Robotyzacja i EOAT

Rodzaje robotów przemysłowych: przegubowe, SCARA, kartezjańskie, delta

Rodzaj robota wynika z układu osi, czyli kinematyki. Ona decyduje o zasięgu, szybkości i miejscu, gdzie robot się sprawdzi. Oto zestawienie najważniejszych typów.

Redakcja Ekocentr4 min czytania

Cztery roboty przemysłowe o różnej budowie ustawione obok siebie w hali produkcyjnej

Rodzaje robotów przemysłowych rozróżnia się przede wszystkim po kinematyce, czyli po tym, ile mają osi i jakiego typu: obrotowych albo liniowych. Od układu osi zależy przestrzeń robocza, powtarzalność, prędkość i sposób montażu. Do praktycznego wyboru wystarczy poznać pięć głównych rodzin: roboty przegubowe, SCARA, kartezjańskie, delta oraz starsze układy cylindryczne i sferyczne. Chwytakami zajmuje się osobny artykuł o rodzajach chwytaków do robotów, tu skupiamy się na samym ramieniu.

Porównanie głównych typów

Typ Osie Przestrzeń robocza Mocne strony Typowe zadania
Przegubowy zwykle 6 obrotowych zbliżona do kuli duża swoboda orientacji narzędzia spawanie, paletyzacja, obsługa maszyn, malowanie
SCARA 2 obrotowe i oś pionowa płaszczyzna z ruchem w pionie szybkość i sztywność w pionie montaż małych elementów, wkładanie, dozowanie
Kartezjański 3 liniowe prostopadłościan prosta kinematyka, duże zasięgi załadunek maszyn, paletyzacja, druk 3D, obsługa regałów
Delta 3 ramiona równoległe kopuła pod robotem bardzo duża prędkość pakowanie i sortowanie lekkich produktów
Cylindryczny obrót i 2 osie liniowe walec prosta konstrukcja starsze aplikacje obsługi i montażu
Sferyczny 2 obroty i oś liniowa część kuli sztywne ramię teleskopowe starsze aplikacje, np. zgrzewanie punktowe

Roboty przegubowe

To najpopularniejszy typ w fabrykach. Ramię składa się z kolejnych członów połączonych przegubami obrotowymi, a sześć osi pozwala ustawić narzędzie w dowolnym położeniu i pod dowolnym kątem w zasięgu. Dlatego roboty przegubowe obsługują prasy i obrabiarki, spawają, malują i układają towary na paletach. Wada to większa złożoność programowania i potrzeba ostrożności w pobliżu osób, bo ramię porusza się w całej przestrzeni wokół podstawy. Budowę takiego robota opisuje tekst o budowie robota przemysłowego.

Roboty SCARA

SCARA ma dwie osie obrotowe w jednej płaszczyźnie i oś pionową, przez co jest podatna w poziomie, a sztywna w pionie. Dzięki temu doskonale sprawdza się przy wkładaniu elementów w otwory, skręcaniu i montażu małych podzespołów, szczególnie w elektronice. Jest szybka i zajmuje mało miejsca, ale ma ograniczoną orientację narzędzia i mniejszy udźwig niż ramię przegubowe.

Roboty kartezjańskie i portalowe

Ruch odbywa się w trzech osiach liniowych, X, Y i Z, więc programowanie jest zbliżone do obrabiarki CNC. Przestrzeń robocza to prostopadłościan, który można skalować, co pozwala zbudować robot portalowy nad całą linią. Konstrukcja jest sztywna i dobrze przenosi duże ciężary, jednak zajmuje dużo miejsca w stosunku do obsługiwanego obszaru. Taki robot często obsługuje magazyny regałowe i paletyzuje worki.

Roboty delta

Trzy lekkie ramiona równoległe zawieszone nad przestrzenią roboczą poruszają jedną platformą. Mała masa ruchomych części pozwala uzyskać bardzo dużą szybkość i przyspieszenia, więc delta króluje przy pakowaniu i sortowaniu lekkich produktów z taśmy, często wspierana kamerą. Udźwig jest niewielki, a robot montuje się nad stanowiskiem.

Roboty cylindryczne i sferyczne

Układ cylindryczny łączy obrót wokół osi pionowej z ruchem pionowym i wysuwem ramienia. Układ sferyczny (biegunowy) ma dwa obroty i wysuw. Obie konstrukcje należą do pierwszej generacji robotów i dziś są rzadziej spotykane, bo ich zadania przejęły roboty przegubowe i SCARA. Wciąż występują w starszych instalacjach, dlatego warto znać ich nazwy.

Jak dobrać typ do zadania

Najpierw określ, ile orientacji narzędzia potrzebujesz, potem masę detalu z chwytakiem, zasięg i cykl. Przy lekkich, szybkich operacjach w jednej płaszczyźnie wybierz SCARA lub deltę. Przy złożonej geometrii i dużym zasięgu lepsze jest ramię przegubowe, a przy prostych ruchach w prostokątnym obszarze robot kartezjański.

Czym różnią się roboty przemysłowe od współpracujących

Podział na typy kinematyczne nie jest jedyny. Roboty współpracujące (cobot) to zwykle ramiona przegubowe z ograniczeniem siły i czujnikami, które mogą pracować bez klasycznej osłony, po przeprowadzeniu oceny ryzyka. Z kolei ciężkie roboty przegubowe wymagają ogrodzeń i systemów bezpieczeństwa, o czym mówi artykuł o bezpieczeństwie robotów przemysłowych. Niezależnie od typu robota, praca z blachami lub detalami stalowymi często wymaga dobrego narzędzia, takiego jak chwytaki magnetyczne do robotów.

Parametry, po których porównuje się roboty

Poza typem kinematyki w kartach katalogowych powtarzają się te same wielkości. Udźwig nominalny mówi, jaką masę robot unosi na końcu ramienia, ale przy pełnym wysięgu realna wartość bywa niższa, dlatego patrzy się na wykres obciążenia. Zasięg to odległość od osi podstawy do punktu, który robot może osiągnąć. Powtarzalność określa, z jakim rozrzutem robot wraca do tego samego punktu, a to nie to samo co dokładność bezwzględna, czyli zgodność z zadaną pozycją w przestrzeni. Do tego dochodzą klasa ochrony obudowy, sposób montażu (na podłodze, ścianie, suficie) oraz liczba i rodzaj sygnałów wejść i wyjść na ramieniu.

Dwa roboty tego samego typu potrafią różnić się w tych parametrach kilkukrotnie, więc porównuj je dla swojego detalu i cyklu, a nie według samej nazwy kategorii.

Na co zwrócić uwagę przy wyborze

  • Udźwig powinien obejmować masę detalu razem z chwytakiem i ewentualnym adapterem.
  • Zasięg mierz do najdalszego punktu pracy, a nie do środka stanowiska.
  • Powtarzalność pozycjonowania dobierz do tolerancji operacji, a nie do największej wartości z katalogu.
  • Sprawdź, czy ścieżki ruchu nie wchodzą w kolizję z ogrodzeniem, przenośnikiem i obrabiarką.
  • Uwzględnij dostępność serwisu i programowania, bo od niej zależy utrzymanie linii.

Czytaj dalej