機械手臂之選用

機械手臂之選用
 
機械手臂是具有模仿人類手臂功能並可完成各種作業的自動控制設備,這種機器人系統有多關節連結並節允許在平面或三度空間進行運動或使用線性位移移動。構造上由(1)機械主體、(2)伺服馬達、(3)各式搭配感應器、(4)控制器所組成,且寫程式以控制機械手臂的動作,並在前端加裝各式應用項目,例如夾爪、焊槍、點膠槍、研磨工具等等,以反覆完成設定的動作。
 
有關於機械手臂本身更多詳細的知識,網路上已有許多相關的課程與教材,本文將就一個應用端的角度來看待如何挑選一隻適合工作的機械手臂。
 
首先第一個問題是:你需要機械手臂嗎?
就工業自動化的角度而己,在一樣效果的標準之下,最低成本的方案,通常就是客戶的最佳方案。所以如果只有平面的料件移載,那我們會建議你選擇一個XY平台,外加一個上下移動的氣缸或步進馬達來夾取東西。換句話說,第一關就是你所需要自由度若只有4軸以下,那選擇簡單的XYZ平台,外加1、2軸來使用是比較好的方案。反過來說,若您所需要的動作在3D空間裡十分複雜,那您就比較適合使用六軸機械手臂來做。
 
但是在市場上叫機械手臂的,不一定都是六軸機械手臂,常見的型式如下:
(1) 六軸機械手臂
(2) 連桿式機械手臂DELTA Robot (三軸~五軸都有)
(3) 水平多關節四軸SCARA
(4)  XYZ三軸機械手
 
第二個問題就是:那一種型式的機械手臂適合您?
六軸機械手臂的應用最為廣泛,各類金屬加工、搬運、組裝、焊接、點膠、研磨等等都可使用,而敝司布斯特機械的特長就是在於整合機械手臂於研磨加工,這是十分適合使用機械手臂工作的製程。而SCARA則常用在電子產業重量較輕的電子元件移載。Delta Robot則常用於包裝、食品等需要快速移動的動作需要,主要是因為它的慣量小,移動速度快。而XYZ三軸則常用於射出機的取料以及各式自動化設備的移載,型式簡單,成本低廉。
 
第三,決定了類型之後,客戶可以依應用的內容提出最重要的三個資訊:
(1)行程:從最小的 600mm左右,直到 3 m的手臂都有,但能做這麼長的廠商並不多
(2)負載:從3kg~450kg都有
(3)重覆精度:以IRB 2600為例,大約在0.04mm左右,但加上負載之後的變化才是重點
 
以研磨拋光為例,客戶待研磨的工件大小、重量、與所需精度就是選擇機械手臂的首先考量要點,也是系統整合商專業服務的開始,系統整合商要依照自動化的可行性,整體考量機械手臂的應用方式。工具、工件、上下料、製程策略等等。相對於其它應用,例如移載料,必定是拿取工件上下料;焊接必定是拿焊槍工具移動至需焊接工件,機械手臂研磨拋光則有更多考量的要點在內。
 
 
 
第四,買了手臂之後,才是系整商服務的開始!
當系統整合商開始就設備系統設計時,其它相關的需求就需要被提及,以利設計時的考量,包括工件材料(防爆需求)、防塵防水 (IP等級),安裝方式、電源、工具選用、自動化上下料周邊、集塵、圍籬、控制系統…等等。
 
結論:研磨拋光的自動化,雖然不一定要使用機械手臂,但因為研磨多為複雜曲面、曲線,所以以高彈性的六軸機械手臂來輔助是十分合適的方案。