทกกับเสา
ตัวอย่างหุ่นยนต์ Cantilever
ตลาดปัจจุบันมีโมเดลหุ่นยนต์ยื่นยื่นออกมาจากผู้ผลิตที่มีชื่อเสียงมากขึ้นกว่าที่เคย ด้วยความสามารถในการบรรทุกน้ำหนักบรรทุกที่แตกต่างกัน ระยะเอื้อมสูงสุด รูปแบบการติดตั้ง และสภาพแวดล้อม แขนคานยื่นที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมอย่างชาญฉลาด จะใช้เครื่องจักรในการผลิตที่หลากหลาย แขนหุ่นยนต์อุตสาหกรรมสไตล์คานยื่นที่โดดเด่นและเพิ่งเปิดตัวเมื่อเร็วๆ นี้ ได้แก่:
- FANUC CR-15iA – รุ่นไฟฟ้าขนาดกะทัดรัดนี้รองรับน้ำหนักได้ 15 กก. และระยะเอื้อมในแนวนอนได้ไกลกว่า 5 เมตร ฐานเครื่องขนาดเล็กใช้พื้นที่บรรทัดน้อยที่สุดในขณะที่รักษาความเร็วสูงได้ถึง 10 ม./วินาที
- ABB IRB 940 – ให้ความจุ 20 กก. ในระยะเอื้อมถึง 2.55 เมตร รุ่นแบบปิดบางส่วนนี้มุ่งเน้นไปที่ความเข้ากันได้ของห้องปลอดเชื้อพร้อมการควบคุมสารปนเปื้อนที่ดีเยี่ยม
- Yaskawa HC20XP – เข้าถึงได้ไกลถึง 11 เมตรด้วยน้ำหนักสูงสุด 20 กก. แขนขับเคลื่อนแบบไฮดรอลิกนี้เหมาะกับความต้องการในการขนถ่ายวัสดุที่มีระยะยื่นยาวผ่านกำลังที่ควบคุมได้อย่างราบรื่น
- Omron TM1400 – หุ่นยนต์อุตสาหกรรมอาหารรุ่นใหม่น้ำหนัก 7 กก. สร้างขึ้นโดยเฉพาะเพื่อให้ทนต่อการชะล้างในแต่ละวัน พร้อมทั้งจัดการกับผลิตภัณฑ์ที่ละเอียดอ่อนอย่างอ่อนโยนผ่านเซอร์โวอิเล็กทรอนิกส์
- Epson C12XL – เอปสันขยายข้อเสนอคานยื่นด้วยแขนขนาดใหญ่นี้ ซึ่งรองรับน้ำหนักได้ 300 กก. ที่ระยะเอื้อมมากกว่า 7 เมตร นำเสนอความสามารถในการขนส่งชิ้นส่วนขนาดใหญ่ผ่านการออกแบบการยกที่แข็งแกร่ง
เนื่องจากแขนหุ่นยนต์ยื่นออกมามีการพัฒนาอย่างต่อเนื่องในด้านการเข้าถึง ความยืดหยุ่น และความชาญฉลาด แขนกลเหล่านี้จะมีบทบาทเพิ่มขึ้นในด้านคลังสินค้า โลจิสติกส์ และการผลิตแบบอัตโนมัติ ส่วนประกอบที่สำคัญอยู่แล้วในการจัดการการขนย้ายสินค้าและการเข้าถึงเครื่องจักร หุ่นยนต์คานยื่นจะแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการเข้าถึงระยะไกลอันเป็นเอกลักษณ์ เนื่องจากความต้องการรูปแบบการผลิตที่ได้รับการปรับปรุงให้เหมาะสมเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ
สรุป
หุ่นยนต์อุตสาหกรรมแบบยื่นยื่นออกมาใช้ประโยชน์จากข้อดีหลักของการขยายแนวนอนและความกะทัดรัดเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพงานหยิบและวางที่กว้างขวาง แม้ว่าจะไม่มีระยะการเคลื่อนไหวที่เป็นสากลจากการออกแบบที่เชื่อมต่อกัน แขนยื่นยื่นออกไปด้านหน้าอย่างยอดเยี่ยม รวมกับความเสถียรที่ยึดกับเสาที่ยอดเยี่ยมนั้น เหมาะกับการใช้งานที่เข้ากันเป็นอย่างดีทั่วทั้งโรงงานอัตโนมัติและศูนย์ประมวลผล เนื่องจากระบบอัตโนมัติที่ยืดหยุ่นกลายเป็นลักษณะสากลของการดำเนินงานที่แข่งขันได้ แขนยื่นที่สร้างขึ้นตามวัตถุประสงค์จะยังคงสร้างช่องที่สำคัญเพื่อเพิ่มการไหลของการผลิตให้สูงสุดทั่วทั้งโรงงานที่แผ่กิ่งก้านสาขา การบริการระยะไกลช่วยปลดล็อกการออกแบบสายการผลิตที่มีประสิทธิภาพโดยประสานหุ่นยนต์คานยื่นในฐานะผู้เล่นสำคัญในสภาพแวดล้อมการผลิตที่ทันสมัยและคล่องตัว
Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. เป็นองค์กรเทคโนโลยีขั้นสูงที่เชี่ยวชาญด้านการวิจัยและพัฒนา การผลิตและการขายเครื่องหุ้มด้วยเลเซอร์อัตโนมัติ เครื่องหุ้มด้วยเลเซอร์ความเร็วสูง เครื่องดับด้วยเลเซอร์ เครื่องเชื่อมด้วยเลเซอร์ และอุปกรณ์การพิมพ์ 3 มิติด้วยเลเซอร์ ผลิตภัณฑ์ของเรามีความคุ้มค่าและจำหน่ายในประเทศและต่างประเทศ หากคุณสนใจผลิตภัณฑ์ของเราโปรดติดต่อเราได้ที่bob@gshenglaser.com.
ข้อมูลอ้างอิงที่สำคัญบางส่วนที่ใช้ในบทความนี้ ได้แก่ :
- บัดนิค, แฟรงค์. "มองไปข้างหน้าเพื่อแขนหุ่นยนต์ยื่นออกมาใหม่ล่าสุด" นิตยสารแอสเซมบลี. พฤษภาคม 2022 https://www.assemblymag.com
- โบรชัวร์ผลิตภัณฑ์ Fanuc, ABB, Yaskawa, ออมรอน, เอปสัน เข้าถึงเมื่อ พ.ย. 2023.
- ซัลลิแวน, วิลเลียม. "ข้อดี ข้อเสีย และความก้าวหน้าของหุ่นยนต์แบบคานยื่น" นิตยสาร IEEE Robotics & Automation มิถุนายน 2021 https://ieeexplore.ieee.org