Unternehmen A ist ein Hersteller von Industrieausrüstung, der für die Entwicklung und Herstellung von Industrierobotern bekannt ist. Die verarbeitende Industrie war in den letzten Jahren einem harten Kosten- und Qualitätswettbewerb ausgesetzt und es besteht ein dringender Bedarf, die Effizienz der Produktionslinien weiter zu verbessern. Unternehmen A war keine Ausnahme; die Anforderungen der Benutzer an die Leistung von Industrierobotern stiegen von Tag zu Tag und setzten die Entwickler stark unter Druck.
Dies sagt der Leiter der Gruppe Y der Designgruppe der Entwicklungsabteilung von Unternehmen A.
„Sechsachsige Roboter mit vertikalen Gelenken, deren Struktur einem menschlichen Arm ähnelt, werden häufig zusammen mit Robotern mit horizontalen Gelenken (SCARA) als die rationalsten Geräte zur Ausführung von Aufgaben anstelle von Menschen eingesetzt. Ich war jedoch an der Entwicklung und Herstellung beteiligt.“ Es gibt immer mehr Fälle, in denen Benutzer, die einen größeren Wettbewerbsvorteil anstreben, weitere Verbesserungen in Bezug auf Geschwindigkeit, Kompaktheit und Schlankheit fordern. Ehrlich gesagt glaube ich nicht, dass Verbesserungen vorgenommen werden können. Ich hatte das Gefühl, nicht weiterzukommen .“
Darüber hinaus erschwerte die Notwendigkeit, die Zykluszeit zu verkürzen, was eine wichtige Voraussetzung für die Steigerung der Effizienz von Produktionslinien ist, die Entwicklung. Um die Geschwindigkeit des Roboterbetriebs zu erhöhen, ist ein Motor mit hoher Leistung erforderlich, Hochleistungsmotoren haben jedoch im Allgemeinen eine große Masse. Bei Verwendung in einem Handgelenkmechanismus erhöht sich das auf Grundachsen wie die Hauptkörperrotationsachse ausgeübte Trägheitsmoment, die Geschwindigkeit erhöht sich jedoch nicht. Durch die Vergrößerung des Motors für die Drehachse der Haupteinheit vergrößert sich die Installationsfläche, so dass eine kleinere Größe nicht möglich ist. Darüber hinaus führt der Arm mit zunehmender Geschwindigkeit Kurven stärker aus, und um die Genauigkeit der Flugbahn aufrechtzuerhalten, muss die Geschwindigkeit verringert werden. Kann es auf diese Geschwindigkeitsänderung reagieren?
Was Herrn Y noch mehr störte, war die Verkürzung der Eingewöhnungszeit. Wenn die Geschwindigkeit erhöht wird, ist es wahrscheinlich, dass Vibrationen an der Spitze des Arms auftreten, der eine geringe Steifigkeit aufweist. Selbst wenn der Motor stoppt, bedeutet das nicht unbedingt, dass der Endeffektor, bei dem es sich um das Handteil handelt, gestoppt ist. Wir wussten, dass die Reduzierung dieser Vibrationen ein wesentlicher Faktor für die Verkürzung der Zykluszeit war. Allerdings „haben wir die gesamte Struktur überprüft, um die Belastung des Steuerungssystems so weit wie möglich zu reduzieren, aber mit dem aktuellen Steuerungssystem konnten wir die Vibrationen nicht weiter unterdrücken.“ (Herr Y)
Die allgemeine Meinung der Entwicklungsmitarbeiter war, dass es mit dem aktuellen Steuerungssystem schwierig sein würde, Benutzerwünsche weiterhin zu erfüllen. Herr Y saß jedoch nicht nur untätig da. Wir wollen auf Nutzerwünsche eingehen, indem wir etwas grundlegend überprüfen. Als Ingenieur war das mein wahres Gefühl.
Der Wendepunkt für Herrn Y kam, als er mit einem Vertriebsmitarbeiter von SANYO DENKI CO., LTD. sprach, der ihm von einem befreundeten Ingenieur vorgestellt wurde. Ich war sehr an der Information interessiert, dass „wir erfolgreich den kleinsten* Servomotor der Branche entwickelt haben, der 30 % kleiner ist als herkömmliche Produkte.“ Herr Y begann sofort mit dem Testen mit einer Demomaschine und konzentrierte sich auf die verschiedenen Vibrationsdämpfungssteuerungstechnologien, die in diesem Servosystem enthalten sind.
*Stand September 2006. Laut unserer Recherche.
„Obwohl er 30 % kleiner als herkömmliche Produkte ist, wurden sowohl das momentane maximale Drehmoment als auch die maximale Drehzahl verbessert. Es war perfekt für unseren Roboter. Da das Gewicht des Roboters tatsächlich reduziert ist, ist es möglich, die Struktur von grundlegend zu überprüfen.“ den Roboter, wodurch es möglich wird, ihn kleiner und schlanker zu machen. Ich habe große Hoffnungen in die Möglichkeit, die Leistung des Roboters zu verbessern, die ein Plateau erreicht hat.
Darüber hinaus wurde der hochauflösende Encoder von herkömmlichen 13 Bit (8.192 Teilungen) auf 17 Bit (131.072 Teilungen) verbessert, was die Erkennung kleinster Positionsabweichungen im Stoppzustand ermöglicht und voraussichtlich die Trajektoriengenauigkeit und Positionswiederholbarkeit erheblich verbessern wird . Das war auch ein wichtiger Punkt.
Das nächste, was Herr Y überprüfte, war die Verkürzung der Einschwingzeit. In diesem Zusammenhang sind Servoverstärker mit fortschrittlichen Vibrationsunterdrückungsfunktionen ausgestattet, wie z. B. einer „Feedforward-Vibrationsunterdrückungssteuerung“, die Vibrationen an der Spitze des Arms effektiv unterdrückt, und einem „Störungsbeobachter“, der den Einfluss anderer Achsen minimieren kann war dort.
Dieses Servosystem, das fortschrittliche Algorithmen verwendet, ist hinsichtlich der Geschwindigkeit perfekt und hat es geschafft, die Einschwingzeit für die Positionierung zu halbieren. Auf diese Weise wurde der Weg geebnet, die eng miteinander verknüpften Eigenschaften Kompaktheit und hohe Geschwindigkeit zu erreichen und die Zykluszeiten zu verkürzen.
„Wir haben vorhergesagt, dass sich die Installationsfläche aufgrund des erhöhten Drehmoments zwangsläufig vergrößern würde, aber wir waren überrascht, dass wir die Armstruktur überprüfen und den gesamten Roboter kompakter machen konnten. Zusätzlich zur höheren Geschwindigkeit können wir die Vibrationsdämpfung verbessern.“ Dadurch können wir den Synergieeffekt erzielen, die Produktionseffizienz des Roboters zu maximieren und seinen Platzbedarf zu reduzieren.“ (Herr Y)
Nachdem Herr Y dies gründlich überprüft hatte, begann er versuchsweise mit der Entwicklung eines neuen 6-Achsen-Vertikalgelenkroboters unter Verwendung dieses „AC-Servosysteme SANMOTION R“. Dadurch ist es uns gelungen, einen Maschinenprototyp zu erstellen, der die Bedürfnisse der Benutzer vollständig erfüllt.
Die Entwicklung von Servomotoren hat wesentlich zur Verbesserung der Leistung von Robotern beigetragen. Abschließend kommt Herr Y zu folgendem Schluss:
„Produktionsstandorte sind in den letzten Jahren extrem vielfältig und komplex geworden, und ich glaube, dass Industrieroboter in Zukunft ihre Genauigkeit und Leistung noch weiter verbessern müssen. Dieser Versuch ist ein Schritt, der den Bedürfnissen der Anwender sehr entgegenkommt. Wir sind derzeit dabei.“ Wir definieren schnell die Anforderungen für die Massenproduktion der Zukunft.“
In der Fertigungsindustrie, in der sich die Umwelt schnell verändert, ist dies ein gutes Beispiel für die Erweiterung der Möglichkeiten von Industrierobotern durch die Lösung des wichtigsten Problems der Verbesserung der Effizienz der Produktionslinie.
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