• 产品分类导航
  • 台湾群基电火花机(Lead)
  • 台湾群基切削中心(Lead)
  • 轮胎模具电火花机(Lead)
  • 塞维斯伺服中走丝(Lead)
  • 台湾建德平面磨床(KENT)
  • 台湾建德龙门磨床(KENT)
  • 台湾建德炮塔铣床(KENT)
  • 台湾宇青平面磨床(SEEDTEC)
  • 台湾旭正炮塔铣床(TOP ONE)
  • 台湾百德加工中心(QUASER)
  • 日本沙迪克慢走丝(Sodick)
  • 日本沙迪克火花机(Sodick)
  • 台湾东台加工中心(Tongtai)
  • 台湾东台钻攻中心(Tongtai)
  • 东台卧式加工中心(Tongtai)
  • 东台五轴加工中心(Tongtai)
  • 站内搜索
因应市场需求机器手臂技术快速精进

机器手臂技术

因应市场需求机器手臂技术快速精进(机器手臂技术

近年来开始有大厂推出双臂机器人,透过两只机器手臂的同动大幅提升灵活性与效能。

在人力成本快速攀升与智慧制造概念的抬头下,工业机器手臂逐渐成为制造系统的重要设备,尤其是近年来汽车与电子产品等两大主要应用市场的快速成长,更让机器手臂的发展呈现一片荣景。

自动化技术在制造系统早期的主要导入动机,是为了解决人力无力与不愿从事的工作,也就是日语所谓的肮脏、辛苦、危险等3K产业,机器手臂也是如此,不过随着外围技术提升与智慧化概念的导入,机器手臂在产线中不再只被要求进行上述简单任务,在与压力感测器、机器视觉与AI的整合后,机器手臂加入了人体中的触觉、眼睛与大脑等判断能力,将可从事更复杂、更具弹性的制程动作。

从架构面来看目前应用较多的是Delta、SCARA、垂直式关节型等3种类型工业机器手臂,这3种机器手臂的构造、特点都不同,在制造现场也各有应用。

Delta(并联式机器手臂)

Delta属于并联式机器手臂,其架构是在基座上设置3组马达,并以万向接头将之连接到移动台上,在机构中移动手臂的动作与移动台保持水平,由于采用平行多轴的运动模式,Delta的端点速度非常快,每秒可以进行多次抓取,不过其负重有其限制,多应用在轻量产品的制程,象是制药业的药丸分检或食品业的饼干分类等。

SCARA(选择顺应性装配机械手臂)

SCARA全名为Selective Compliance Articulated Robot Arm,中文全名是选择顺应性装配机械手臂,其架构为水平4轴,特点是在X与Y轴有顺应性,Z轴则有刚性,综合这两项设计,此类型手臂就具有选择顺应特性。

此外SCARA的两段式手臂为关节结构,可让手臂顺利进出狭窄空间,适合应用于特殊空间的制程或产品,主要应用产业包括消费性电子产品、电子电机、橡塑胶、包装、金属制品业等产业,应用范围则为移载、组装、包装、插件、点胶、检验等工作。

垂直式关节型机器手臂

垂直式关节型机器手臂是现在制造业的焦点,在各大工业展中都是重头戏。此类型机器人的自由度最高,其作动轨迹与角度也最大,轴数从3到7轴都有,目前以6轴应用较为普遍,分类方式则以负重区分,20kg以下为小型、20kg到60kg为中型、60kg到300kg为大型、300kg以上为重型。垂直型关节机器手臂也是最易与外围技术整合的类型,前面提到的机器视觉、压力感测器、AI等都可应用于此。

在技术整合方面机器视觉是目前整合度最高、应用最深,且在制程中已有实际使用的技术。现在未搭配视觉模块的机器手臂,其产线运作方式是与流水线配合,将工件放在固定的治具上,由机器手臂逐一夹取,这仍是现在产线的主要运作方式。

不过此方式一来弹性不足,由于所有的生产流程都已设定好,要换线生产必须大费周章重新设定,其次是需要治具成本,在过去少样多量的生产时代制程换线的频率不高,且因产品样式少,治具可被大量重复使用,均摊下来成本也不高,此一方式仍可接受,但现在的生产模式已然成为多量多样甚至是少量多样,在此情况下换线和治具的问题就被凸显出来,要解决此一问题,就必须整合机器手臂与机器视觉两种技术。

机器手臂与视觉的整合作法,是在手臂上方设置2部工业相机,用以判断工件的远近与位置,再将讯号传送至机器手臂,由手臂调整角度夹取工件,对制程管理者来说,此一方式可省去换线时间与治具成本。

从实务面来看单独运作和与机器视觉整合的机器手臂,两种做法各有优缺点,未整合视觉技术的方式虽然弹性不佳,不过其系统不需运算视觉数据,只需进行已设定的固定动作,因此速度可以非常快,应用视觉技术的机器手臂则刚好相反,虽具有高弹性,但是速度相对较慢,因此这两种作法的导入考量,就取决于制造商产线的需求。

除了与机器视觉技术的整合外,垂直式关节机器手臂近年来另一股趋势是变体设计,变体设计现在最受业界瞩目的是双臂机器人,过去机器手臂均为单臂运作,近年来开始有大型厂商推出整合两只手臂的双臂机器人,结合2只6轴或7轴的单臂,再加上机体本身的旋转轴,号称为13或15轴机器手臂。

这种双臂机器人与2只单臂共同运作的最大差异在于整合性,双臂机器人在处理单一工件时,必须双臂同动才能产生效益,而在一般的制造系统中,2只单臂往往是各自负责当初设定的动作,例如锁螺丝,双臂机器人中的分夹螺丝与螺帽的两只手臂可以同时转动,两只单臂就往往会是1只固定,另1只转动,如此一来效率就有差。

对制造业者来说双臂机器人虽然灵活且具效率,但售价偏高,实际导入仍不多,设备供应商也深知此一状况,目前此一类型的产品策略,是类似汽车产业的未来车概念,除了用以展示该公司的技术层次,应用于双臂机器人的先进技术如AI、触觉感测等,也会转移到其他已实用的机种上。

相对于双臂机器是以技术展示为重点,另一种变体机器人则是以实用为目标,由于工业机器手臂的最终目的,是取代流水线上的作业人员,因此机械设备厂商纷纷聚焦此目标,设计出最适宜应用于流水线上的机器手臂。以Epson的折叠型机器手臂为例,此一手臂运作宽度仅有60公分,可以直接卡入流水线中,不必重新设计产线。

虽然机器手臂主要用于制程上的流水线上作业,不过多数业者均表示,并非此设备的导入并非用来取代人力,而是以此进行专业分工,让机器手臂从事高精准性、重复性的工作,原来的人员则提升负责更具价值的管理性事务,在工业4.0概念刚兴起时的关灯生产、无人工厂等作法,在实务上并不可行,要有效提升制造效率,人机共工仍是最佳方式。

因应市场需求机器手臂技术快速精进友情链接:钨钢放电机古川利彦庆鸿机电王武雄