Warum ist die CNC-Bearbeitung so wichtig für die Robotikindustrie?

Roboter scheinen heutzutage überall zu sein – sie arbeiten in Filmen, Flughäfen, in der Lebensmittelproduktion und sogar in Fabriken, die andere Roboter herstellen. Roboter haben viele verschiedene Funktionen und Verwendungszwecke, und da sie einfacher und billiger herzustellen sind, werden sie auch in der Industrie immer häufiger. Da die Nachfrage nach Robotertechnologie steigt und Roboterhersteller Schritt halten müssen, ist eine primäre Methode zur Herstellung von Roboterteilen die CNC-Bearbeitung . Lesen Sie weiter, um mehr über mechanische Standardkomponenten, geeignete Robotermaterialien und warum die CNC-Bearbeitung für die Roboterfertigung so wichtig ist, zu erfahren.

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Einerseits ermöglicht die CNC-Bearbeitung die Produktion von Teilen mit extrem kurzen Lieferzeiten. Fast sobald Sie Ihr 3D-Modell fertig haben, können Sie mit der Fertigung von Komponenten mit einer CNC-Maschine beginnen. Dies ermöglicht eine schnelle Iteration von Prototypen und eine schnelle Lieferung von kundenspezifischen Roboterteilen für spezielle Anwendungen.

Ein weiterer Vorteil der CNC-Bearbeitung ist die Möglichkeit, Teile genau nach Spezifikation herzustellen. Diese Fertigungspräzision ist besonders wichtig für die Robotik, wo Maßhaltigkeit der Schlüssel zum Bau von Hochleistungsrobotern ist. Präzisions-CNC-Bearbeitung kann enge Toleranzen von +/- 0,015 mm einhalten , und dieses sorgfältig gefertigte Teil ermöglicht die präzisen und wiederholbaren Bewegungen, für die der Roboter bekannt und geschätzt ist.

Die Oberflächenbeschaffenheit ist ein weiterer Grund, die CNC-Bearbeitung zur Herstellung von Roboterteilen einzusetzen. Interagierende Teile müssen eine geringe Reibung aufweisen, und die Präzisions-CNC-Bearbeitung kann Teile mit einer Oberflächenrauheit von nur Ra ​​0,8 μm und durch Nachbearbeitungsvorgänge wie Polieren sogar noch niedriger produzieren. Im Gegensatz dazu erzeugt Druckguss (vor jedem Endbearbeitungsprozess) typischerweise eine Oberflächenrauhigkeit nahe 5 μm. Der 3D-Metalldruck erzeugt eine rauere Oberflächenbeschaffenheit.

Schließlich ist die Art des im Roboter verwendeten Materials ideal für die CNC-Bearbeitung. Roboter müssen in der Lage sein, Objekte stabil zu bewegen und zu heben, was starke, harte Materialien erfordert. Diese notwendigen Eigenschaften werden am besten durch die Bearbeitung bestimmter Metalle und Kunststoffe erreicht, wie im Abschnitt Materialien unten beschrieben. Darüber hinaus werden Roboter häufig für Zollzwecke oder Kleinserienfertigung eingesetzt, was die CNC-Bearbeitung zu einer natürlichen Wahl für Roboterteile macht.

Arten von Roboterteilen, die durch CNC-Bearbeitung hergestellt wurden

Bei so vielen möglichen Funktionen haben sich viele verschiedene Arten von Robotern entwickelt. Üblicherweise werden mehrere Haupttypen von Robotern verwendet. Gelenkroboter haben einen einzigen Arm mit mehreren Gelenken, was viele Menschen gesehen haben. Es gibt auch den SCARA-Roboter (Selective Compliance Articulated Robot Arm), der Dinge zwischen zwei parallelen Ebenen bewegen kann. SCARA haben eine hohe vertikale Steifheit, weil ihre Bewegung horizontal ist.

Die Gelenke des Delta-Roboters befinden sich unten, wodurch der Arm leicht bleibt und sich schnell bewegen kann. Portal- oder kartesische Roboter schließlich haben Linearantriebe, die sich um 90 Grad zueinander bewegen. Jeder dieser Roboter hat unterschiedliche Konfigurationen und unterschiedliche Anwendungen, aber im Allgemeinen besteht der Roboter aus fünf Hauptkomponenten (Manipulator, Endeffektor, Motor, Steuerung, Sensor).

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Roboterarme sind in Form und Funktion sehr unterschiedlich, sodass viele verschiedene Komponenten verwendet werden können. Was sie jedoch gemeinsam haben, ist ihre Fähigkeit, Objekte zu bewegen oder Operationen an ihnen durchzuführen – im Gegensatz zu menschlichen Armen! Verschiedene Teile des Roboterarms sind sogar nach uns selbst benannt:Die Schulter-, Ellbogen- und Handgelenksgelenke drehen sich und steuern die Bewegung der Teile dazwischen .

Die strukturellen Teile eines Roboterarms müssen steif und stark sein, damit sie Gegenstände heben oder Kraft ausüben können. Die CNC-Bearbeitung ist aufgrund der verwendeten Materialien zur Erfüllung dieser Anforderungen (Stahl, Aluminium und einige Kunststoffe) die richtige Wahl. Auch kleinere Teile wie Zahnräder oder Lager in Gelenken oder die Teile des Gehäuses, die einen Arm umgeben, können CNC-bearbeitet werden.

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Ein Endeffektor ist ein Anbaugerät, das am Ende eines Roboterarms angebracht ist. Mit Endeffektoren können Sie die Funktionalität des Roboters für verschiedene Operationen anpassen, ohne einen völlig neuen Roboter zu bauen. Das können Greifer, Greifer, Staubsauger oder Saugnäpfe sein.

Diese Endeffektoren haben typischerweise CNC-Komponenten, die aus Metall gefertigt sind (normalerweise Aluminium, mehr zur Materialauswahl später). Eine der Komponenten ist dauerhaft am Ende des Roboterarms befestigt. Ein tatsächlicher Greifer, Saugnapf oder ein anderer Endeffektor (oder eine Anordnung von Endeffektoren) passt zu dieser Baugruppe, sodass sie von einem Roboterarm gesteuert werden kann.

Dieser Aufbau mit zwei unterschiedlichen Komponenten erleichtert den Austausch verschiedener Endeffektoren, sodass der Roboter an unterschiedliche Anwendungen angepasst werden kann. Sie können dies im Bild unten sehen. Die untere Scheibe wird mit einem passenden Teil am Roboterarm verschraubt, sodass Sie den Schlauch, der den Saugnapf betreibt, an die Luftversorgung des Roboters anschließen können. Die oberen und unteren Scheiben sind Beispiele für CNC-bearbeitete Teile.

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Jeder Roboter braucht Motoren, um die Bewegung der Arme und Gelenke anzutreiben. Servomotoren können verwendet werden, um den Betrieb des Roboters anzutreiben.

Der Motor selbst hat viele bewegliche Teile, von denen viele CNC-bearbeitet werden können. Typischerweise hat der Motor eine Art bearbeitetes Gehäuse für die Stromversorgung und bearbeitete Halterungen, um ihn mit dem Roboterarm zu verbinden. Solche Halterungen sind in der Regel CNC-gefräst. Und die Lager und Wellen des Roboters sind normalerweise CNC-bearbeitet. Die Achsen des Roboters können auf einer CNC-Drehmaschine bearbeitet werden, um den Durchmesser zu reduzieren, oder auf einer Fräsmaschine, um spezielle Merkmale hinzuzufügen.

Schließlich können die Zahnräder, die die Motorbewegung auf Robotergelenke oder andere Komponenten übertragen, mit Fräsmaschinen, Erodiermaschinen oder Wälzfräsmaschinen CNC-bearbeitet werden.

C Controller

Der Controller ist das Gehirn des Roboters, er tut, was Sie denken – er steuert normalerweise die präzisen Bewegungen des Roboters. Als Computer des Roboters nimmt er Eingaben von Sensoren entgegen und modifiziert das Programm, das die Ausgabe steuert. Dies erfordert eine Leiterplatte (PCB), um die elektronischen Komponenten aufzunehmen. Diese Leiterplatte kann auf die gewünschte Größe und Form CNC-bearbeitet werden, bevor die Elektronik hinzugefügt wird.

S Sensor

Wie oben erwähnt, erhalten die Sensoren Informationen über die Umgebung des Roboters und geben diese an die Steuerung des Roboters zurück. Der Sensor erfordert auch eine PCB, die CNC-bearbeitet werden kann. Manchmal sind diese Sensoren auch in CNC-gefrästen Gehäusen untergebracht.