Sa karera upang mas mabilis na makagawa, mas maraming enerhiya-di-bisa na industriyal na robot, ang mga inhinyero ay lumalayo sa mga tradisyonal na bakal at aluminyo frames. Ang susunod na henerasyon ng automasyon ay nangangailangan ng magaang na mga istraktura na mabilis na magpapabilis, humahawak ng mas mataas na mga passskarga, at nagpapatakbo ng mas mahusay na mga rotasyon. Ang paglipat na ito ay pinapatakbo ng isang alon ng mga makabagong materyales nai-produksiyongres na mga gas na may sapat na lakas; ang mga ito ay ang mga redcarbon fiber na mga robot ay maaaring makamit sa pabrika.

Kung Bakit Mahalaga ang Timbang sa Industriyal na mga Robotiko

Ang bawat kilogramo ng timbang ay naglalapat ng direktang halaga sa paggawa. Ang mga havier frame ay nangangailangan ng mas malaking motor, mas malakas na mga influential, at mas maraming enerhiya upang gumalaw. Nililimitahan din nila ang sweak at deceleration, bumabagal na mga oras ng siklo. Sa mga aplikasyon tulad ng pick-and-pong, assembly, at materyal na humahawak, kahit ang 10% pagbawas sa mass ay maaaring mapabuti sa pamamagitan ng pag-put sa pamamagitan ng 15-20%. Ang mga magaan na frame ay nakakabawas din sa karga sa mga jointure at bearing, pagpapalawak ng mga pagitan at mas mababang kabuuang halaga ng pagmamayari. Ang mas magaan na pagtulak sa mga robot ay hindi lamang sa pamamagitan ng mga praktikal na agham tungkol sa praktikal na pagkakamit ng terbisabilibidwalidad at pakinabang.

Bukod sa bilis, ang mga mas magaan na frame ay nakakapagdulot ng mas siksik na mga robot na robot.[kailangan ng sanggunian] Ang mga robot na may complementative (cobot) na gumaganang kasama ng mga tao ay nakikinabang sa nabawasang inertia, kaya mas ligtas ang mga ito kapag may banggaan. Sa mga robot na may mabigat na packload, bawat kilogramo na inaahit sa braso ay nagpapahintulot sa mas maraming sahod na magamit para sa aktuwal na trabaho. Ang mga benepisyong ito ay nagpapaliwanag kung bakit naging isang estratehikong priyoridad ang mga materyal na pagbabago para sa mga tagasuplay ng awtomasyon.

Carbon Detrovid Composites: Ang Bagong Pamantayan para sa High-Performance Fromes

Ang hibla ng Carbon ay nagpatibay ng mga polymer (CFRP) ay lumitaw bilang ang nangungunang alternatibo sa metal sa magaang na mga frame ng robot. Sa pamamagitan ng isang meanth-to-weight ratio ng halos limang beses kaysa sa bakal at dalawang beses ng aluminyo, ang carbon fiber ay pumapayag sa mga designer na lumikha ng matigas, pagyanig-pinsalang mga istraktura na lubhang mas magaan. Sa isang tipikal na industriyal na anim-axis robot, ang pagpapalit ng aluminyo na survide ng isang carbon fiber katumbas ay maaaring mabawasan ng 40-50% habang pinananatili o kahit na mas pinabubuti ang paninigas.

Ang Paggawa ng Manufacturing ay Nagpapasulong sa Pag - aampon sa Pagmamaneho

Ang maagang pag-aampon ng carbon fiber sa robotics ay limitado sa mataas na materyal na gastos at mabagal na mga paraan ng pag-imbento tulad ng pag-eere ng hand standing at autoclave paglunas. sa ngayon, ang automated fiber placement (AFP) at respektibong paglipat ay nagbawas ng mga oras ng produksiyon (RTM) at gastos sa halaga. Ang mga pre-imparated unidirectional tape at mga hinabing tela ay makukuha na ngayon na may hindi nagbabagong katangiang mekanikal na angkop para sa serial production. Ang mga gumagawa ng FANUC at ABB ay nagsimulang mag-up AutoC. Ang mga producepscripto ay nag-compostures ay nag-C. Ang mga producto ay nagsimulang mag-CORCORCORCORCORCORCORCORC.

Praktikal na mga Pag - iingat

Ang hibla ng karbon ay hindi isang drop-in replacement para sa metal. Ang mga designer ay dapat na magsanhi ng anasotropikong mga katangian ⁇ istrength ay magkakaiba depende sa fiber oryential. ang mga coin interface ay nangangailangan ng mga metal na inklusibo o hybrid bond upang maiwasan ang pagduro sa ilalim ng mga karga. Ang mga marmal expansion na mga pagkakaiba sa pagitan ng carbon at metal na mga bahagi ay maaaring magdulot ng mga isyu sa mataas na precision application application. Sa kabila ng mga hamon na ito, ang mga pag-unlad na ito ay nakapipilit na nakaka-s na ang karamihan sa mga bagong mga papel na robot ay sapat na kinabibilangan ng mga bahagi.

[[[[T: [Composites World: Carbon Robot in Robotics

Aramid na mga Hibla (Kevlar, Nomex) Para sa Impact na Pagtutol

Bagaman ang hibla ng karbon ay nakahihigit sa paninigas, ang mga hiblang aramid gaya ng Kevlar ay nagdudulot ng pambihirang pagiging matibay sa mga frame ng robot. ang mga Kevlarifics mataas na tenile na lakas at sipsip ng enerhiya ay gumagawa ritong angkop para sa mga bahagi na maaaring makaranas ng mga pagbangga o mataas na cyclic loads na feel tulad ng mga end-evolutor mount, pabahay ng galang-loob, at protektibong mga lambong. sa mga magkasanib na robot, ang mga aramid-reinforced ist na istraktura ay maaaring makayanan ang mga aksidenteng banggaan nang walang pinsala, pagpapabuti ng mga rating pangkaligtasan.

Mga Parungkod: Pinagsasama ang Pinakamainam sa Kapuwa

Maraming mga advanced frames ngayon ay gumagamit ng hybrid laminets na nagdurulot ng carbon fiber sa pamamagitan ng aramid o mga fiber ng salamin. Halimbawa, ang isang carbon fiber arm tube ay maaaring may panloob na layer ng Kevlar upang labanan ang crack propagation, habang ang mga panlabas na carbon fiber ay nagbibigay ng pagbaluktot ng paninigas. Ang mga hybrid na ito ay ginagamit sa mga robot para sa pagpoproseso ng pagkain at parmasyutika, kung saan ang kemikal na resistan at pagiging matigas ay kasinghalaga ng mga ipon ng timbang.

[[[[T: DuPont Kevlar Industrial Robotics applications

Mga "Chile Matrix Composite " at mga Alloy ng Magnesium

Hindi lahat ng magagaang na materyales ay polymers. Metal maternity mga elemento (MMCs) tulad ng aluminyong pinatibay ng mga particle ng silicon carbide ay nag-aalok ng paninigas na maihahambing sa bakal sa isang-tird ang bigat. Ang mga materyales na ito ay ginagamit na sa aerospace at ngayon ay nahahanap ang mga aplikasyon sa mataas-speed robot na mga armas kung saan ang thermal conductivity at nagsusuot ng resistance ay kritikal. Ang mga alloy ng Magnesium, bagaman hindi gaanong karaniwan, ay nagbibigay ng pinakamababang densidad ng mga metal na istrobiobiobicale urbanastrcanastual na mga 35% lightsonantyd fenders o fenders na analogantyd featile ay sinusuri sa featriesa sa featrietyd na analypwerd na analypwers.

Ang Karagdagang Paggawa ay Nagbubukas ng Bagong Disenyong Kalayaan

3D na paglilimbag ng titanium, aluminyo, o polymer elementos ay nagpapangyari sa mga lattice na imposibleng ihulma o ma - machine. Ang mga bahaging robot frame ay maaaring maging mahusay na totalolohikal upang ilagay lamang ang materyal kung saan ang mga karga ay pinakamataas, na nakakamit ang pagbabawas ng timbang ng 30–50% kung ihahambing sa karaniwang paggagaya.Ang mga kompanya tulad nina Roboze at Markforged ay gumagawa ng patuloy na carbon fiber-reinforced na mga bahagi ng nylon na karibal ng aluminyo sa lakas ngunit hindi gaanong mabigat.

Mga Pakinabang ng Masalimuot na mga Materyales sa Industriyal na Automasyon

  • [[Talaksan] Ang reversion movement mass[ – Tuwirang nagsasalin sa mas mataas na bilis at mas maikling oras ng siklo. Ang 10 kg pagbawas sa masa ng braso ay maaaring magbawas ng paggamit ng enerhiya kada siklo ng 20% o higit pa.
  • [1] [3] Ang mga passyload-to-weight ratio – Ang mga Robot ay maaaring magdala ng mas mabigat na mga passs na may kaugnayan sa kanilang sariling timbang, na lumalawak ang mga posibilidad ng application sa loob ng parehong footprint.
  • Ang pagkonsumo ng kuryente ng Llower – Ang mga balangkas ng Lighter ay nangangailangan ng mas maliit na mga motor at mga drive, pagbabawas ng pinakamataas na pangangailangang elektrikal at mga gastos sa pagpapatakbo.
  • [1] Pinatunayan ang dynamic performance[ – Stiffer, mas magaan na mga frames ay nakababawas ng mga pagyanig at labis na bolyum, na nakapagdurulot ng mas mahigpit na posisyonal na katumpakan sa mas mataas na bilis.
  • Ang koordinasyon at pagkapagod resistance – Mga komposito at alloy tulad ng magnesium ay hindi kinakalawang, kaya't ito ay angkop para sa mga kapaligirang dishdown sa pagkain at pagpoproseso ng kemikal.

Mga Hamong Napapaharap sa Pag - aampon

Halaga at Kakayahang Mag - isip

Sa kabila ng pagbaba ng presyo, ang carbon fiber prepreg ay nagkakahalaga pa rin ng humigit-kumulang 10-20 beses na higit kada kilo kaysa sa bakal. para sa mga gumagawa ng high-volume robot, ang preprecturing na iyon ay nagdaragdag. Ang paggamit para sa elementong paghuhubog ay magastos din, at ang mga oras ng siklo ay mas mahaba kaysa sa pagpasa o paghulma ng metal. Ang break-eveult ay kadalasang dumarating lamang para sa mga high-produce application application na kung saan ang mga pakinabang na offset na materyal.

Sumali at Magkumpuni

Ang pagsasama ng mga sangkap ay hindi maaaring pagdikitin na parang mga metal, ang pagdikit sa mga pandikit, mekanikal na mga pangkabit na may pag - iingat, o labis na pag - iinit ng hybrid. Ang pagkukumpuni ng nasirang mga balangkas na elemento ay mas masalimuot kaysa sa pag - aalis ng isang bakal na crackisenyado ay kadalasang nangangahulugan na ang bahagi ay dapat na lubusang palitan.

Pagreresiklo at Pagpipigil

Ang mga elementong termoset ay mahirap iresiklo, at ang produksiyon ng hibla ng karbon ay may mataas na carbon footprint. Habang ang recycle ay sumusulong, maraming mga mamimiling industriyal ay nangangailangan ngayon ng mga pagtasa ng buhay-siklo bago gawin ang mga bagong materyales.Ang mga alloy ng Magnesium, sa kabilang dako, ay mataas na recyclicable at maaaring gawin na may mas mababang emisyon kaysa aluminyo.

[[[[T: IFM Technology Brief: Lightweight Materials in Robotics

Hinaharap: Patungo sa Monocoque at Hybrid Frames

Sa darating na dekada, makikita ang isang pagbubuo ng mga materyales, sa halip na isang materyales na ⁇ ic ⁇ , ang mga tagagawa ay mag-aampon ng hybrid na konstruksiyon: carbon fiber para sa mga pangunahing load course, aramid para sa mga sonang pagbangga, metal na mga complex na elemento para sa mga high-wear joint, at adminitive-manufactured brackets na tamang-angkop para sa timbang. Monocoque (isang-pie-pie-pile shell) na mga disenyo na gawa sa kabuuang elemento ay lumilitaw na sa makabagong mga modelo ng pananaliksik sa MIT at German Aerospace Center (L).

Mga Sensor Integration at mga Smart Structure

Ang mga naka-embed na fiber-optic sensor at mga nakalimbag na electronics sa loob ng mga elementong frame ay maaaring magresulta sa mga self-monitoring robot na nakadetek ng stress, pagod, o pinsala sa tunay na panahon. Ang ⁇ structural health monitoring ⁇ ay makababawas sa hindi isinaplanong downtime at pumapayag sa regulatorasyon. aktibidad na carbon fibers mismo ay magagamit bilang strain, na ang frame ay nagiging isang elementong sensing.

Habang patuloy na nagtutulak ang awtomasyon sa maliliit na-batch na paggawa at logistics, ang kakayahan na mag-implementado ng mabilis, magaang na mga robot ay magiging isang kakompetensiyang iba-ibaior.C mga kompanya na namumuhunan sa mga makabagong materyales na balangkas sa ngayon ay mas magiging nakaposisyon upang matugunan ang mga pangangailangan ng mga bukas na recruities smart elebrity works.

Pagsasaayos

Ang paglipat mula sa metal tungo sa mga advance na elemento sa mga robot frames ay hindi malayong property feet ngayon. Carbon fiber, aramids, magnesium alloys, at hybrid 3D-printed parts ay nagpapangyari sa mga robot na mas mabilis, mas mahusay, at mas tiyak higit kailanman. Habang ang mga gastos at mga hamon sa paggawa ay nananatili, ang patuloy na mga pagsulong sa mga materyal na agham at teknolohiya sa produksiyon ay patuloy na nakapagpapababa ng mga hadlang. para sa mga inhinyero at automasyon manager, ang pag-unawa sa mga materyales na ito ay hindi na opsyonal; ito ay isang pangunahing kompetensiya para sa susunod na pagdidisenyo ng industriyal na teknolohiya ng automasyon.

[[[[T: Robottics Business Review: Lightweight Materials Trend Report

[[[[T: [Dilar: Overview of Robot Frame Materials