Al giorno d'oggi, i robot sembrano essere ovunque, nei film, negli aeroporti, nella produzione di cibo e persino nelle fabbriche che producono altri robot. I robot hanno molte funzioni e usi diversi e, poiché la loro produzione diventa più semplice ed economica, stanno diventando sempre più comuni nel settore. Con l'aumento della domanda di robotica, i produttori di robot devono tenere il passo e un metodo di base per produrre parti di robot è la lavorazione CNC. Questo articolo imparerà di più sulle parti standard dei robot e sul motivo per cui la lavorazione CNC è così importante per la produzione di robot.
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Innanzitutto, la lavorazione CNC può produrre parti con tempi di consegna estremamente rapidi. Quasi dopo aver preparato il modello 3D, puoi iniziare a utilizzare le macchine CNC per realizzare i componenti. Ciò consente una rapida iterazione dei prototipi e la consegna rapida di parti robotizzate personalizzate per applicazioni professionali.
Un altro vantaggio della lavorazione CNC è che può produrre con precisione parti che soddisfano le specifiche. Questa precisione di produzione è particolarmente importante per la robotica, perché la precisione dimensionale è la chiave per la produzione di robot ad alte prestazioni. La lavorazione CNC di precisione può mantenere le tolleranze entro +/- 0,0002 pollici e questa parte consente al robot di eseguire movimenti precisi e ripetibili.
La finitura superficiale è un altro motivo per utilizzare la lavorazione CNC per produrre parti robotiche. Le parti interagenti devono avere un basso attrito. La lavorazione CNC di precisione può produrre parti con una rugosità superficiale fino a Ra 0.8μm o anche inferiore dopo operazioni di finitura come la lucidatura. Al contrario, la pressofusione (prima di qualsiasi finitura) produce solitamente una rugosità superficiale prossima a 5μm. La stampa 3D in metallo produrrà una finitura superficiale più ruvida.
Infine, il tipo di materiale utilizzato dal robot è il materiale ideale per la lavorazione CNC. I robot devono essere in grado di spostare e sollevare oggetti in modo costante e hanno bisogno di materiali resistenti e duri. Queste proprietà necessarie si ottengono meglio elaborando determinati metalli e plastiche. Inoltre, i robot vengono spesso utilizzati per la produzione personalizzata o in piccoli lotti, il che rende la lavorazione CNC una scelta naturale per le parti dei robot.
Tipi di parti del robot prodotte mediante lavorazione CNC
Con così tante funzioni possibili, si sono evoluti molti tipi diversi di robot. Esistono diversi tipi principali di robot comunemente usati. Il singolo braccio di un robot articolato ha più articolazioni, che molte persone hanno visto. C'è anche un robot SCARA (Selective Compliance Articuled Robot Arm), che può spostare oggetti tra due piani paralleli. SCARA ha un'elevata rigidità verticale perché il loro movimento è orizzontale. Gli snodi del robot Delta si trovano nella parte inferiore, il che mantiene le braccia leggere e in grado di muoversi rapidamente. Infine, i robot gantry o cartesiani hanno attuatori lineari che si muovono di 90 gradi l'uno rispetto all'altro. Ciascuno di questi robot ha una struttura diversa e applicazioni diverse, ma di solito ci sono cinque componenti principali che compongono il robot.
Ci sono principalmente diversi tipi di robot comunemente usati. Il singolo braccio di un robot articolato ha più articolazioni, che molte persone hanno visto. C'è anche un robot SCARA (Selective Compliant Joint Robot Arm) che può spostare oggetti tra due piani paralleli. SCARA ha un'elevata rigidità verticale perché il loro movimento è orizzontale. Gli snodi del robot delta si trovano sulla base, che mantiene le braccia leggere e in grado di muoversi velocemente. Infine, i robot gantry o cartesiani hanno attuatori lineari che si muovono di 90 gradi l'uno rispetto all'altro. Ciascuno di questi robot ha una struttura diversa e applicazioni diverse, ma di solito ha 5 componenti principali:
1. Braccio robotico
I bracci robotici sono molto diversi per forma e funzione, quindi vengono utilizzate molte parti diverse. Tuttavia, hanno una cosa in comune, ovvero possono spostare o manipolare oggetti: questo non è diverso da un braccio umano! Le diverse parti del braccio del robot prendono persino il nome dalle nostre parti: le articolazioni della spalla, del gomito e del polso ruotano e controllano il movimento di ciascuna parte.
2. Effetto finale
L'effettore finale è un accessorio fissato all'estremità del braccio del robot. L'end effector consente di personalizzare le funzioni del robot in base alle diverse operazioni senza dover costruire un robot nuovo di zecca. Possono essere pinze, pinze, aspirapolvere o ventose. Questi effettori finali sono solitamente parti lavorate a CNC in metallo (solitamente alluminio). Uno dei componenti è collegato in modo permanente all'estremità del braccio del robot. L'effettiva pinza, ventosa o altro effettore finale è abbinato a questo gruppo in modo che possa essere controllato dal braccio del robot. Questa configurazione con due diversi componenti semplifica la sostituzione di diversi end effector, in modo che il robot possa essere adattato a diverse applicazioni. Puoi vederlo nell'immagine qui sotto. Il disco inferiore sarà imbullonato al braccio del robot, consentendo di collegare il tubo che aziona la ventosa al dispositivo di alimentazione dell'aria del robot. I dischi superiore e inferiore sono esempi di parti lavorate a CNC.
(L'effettore finale coinvolge molte parti di lavorazione CNC)
3. Motore
Ogni robot ha bisogno di un motore per guidare il movimento delle braccia e delle articolazioni. Il motore stesso ha molte parti mobili, molte delle quali possono essere lavorate da CNC. In generale, il motore utilizza una sorta di alloggiamento lavorato come fonte di alimentazione e una staffa lavorata che lo collega al braccio robotico. Anche i cuscinetti e gli alberi sono generalmente lavorati a CNC. L'albero può essere lavorato su un tornio per ridurre il diametro, oppure può essere lavorato su una fresatrice per aggiungere caratteristiche come chiavi o scanalature. Infine, la fresatura, l'elettroerosione o la dentatura a creatore possono essere utilizzate per trasferire il movimento del motore alle articolazioni del robot o ad altri ingranaggi.
4. Controllore
Il controller è fondamentalmente il cervello del robot, che controlla il movimento preciso del robot. Come computer del robot, accetta l'input del sensore e modifica il programma che controlla l'output. Ciò richiede un circuito stampato (PCB) per ospitare i componenti elettronici. Prima di aggiungere componenti elettronici, il PCB può essere lavorato a CNC per ottenere le dimensioni e la forma richieste.
5. Sensore
Come accennato in precedenza, il sensore riceve informazioni sull'ambiente circostante del robot e le restituisce al controller del robot. Il sensore necessita anche di un PCB, che può essere elaborato dal CNC. A volte, questi sensori sono installati anche in alloggiamenti lavorati a CNC.
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Sebbene non faccia parte del robot stesso, la maggior parte delle operazioni del robot richiede dispositivi personalizzati e dispositivi fissi. Quando il robot sta lavorando sulla parte, potrebbe essere necessario un dispositivo per riparare la parte. È inoltre possibile utilizzare i dispositivi per posizionare con precisione le parti, che di solito sono necessarie ai robot per prelevare o posare le parti. Poiché di solito sono parti personalizzate una tantum, la lavorazione CNC è molto adatta per i dispositivi.
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