Teherbírás, hatótávolság és ismétlési pontosság: Hogyan válasszunk cobotot az adott feladathoz?

Rövid válasz: Három szám dönti el, hogy egy cobot alkalmas-e egy adott feladatra: a teherbírás (mekkora súlyt bír el, beleértve a megfogót is), a hatótávolság (meddig ér el a kar, hogy lefedje a teljes munkaterületet) és az ismétlési pontosság (mennyire pontosan tér vissza ugyanarra a pontra ciklusról ciklusra). A kollaboratív robot kiválasztása a feladathoz azt jelenti, hogy ezt a három számot előbb a valós folyamatból számítjuk ki, és csak utána keresünk hozzá illő modellt — nem a legnagyobb elérhető kart választjuk, és nem is a legolcsóbbat a listán.

Mi a cobot teherbírása, és hogyan számítjuk ki?

A cobot teherbírása (angol elnevezéssel payload) az a teljes súly, amit a kar a szerszámkarimán elbír — nem csak a megmozgatott alkatrész súlya. Ide tartozik a megfogó vagy más szerszám, a csuklóra szerelt érzékelők és kamerák, valamint a karon végigfutó kábelezés súlya is. Egy 10 kg teherbírású cobot, amelyre egy 3 kg-os megfogót szerelnek, valójában már csak 7 kg-ot tud mozgatni a munkadarabból.

A gyakorlati számítás egyszerű: adjuk össze a legnehezebb mozgatandó alkatrész súlyát, a megfogó vagy szerszám súlyát, és egy ésszerű biztonsági tartalékot, majd válasszunk olyan cobotot, amely kényelmesen elbírja ezt az összeget. Sok cobot-méretezési hiba abból ered, hogy a megfogó súlyát kifelejtik a számításból — ez a teherbírás jelentős részét felemésztheti, és néha egy egész modellosztállyal feljebb kényszeríti a projektet. Mekkora teherbírású cobotra van tehát szükség egy adott feladathoz? Erre csak ez a számítás alapján, a valós alkatrész- és szerszámsúlyok ismeretében lehet pontosan válaszolni.

Mi a cobot (kobot) hatótávolsága, és mennyi kell belőle?

A robotkar hatótávolsága azt jelenti, hogy a talapzattól számítva milyen messzire ér el a kar, és ez határozza meg, hogy a munkaterület mely pontjai esnek a kar mozgástartományába. A cobot munkaterülete jellemzően a felvételi pontot, a folyamat közbeni pontokat és a lerakási pontot is magában foglalja — mindháromnak a hatótávolságon belülre kell esnie, nem csak a hozzájuk legközelebbinek.

A függőleges hatótávolság ugyanolyan fontos, mint a vízszintes, olyan feladatoknál, mint a rakodás vagy paletázás a logisztikában, ahol a karnak a raklap alján és tetején is el kell helyeznie alkatrészeket. Egy olyan hatótávolság-érték, amely kényelmesen lefedi az egyszintes munkaállomást, egy magasabb raklapnál vagy többszintes szerelvénynél már kevésnek bizonyulhat — ezért a döntést a teljes munkaterület, nem pedig egyetlen mérőszám alapján érdemes meghozni.

Mi az ismétlési pontosság, és miért számít a cobotoknál?

Az ismétlési pontosság (repeatability) azt mutatja meg, mennyire pontosan tér vissza a robot karja ugyanarra a programozott pozícióra ismételt ciklusok során, plusz-mínusz milliméterben kifejezve — minél kisebb a szám, annál szorosabb a pontosság. Ez nem ugyanaz, mint a pontosság és ismétlési pontosság közötti klasszikus mérnöki megkülönböztetés szerinti accuracy: az ismétlési pontosság a ciklusról ciklusra tapasztalt konzisztenciát írja le, nem azt, hogy az első mozgás mennyire közelíti meg egy elméleti célpontot.

Az ismétlési pontosság egyes feladatoknál sokkal jobban számít, mint másoknál. A precíziós szerelés, az adagolás és a csatlakozóbeillesztés valóban szoros tűréshatárokat igényel, mivel egy apró eltérés hibás alkatrészt eredményezhet. A gépkiszolgálás, a paletázás és az általános pick-and-place feladatok jellemzően sokkal megengedőbbek, mivel nagyobb a hibahatár. Általános mintaként a kisebb és könnyebb cobotok jellemzően szorosabb ismétlési pontosságot tartanak, mint a nagyobb, hosszabb hatótávolságú társaik — ami egy újabb ok arra, hogy a "biztos, ami biztos" alapon túlméretezett cobot nem ingyen jár.

Hogyan függ össze a teherbírás és a hatótávolság?

Ugyanazon a cobot-családon belül a nagyobb hatótávolság általában alacsonyabb teherbírással jár, mert ugyanazt a terhet nagyobb távolságra mozgatni nagyobb ízületeket és nagyobb nyomatékot igényel, amit a gyártó a kar méretével és költségével egyensúlyoz ki. Ezért épülnek fel a cobot-kínálatok modellcsaládokként, nem pedig egyetlen, mindenre alkalmas karként — a JAKA Zu sorozata például hét modellt fog át, 3 kg teherbírástól és 626 mm hatótávolságtól egészen 30 kg teherbírásig és 1780 mm hatótávolságig, és ezen a tartományon belül egyetlen modell sem fedi le mindkét végletet egyszerre.

Egy könnyű, de a talapzattól távol elhelyezendő alkatrész ugyanolyan nehezen automatizálható lehet, mint egy nehéz, de közel elhelyezett — ezért a teherbírást és a hatótávolságot valóban együtt kell méretezni a tényleges feladathoz, nem pedig egymástól függetlenül kiválasztani.

Melyik jellemzőre érdemes összpontosítani feladattípus szerint?

A feladatok eltérő mértékben támaszkodnak erre a három jellemzőre. Az alábbi táblázat kiindulópontként szolgál ahhoz, hogy hova érdemes elsőként figyelmet fordítani.

Mire figyeljünk feladattípus szerint

Ez nem szigorú szabály minden alkalmazásra, de ésszerű kiinduló szűrő: egy alacsony ismétlési pontosság-igényű feladatnál ritkán éri meg a piacon elérhető legszorosabb tűréshatárért fizetni, míg egy magas teherbírás-igényű feladatot nem szabad elsősorban a hatótávolság alapján kiválasztott modellre méretezni.

Mi a leggyakoribb hiba a cobot méretezésénél?

A leggyakoribb hiba, hogy a teherbírást csak az alkatrészhez méretezik, és megfeledkeznek mindenről, ami még a karra kerül — a megfogóról, a kábelezésről és az érzékelőkről —, ami csendben felemészti a hasznos kapacitást. Ezt szorosan követi az a hiba, hogy a hatótávolságot a folyamat legközelebbi pontjához mérik, nem a teljes munkaterülethez, ami csak a telepítés után derül ki problémaként, amikor a kar éppen nem éri el egy raklap vagy szerelvény túlsó oldalát.

Egy harmadik, kevésbé nyilvánvaló hiba az ismétlési pontosság túlspecifikálása olyan feladatnál, amelynek erre nincs szüksége — ez általában azt jelenti, hogy egy kisebb, rövidebb hatótávolságú modellnél kellene maradni, miközben egy olyan tűréshatárt hajszolnak, amely sosem volt a korlátozó tényező.

Hogyan válasszunk cobotot a feladathoz? Egyszerű méretezési folyamat

A megbízható méretezési folyamat négy lépésből áll, és bármely gyártási folyamathoz alkalmazható. Először összeadjuk a legnehezebb alkatrész, a megfogó és az esetleges szerszámok súlyát, hozzáadva egy biztonsági tartalékot — ez a célteherbírás. Másodszor feltérképezzük minden olyan pontot, amelyet a karnak el kell érnie a feladat során, beleértve a rakodáshoz vagy paletázáshoz szükséges függőleges pozíciókat is — ez a célhatótávolság. Harmadszor meghatározzuk azt a tűréshatárt, amelyet a feladat ténylegesen igényel, aszerint, hogy mi okoz valójában hibás alkatrészt vagy elutasított szerelvényt — ez a cél-ismétlési pontosság. Negyedszer ezt a három számot vetjük össze az elérhető modellekkel, ahelyett hogy egy kedvelt modellből indulnánk ki, és abban reménykednénk, hogy a feladat majd beleillik.

A JAKA cobot sorozatok összehasonlítása című cikkünk részletesen bemutatja a teljes teherbírás-, hatótávolság- és ismétlési pontosság-tartományt mind a hat sorozatnál, ami a természetes következő lépés, miután ezt a három célszámot meghatároztuk.

Hogyan illesszük a specifikációkat egy valós cobot-kínálathoz?

Egy konkrét tartomány segít kevésbé elvonttá tenni mindezt. A könnyebb végén a JAKA Mini sorozata 1-2 kg teherbírást fed le 580 mm hatótávolságon, ami kis alkatrészek szűk térben történő mozgatásához illik — például fogyasztási cikkek gyártásában. Az általános felhasználású végén a Zu sorozat 3-30 kg teherbírást és 626-1780 mm hatótávolságot fog át hét modellen keresztül, a könnyű szereléstől a nehéz paletázásig mindent lefedve egyetlen családon belül. A helyes méretezés azt jelenti, hogy meghatározzuk, egy adott feladat hova esik ebben a tartományban, ahelyett hogy automatikusan a legnagyobb vagy legismertebb modellt választanánk.

Hogyan segít az Elvotec a megfelelő cobot kiválasztásában?

Hivatalos JAKA-forgalmazóként az Elvotec pontosan ezt a méretezési folyamatot alkalmazza a gépjárműipari és elektronikai ipari gyártókkal együttműködve, a teherbírást, a hatótávolságot és az ismétlési pontosságot a valós feladathoz igazítva, mielőtt modellt ajánlana — a kollaboratív robotokról szóló útmutatónkban bemutatott alapokra építve.

Gyakran ismételt kérdések