Trijų ašių servo robotų rankų bandymo ir testavimo pagrindinių punktų vadovas

Būtina perskaityti prieš perkant: trijų ašių bandymų ir testavimo pagrindinių punktų vadovas Servo roboto rankas

Pramoninės automatizacijos bangoje, trijų ašių servo roboto rankos, Dėl didelio tikslumo ir stabilumo jie tapo pagrindine elektronikos gamybos, automobilių dalių, maisto pakuočių ir kitų sričių įranga. Tačiau rinkoje esant tiek daug produktų, sunku nustatyti, ar įrenginys tinka jūsų gamybos poreikiams, remiantis vien duomenų lapais. Prieš pirkimą atliekami bandymai ir testavimas yra labai svarbūs žingsniai siekiant sumažinti investavimo riziką ir užtikrinti efektyvų veikimą. Šiame straipsnyje bus analizuojami pagrindiniai trijų ašių servo robotų rankų bandymo ir testavimo aspektai iš keturių perspektyvų: pasirengimas bandymui, pagrindinis našumo bandymas, saugos patikrinimas ir suderinamumo vertinimas, siekiant padėti pirkėjams tiksliai pasirinkti įrangą, atitinkančią jų lūkesčius.

I. Prieš teismą: trys pagrindiniai pasiruošimai efektyvesniam testavimui

Bandomasis testavimas nėra vien tik „įrangos gavimas ir jos įjungimas“. Kruopštus išankstinis pasiruošimas gali padėti išvengti nukrypimų nuo testavimo krypties ir padidinti rezultatų vertę. Rekomenduojame pradėti nuo šių trijų aspektų:

1. Paaiškinkite testo tikslus ir jų suderinamumą su scenarijumi.

Pirmiausia, aiškiai apibrėžkite testavimo tikslus, atsižvelgdami į savo gamybos poreikius. Pavyzdžiui:
Jei įrenginys naudojamas elektroninių komponentų surinkimui, sutelkite dėmesį į „pakartojamumo“ ir „judesio sklandumo“ bandymus;
Jei jis naudojamas sunkiems daiktams (pvz., dalims, sveriančioms daugiau nei 5 kg) kelti, atkreipkite dėmesį į „keliamąją galią“ ir „servo variklio sukimo momento stabilumą“;
Jei jis bus integruotas į esamą gamybos liniją, taip pat būtina iš anksto patvirtinti „įrenginio dydžio“, „tvirtinimo sąsajos“ ir dirbtuvių išdėstymo suderinamumą.

Rekomenduojama sudaryti „Bandymų reikalavimų sąrašą“ ir aiškiai apibrėžti kiekvieno bandymo elemento „kvalifikacijos kriterijus“ (pvz., pakartojamumas turi būti ≤±0,02 mm), kad vėliau būtų išvengta šališkų sprendimų dėl subjektyvaus vertinimo.

2. Paruoškite tinkamą testavimo aplinką ir įrankius

Trijų ašių servo roboto rankos veikimui didelę įtaką daro aplinka, todėl bandymo aplinka turėtų kuo tiksliau imituoti realius gamybos scenarijus:

Erdvės reikalavimai: Numatykite pakankamą „saugią eigą“ įrenginio judėjimui (žr. ašies eigos duomenis įrenginio duomenų lape, pvz., 300 mm X ašiai, 200 mm Y ašiai ir 150 mm Z ašiai, ir palikite papildomą 10–20 % buferinę erdvę).

Maitinimo ir oro šaltinis: Įsitikinkite, kad maitinimo įtampa (pvz., AC 220V/380V) ir oro slėgis (pvz., 0,5–0,7 MPa) atitinka įrenginio reikalavimus, kad būtų išvengta servovariklio gedimų dėl įtampos nestabilumo.

Bandymo įrankiai: paruoškite didelio tikslumo matavimo įrangą (pvz., mikrometrą, lazerinį interferometrą), apkrovos modeliavimo įrankius (pvz., atitinkamo svorio metalinius blokus) ir duomenų registravimo formą (bandymo duomenims ir nukrypimams nuo normos registruoti).

3. Išsiaiškinkite testavimo palaikymo detales su tiekėju.

Siekiant užtikrinti sklandų testavimą, iš anksto informuokite tiekėją apie šiuos dalykus:

Ar bus teikiamos techninės konsultacijos vietoje, siekiant išvengti įrangos pažeidimų dėl netinkamo naudojimo;

Ar leidžiama testuoti pritaikytas programas (pvz., imituoti gamyboje naudojamą „sugriebimo-perkėlimo-pastatymo“ ciklą);

Jei bandymo metu našumas neatitinka reikalavimų, ar teikiami parametrų koregavimai, ar įrangos prototipo pakeitimas.

II. Pagrindinis našumo testavimas: dėmesys penkiems pagrindiniams rodikliams, siekiant nustatyti įrangos tikslumą ir stabilumą

Trijų ašių servo roboto rankos pagrindinė vertė yra „didelis tikslumas“ ir „didelis stabilumas“. Testavimas sutelktas į šių penkių rodiklių patikrinimą. Kiekvieną testą reikėtų kartoti 3–5 kartus, o vidutinė vertė apskaičiuota siekiant sumažinti paklaidą.

1. Pakartojamumas: pramoninių pritaikymų „gyvybės ratas“

Pakartojamumas reiškia galinio efektoriaus (pvz., griebtuvo) padėties nuokrypį po to, kai įrenginys kelis kartus atlieka tą patį veiksmą. Tai yra pagrindinis rodiklis tokiose srityse kaip elektroninis surinkimas ir tikslusis suvirinimas.
Bandymo metodas:
Ant roboto rankos galo sumontuokite indikatorių ir sulygiuokite indikatoriaus zondą su fiksuotu atskaitos tašku (pvz., padėties nustatymo kaiščiu ant darbinio paviršiaus).
Parašykite programą, kuri leistų roboto rankai perkelti indikatorių į atskaitos tašką ir užfiksuoti jo rodmenis.
Pakartokite šį veiksmą penkis kartus ir apskaičiuokite skirtumą tarp didžiausio ir mažiausio rodmenų. Tai rodo pakartojamumą.
Kvalifikacijos kriterijai:
Bendrosios pramoninės klasės trijų ašių servo robotų rankoms reikalingas pakartojamumas ≤±0,05 mm, o tiksliosios klasės įrangai – ≤±0,02 mm pakartojamumas (priklausomai nuo jūsų gamybos poreikių, pavyzdžiui, mobiliojo telefono ekrano surinkimui reikalingas ≤±0,01 mm).
Pastaba: bandymo metu išjunkite „paklaidų kompensavimo“ funkciją (kai kuriuose įrenginiuose kompensacija įjungta pagal numatytuosius nustatymus, todėl tai gali paveikti tikrąjį tikslumą). Įsitikinkite, kad darbinis paviršius nevibruoja (grindyse naudokite vibraciją slopinančius kilimėlius).

2. Padėties nustatymo tikslumas: judesio trajektorijos tikslumo užtikrinimas

Padėties nustatymo tikslumas reiškia nuokrypį tarp faktinės galinio efektoriaus padėties ir užprogramuotos padėties, įrangai įvykdžius judesį, kuris turi įtakos gamybos proceso tęstinumui. Bandymo metodas:
Naudokite lazerinį interferometrą matavimo sistemai sukurti ir roboto rankos gale sumontuokite reflektorių.
Tolygiai pasirinkite 5–8 bandymo taškus X, Y ir Z ašių judėjimo diapazone (pvz., nuo 0 mm iki maksimalios X ašies eigos pasirinkite po tašką kas 50 mm).
Valdykite roboto ranką iki kiekvieno nustatyto taško, užregistruokite lazerinio interferometro rodomą faktinį padėties nuokrypį ir apskaičiuokite maksimalų nuokrypį visuose taškuose.

Kvalifikacijos kriterijai: padėties nustatymo tikslumas turi būti ≤ dvigubai didesnis už pakartojamumą (pvz., pakartojamumas ±0,02 mm, padėties nustatymo tikslumas ≤ ±0,04 mm), o nuokrypis turi būti stabilus (be staigių svyravimų).

3. Keliamoji galia: patikrinkite įrangos „keliamosios apkrovos ribą“

Keliamoji galia reiškia maksimalų svorį (įskaitant griebtuvo svorį), kurį roboto rankos galas gali atlaikyti esant vardiniam greičiui. Viršijus vardinę apkrovą, servovariklis gali perkaisti, sumažėti judėjimo greitis arba net sugadinti įrangą. Bandymo metodas:

Roboto rankos gale sumontuokite standartinį apkrovos tvirtinimo elementą (svoris palaipsniui didėja nuo 50 % iki 120 % vardinės apkrovos. Pavyzdžiui, jei vardinė apkrova yra 5 kg, bandymo svoriai yra 2,5 kg, 5 kg ir 6 kg).

Užprogramuokite roboto ranką atlikti „kėlimo + transliacijos“ ciklą nominaliu greičiu (žr. įrenginio duomenų lapą, pvz., maksimalus X ašies greitis – 500 mm/s) (kiekvienai apkrovai išbandykite 10 ciklų).

Stebėkite įrenginio veikimo būseną: ar nesumažėjo greitis, negirdėti neįprasto variklio triukšmo ar nėra pavojaus signalų (pvz., perkrovos).

Kvalifikacijos kriterijai:

Esant vardinei apkrovai, įrenginys neturi skleisti jokio neįprasto triukšmo ar signalų, o judėjimo greitis turi atitikti duomenų lape nurodytą greitį. Esant 110–120 % vardinės apkrovos, leidžiamas nedidelis greičio sumažėjimas (≤10 %), tačiau signalai ar išsijungimai neleidžiami.

4. Greitis ir pagreitis: įtaka gamybos efektyvumui

Greitis ir pagreitis tiesiogiai lemia roboto veikimo efektyvumą. Bandymai turėtų būti atliekami pagal gamybos ciklo reikalavimus, siekiant patikrinti, ar įrenginys gali pasiekti laukiamą efektyvumą.
Bandymo metodas:
Naudokite laikmatį, kad užfiksuotumėte laiką, per kurį robotas įveikia „atstumą nuo taško A iki taško B“ (žinomą atstumą, pvz., 200 mm judėjimą X ašimi), ir apskaičiuokite tikrąjį greitį (greitis = atstumas / laikas).
Patikrinkite roboto judėjimą esant skirtingam pagreičiui (pvz., padidindami pagreitį nuo 0,5 m/s² iki 1,5 m/s²), kad pastebėtumėte, ar nėra „mikčiojimo“ ar „viršijimo“ (t. y., robotas nejuda atgal viršijus nustatytą padėtį).

Kvalifikacijos kriterijai:
Tikrasis greitis turi būti ≥ 90 % duomenų lape nurodytos vertės (pvz., jei duomenų lape nurodytas maksimalus X ašies greitis – 600 mm/s, tikrasis greitis turi būti ≥ 540 mm/s). Reguliuojant pagreitį, judėjimas turi būti sklandus, be pastebimo perviršio (perviršis turi būti ≤ ±0,1 mm).

5. Nuolatinio veikimo stabilumas: ilgalaikio gamybos scenarijaus modeliavimas

The Robotas Mpramoninėje aplinkoje jie turi veikti nepertraukiamai 8–12 valandų. Stabilumo bandymai gali nustatyti galimas problemas, susijusias su ilgalaikiu veikimu (pvz., variklio perkaitimas, prastas laidų jungtis). Bandymo metodas:

Sukurkite ciklo programą, kuri imituotų realią gamybą (pvz., „paimti – perkelti – padėti – grąžinti į pradinę padėtį“, kiekvienas ciklas truktų 10 sekundžių).

Įrangai leiskite veikti nepertraukiamai 4 valandas, kas 30 minučių registruojant pagrindinius duomenis: servovariklio temperatūrą (matuojamą infraraudonųjų spindulių termometru, paprastai ≤60 °C), veikimo triukšmą (matuojamą triukšmo matuokliu, paprastai ≤70 dB) ir visus pavojaus signalus.

Po bandymo dar kartą patikrinkite pakartojamumą, kad nustatytumėte, ar dėl šilumos susidarymo sumažėjo tikslumas.

Kvalifikacijos kriterijai:

Nuolatinio veikimo metu nėra pavojaus signalų ar neįprasto triukšmo, variklio temperatūra yra stabili (temperatūros skirtumas ≤10 °C); pakartojamumo nuokrypis po paleidimo yra ≤15 % pradinės bandymo vertės.

III. Saugumo ir suderinamumo testavimas: kaip išvengti vėlesnių adaptacijos iššūkių

Be pagrindinių eksploatacinių savybių, sauga ir suderinamumas tiesiogiai veikia įrangos „nusileidimo kainą“. Šių dviejų bandymų nepaisymas gali lemti gamybos linijų modifikacijas, saugos incidentus ir kitas problemas.

1. Saugos bandymai: trys eksploatavimo saugos aspektai

Trijų ašių servo robotinės rankos yra automatizuota įranga ir turi atitikti pramonės saugos standartus (pvz., ISO 13849). Pagrindiniai bandymų tikslai:

Avarinio stabdymo funkcija: Paspaudus avarinio stabdymo mygtuką, įrenginys turi sustoti per 0,5 sekundės, užfiksuojant visas ašis (be laisvo slydimo). Paleidus iš naujo, prieš pradedant darbą, jis turi grįžti į pradinę padėtį.

Saugos įtaisai: Jei įrenginyje yra apsauginė šviesos užuolaida / apsauginės durys, jei objektas užstoja šviesos užuolaidą arba atidaro apsaugines duris, įrenginys turi nedelsdamas pristabdyti veikimą ir jo negalima paleisti rankiniu būdu (prieš pradedant naudoti, jį reikia nustatyti iš naujo).

Apsauga nuo perkrovos: kai galutinė apkrova viršija 150 % vardinės vertės, įrenginys turi suveikti perkrovos signalizacija ir išsijungti, kad būtų išvengta variklio perdegimo (tai galima patikrinti apkraunant per didelį svorį turintį įtaisą).

2. Suderinamumo testavimas: integracijos į esamas gamybos linijas užtikrinimas

Jei įsigyta roboto ranka reikia naudoti su esama įranga (pvz., konvejeriais, PLC valdymo sistemomis arba vizualinės patikros įranga), suderinamumo bandymai yra būtini:

Ryšio sąsajos suderinamumas: patikrinkite, ar įrangos ryšio sąsaja (pvz., RS485, EtherCAT arba Profinet) gali tinkamai bendrauti su esamu PLC ir ar galima pasiekti ryšį „PLC siunčia komandą – robotas atlieka veiksmą“ (pvz., konvejeriui pristačius ruošinį į nurodytą vietą, robotas jį automatiškai sugriebia);

Programinės įrangos suderinamumas: Įdiekite tiekėjo valdymo programinę įrangą ir patikrinkite, ar ji veikia esamose kompiuterinėse sistemose (pvz., „Windows 10/11“), palaiko individualų programavimą (pvz., kopėčių diagramas, G kodą) ir yra patogi naudoti (pvz., turi vizualinę vartotojo sąsają ir gedimų diagnostikos galimybes);

Suderinamumas su galiniu efektoriumi: patikrinkite, ar įrangos flanšo sąsaja suderinama su esamais griebtuvais (pvz., pneumatiniais griebtuvais, vakuuminiais puodeliais) ir ar palaiko griebtuvo signalo grįžtamąjį ryšį (pvz., „sugriebimo sėkmės / nesėkmės“ signalai, perduodami valdymo sistemai).

IV. Baigiamasis testavimas: atlikite dvi baigiamąsias užduotis, kad susidarytumėte pagrindą pirkimo sprendimams

Po bandymo duomenys turėtų būti nedelsiant susisteminti ir apie visas problemas pranešta, kad būtų išvengta bet kokių praleidimų, galinčių turėti įtakos pirkimo sprendimams.

1. Parengti bandymo ataskaitą, skirtą įrangos veikimui kiekybiškai įvertinti

Visus bandymo duomenis susteminkite lentelėje, aiškiai apibrėždami „bandomąjį elementą, standartinę vertę, faktinę vertę ir atitiktį“. Pavyzdžiui:

Bandomasis elementas
Standartinė vertė
Faktinė vertė
Atitiktis
Pakartojamumas (X ašis)
≤±0,02 mm
±0,015 mm
Įvykdyta
Nominalus apkrovos darbinis greitis
≥500 mm/s
480 mm/s
Nepavyko
Avarinio stabdymo reagavimo laikas
≤0,5 s
0,3 s
Įvykdyta

Taip pat užrašykite visus bandymo metu pastebėtus nukrypimus (pvz., „X ašis skleidžia neįprastą triukšmą esant 6 kg apkrovai“ arba „Ryšio sąsaja retkarčiais atsijungia“) ir atkreipkite dėmesį į tiekėjo sprendimą (pvz., „Triukšmas dingo pakoregavus variklio parametrus“).

2. Palyginkite kelis tiekėjus ir išsamiai įvertinkite ekonomiškumą

Jei testuojate įrangą iš kelių tiekėjų, apsvarstykite išsamų palyginimą, pagrįstą našumo atitikimu reikalavimams, kaina ir aptarnavimu po pardavimo:

Atitiktis eksploataciniams reikalavimams: pirmenybę teikite įrangai, kuri atitinka visas pagrindines specifikacijas (pvz., pakartojamumą ir stabilumą), o nedidelės specifikacijos (pvz., triukšmas) viršija standartus, bet yra koreguojamos.

Kaina: Venkite aklai siekti žemiausios kainos; apskaičiuokite pirkimo kainą + nuolatines priežiūros išlaidas (pvz., servo variklio garantiją ir atsargines dalis).

Aptarnavimas po pardavimo: patikrinkite, ar tiekėjas teikia įrengimo ir paleidimo paslaugas, operatorių mokymus ir bent vienerių metų garantiją, taip pat ar turi vietinį aptarnavimo po pardavimo centrą (tai gali sutrumpinti trikčių šalinimo laiką).

Išvada: Bandomasis testavimas yra tarsi „pirkinio draudimas“, o galutinę vertę lemia detalės.

Pirkimo kaina trijų ašių servo roboto ranka Paprastai kaina svyruoja nuo dešimčių tūkstančių iki šimtų tūkstančių juanių. Bandomasis testavimas prieš pirkimą nėra „papildomos išlaidos“, o „būtina investicija“ rizikai sušvelninti. Aiškiai apibrėždami testavimo tikslus, sutelkdami dėmesį į pagrindines funkcijas ir tikrindami saugą bei suderinamumą, pirkėjai gali tiksliau nustatyti, ar įranga atitinka gamybos poreikius, išvengdami tokių problemų kaip „netinkamos įrangos pirkimas“ ir „sunkumai dėl vėlesnių modifikacijų“.

Jei bandymų metu kyla techninių sunkumų (pvz., kaip naudoti lazerinį interferometrą ar parašyti bandymų programą), susisiekite su tiekėjo technine komanda arba pasikonsultuokite su profesionalia automatizavimo įrangos bandymų agentūra. Atminkite: tik įranga, kuri buvo patikrinta atliekant lauko bandymus, gali iš tikrųjų sumažinti sąnaudas ir padidinti efektyvumą pramoninėje gamyboje.