چرا کنترل نیروی برای آسیاب و پولیش روبات ضروری می شود؟

پرداخت رباتیک به یک راه حل مهم فزاینده برای تولیدکنندگانی تبدیل شده است که به دنبال خودکارسازی عملیات سنگ زنی مکرر، سوراخ کردن و تکمیل سطح هستند. با این حال، نصب ساده یک ربات صنعتی به طور خودکار کیفیت پولیش پایدار را تضمین نمی کند.

یکی از بزرگترین چالش ها در تکمیل خودکار سطوح، کنترل نیروی تماس بین ابزار ساینده و قطعه کار است.

بر خلاف کاربردهای سنتی ربات مانند جابجایی مواد یا مونتاژ، سنگ زنی و پرداخت نیاز به تماس فیزیکی مداوم با قطعه کار دارد. حتی یک تغییر کوچک در ابعاد قطعه کار، تحمل های ریخته گری، سایش ابزار یا هندسه سطح می تواند به طور قابل توجهی بر نتیجه نهایی تأثیر بگذارد.

به همین دلیل است که کنترل نیرو به یک فناوری ضروری در ماشین‌های پولیش روباتیک مدرن تبدیل می‌شود.

چرا کنترل ربات سنتی کافی نیست؟

بیشتر ربات های صنعتی عمدتا برای کنترل موقعیت و حرکت دقیق طراحی شده اند. آنها می توانند یک مسیر برنامه ریزی شده را به طور مکرر و دقیق دنبال کنند.

با این حال، تکمیل سطح تنها به دنبال یک مسیر از پیش تعیین شده نیست.

یک ریخته گری فلزی با انحراف ابعادی کوچک را در نظر بگیرید. مسیر برنامه ریزی شده ممکن است برای هر قسمت یکسان باشد، اما شرایط تماس واقعی بین چرخ پولیش و قطعه کار می تواند از یک قسمت به قسمت دیگر تغییر کند.

اگر ربات فشار زیادی وارد کند، چندین مشکل ممکن است رخ دهد:

• حذف بیش از حد مواد
• پرداخت سطحی ناهموار
• علائم سنگ زنی قابل مشاهده
• آسیب به لبه ها و گوشه ها
• سایش زودرس
• افزایش رد و دوباره کاری

اگر نیروی تماس خیلی کم باشد، ربات ممکن است نتواند به طور کامل سوراخ‌ها، علائم ریخته‌گری، خطوط جداکننده یا سایر عیوب سطح را پاک کند.

در نتیجه، یک ربات می تواند حرکت برنامه ریزی شده یکسانی را به طور مکرر انجام دهد در حالی که نتایج نهایی متفاوتی را تولید می کند.

این یکی از تفاوت های اساسی بین اتوماسیون روباتیک معمولی و سیستم سنگ زنی و پرداخت روباتیک طراحی شده مناسب است.

کنترل نیرو در پولیش رباتیک چیست؟

کنترل نیرو به سیستم روباتیک اجازه می دهد تا به شرایط تماس واقعی بین ابزار پرداخت و قطعه کار پاسخ دهد.

این سیستم به جای کنترل تنها موقعیت ربات، نیروی برهمکنش را کنترل می کند و حرکت ربات یا پارامترهای پردازش را بر اساس آن تنظیم می کند.

مفهوم اصلی را می توان به صورت زیر خلاصه کرد:

هنگامی که ابزار پولیش با تغییری در سطح قطعه کار مواجه می شود، سیستم می تواند به جای ادامه اعمال دقیقاً همان حرکت و فشار، تغییر را جبران کند.

این امر به ویژه هنگام پردازش قطعات ریخته گری و اجزای فلزی پیچیده ارزشمند است.

چرا کنترل نیرو برای ریخته گری آلومینیوم اهمیت دارد؟

ریخته گری آلومینیوم نمونه ای است که در آن کنترل نیرو می تواند تفاوت قابل توجهی ایجاد کند.

اجزای آلومینیومی می توانند شامل موارد زیر باشند:

• خطوط جدایی
• فلش
• دروازه ها
• برس
• نشانه های ریخته گری
• بی نظمی های سطحی
• تغییرات ابعادی

در عین حال، آلومینیوم در مقایسه با بسیاری از مواد فولادی نسبتاً نرم است. بنابراین نیروی سنگ زنی بیش از حد می تواند مواد بیش از حد را حذف کند یا علائم سطحی ناخواسته ایجاد کند.

زمانی که قطعه کار واقعی کمی با مدل برنامه ریزی شده متفاوت باشد، یک ربات مسیر ثابت معمولی ممکن است دچار مشکل شود.

یک دستگاه پولیش روباتیک با کنترل نیرو می تواند نیروی پردازش را با توجه به شرایط تماس واقعی تطبیق دهد.

این به سازندگان اجازه می دهد تا عملیات هایی مانند:

• ریخته گری آلومینیوم
• حذف دروازه
• سنگ زنی خط جدایی
• تکمیل لبه
• سنگ زنی سطحی
• پیش پرداخت
• پرداخت نهایی

کنترل نیرو و سایش ابزار

ابزارهای ساینده در طول تولید دقیقاً در همان شرایط باقی نمی مانند.

تسمه‌های سنگ‌زنی، چرخ‌های ساینده، چرخ‌های فلپ، چرخ‌های صیقل‌دهنده و مواد سفت‌کننده به تدریج در حین کار فرسوده می‌شوند.

همانطور که ابزار فرسوده می شود، قطر، وضعیت سطح، عملکرد برش و ویژگی های تماس می تواند تغییر کند.

این یک چالش دیگر برای سنگ زنی رباتیک ایجاد می کند.

اگر سیستم به طور کامل به یک موقعیت ثابت و مسیر پردازش ثابت متکی باشد، سایش ابزار در نهایت می تواند باعث حذف مواد ناسازگار شود.

کنترل نیرو لایه دیگری از جبران فرآیند را فراهم می کند.

با نظارت بر شرایط تماس، سیستم رباتیک می تواند تعامل پایدارتری با قطعه کار حفظ کند، حتی زمانی که ابزار ساینده در طول تولید تغییر می کند.

این می‌تواند به تولیدکنندگان کمک کند تا در طول دوره‌های تولید طولانی‌تر به پرداخت سطحی سازگارتر دست یابند.

کنترل نیرو در مقابل مکانیسم های شناور

مهم است که کنترل نیروی واقعی را از مکانیسم های شناور مکانیکی یا پنوماتیکی ساده تشخیص دهیم.

یک مکانیسم شناور می تواند انطباق بین ابزار و قطعه کار را فراهم کند که ممکن است برای جذب تغییرات کوچک مفید باشد.

با این حال، انطباق به تنهایی لزوماً به این معنی نیست که سیستم می تواند به طور فعال نیروی پردازش واقعی را اندازه گیری و کنترل کند.

یک سیستم پولیش رباتیک مدرن می تواند ترکیبی از موارد زیر را داشته باشد:

• سنجش نیرو
• کنترل حرکت ربات
• کنترل ابزار
• بازخورد موقعیت
• پارامترهای فرآیند
• الگوریتم های نرم افزاری

این فناوری‌ها با هم به سیستم اجازه می‌دهند تا به تغییرات در حین سنگ زنی و پرداخت به صورت پویا پاسخ دهد.

برای سازندگانی که یک ماشین پولیش رباتیک را ارزیابی می‌کنند، پرسیدن اینکه سیستم چگونه نیروی تماس را مدیریت می‌کند، می‌تواند مهم‌تر از این باشد که صرفاً بپرسند کدام مارک روبات نصب شده است.

ترکیب بینایی و کنترل نیرو

کنترل نیرو تنها فناوری نیست که سطح روباتیک را تغییر می دهد.

بینایی ماشین می تواند به شناسایی محل و جهت قطعه کار قبل از پردازش کمک کند.

یک سیستم بینایی می تواند برای جبران موارد زیر استفاده شود:

• خطاهای موقعیت یابی قطعه کار
• انحرافات فیکسچر
• جهت گیری قطعات مختلف
• تغییرات بین دسته ها

سپس کنترل نیرو تعامل فیزیکی بین ابزار و قطعه کار را مدیریت می کند.

این ترکیب می تواند به ویژه برای تولید کنندگانی که چندین مدل یا اجزای مختلف را با تغییرات ابعادی نسبتاً بالا پردازش می کنند مفید باشد.

یک گردش کار خودکار ساده شده ممکن است به شکل زیر باشد:

این رویکرد می تواند وابستگی به موقعیت یابی دستی کاملاً قابل تکرار را کاهش دهد.

کاربردهای فراتر از آلومینیوم

اگرچه ریخته گری آلومینیومی یک کاربرد مهم است، سنگ زنی و پرداخت رباتیک با کنترل نیرو می تواند برای بسیاری از اجزای فلزی دیگر نیز استفاده شود.

کاربردهای معمولی عبارتند از:

• سخت افزار بهداشتی فولاد ضد زنگ
• اجزای برنجی
• محصولات مس
• ریخته گری آلومینیوم
• اجزای پمپ و شیر
• قطعات خودرو
• قطعات ماشین آلات
• محصولات سخت افزاری
• ریخته گری های صنعتی

پارامترهای فرآیند مورد نیاز بسته به مواد، هندسه، ابزار ساینده و کیفیت سطح مورد نیاز متفاوت خواهد بود.

به عنوان مثال، یک جزء برنجی ممکن است به دنباله پولیش متفاوتی از ریخته گری فولاد ضد زنگ نیاز داشته باشد، در حالی که یک محفظه آلومینیومی پیچیده ممکن است به ترکیبی از سنگ زدایی، سنگ زنی و پرداخت نیاز داشته باشد.

تولیدکنندگان چه چیزی را باید ارزیابی کنند؟

هنگام انتخاب یک سیستم پرداخت روباتیک، سازندگان باید فراتر از خود ربات نگاه کنند.

سوالات مهم عبارتند از:

1. نیروی تماس چگونه اندازه گیری می شود؟
   این سیستم باید توضیح واضحی از نحوه شناسایی و کنترل نیرو ارائه دهد.
2. سیستم چگونه تغییرات قطعه کار را جبران می کند؟
   ریخته گری های دنیای واقعی به ندرت شبیه یک مدل CAD کامل هستند.
3. سایش ابزار چگونه مدیریت می شود؟
   ابزارهای ساینده در طول تولید تغییر می کنند و سیستم باید این را در نظر بگیرد.
4. آیا دستگاه می تواند قطعات کار مختلف را اداره کند؟
   برای تولید کنندگان با مدل های مختلف محصول، انعطاف پذیری می تواند عامل مهمی باشد.
5. گرد و غبار چگونه مدیریت می شود؟
   سنگ زنی و پرداخت می تواند مقادیر قابل توجهی گرد و غبار فلز را ایجاد کند. یک سیستم جمع آوری گرد و غبار و ایمنی مناسب ضروری است.

آینده تکمیل سطوح روباتیک

توسعه سنگ زنی و پرداخت رباتیک فراتر از حرکت تکراری ساده است.

سیستم های آینده به طور فزاینده ای ترکیب می شوند:

هدف صرفاً وادار کردن یک ربات نیست که همان حرکتی را انجام دهد که یک اپراتور انسانی انجام می دهد.

هدف واقعی ایجاد یک فرآیند تکمیل سطح است که بتواند تغییرات را درک کند، به شرایط متغیر پاسخ دهد و کیفیت تولید را ثابت نگه دارد.

برای تولیدکنندگانی که با افزایش هزینه های نیروی کار، کمبود اپراتور، تکمیل دستی ناسازگار، و افزایش الزامات کیفیت مواجه هستند، این انتقال می تواند مسیری عملی به سمت تولید خودکار فراهم کند.

نتیجه گیری

دستگاه پولیش رباتیک بسیار بیشتر از یک ربات صنعتی مجهز به ابزار پولیش است.

برای کاربردهای سنگ زنی، سنگ زدایی و تکمیل سطح، توانایی کنترل برهمکنش بین ابزار و قطعه کار می تواند تأثیر عمده ای بر کیفیت محصول نهایی داشته باشد.

کنترل نیرو می تواند به جبران تغییرات قطعه کار، سایش ابزار، و تغییرات در هندسه سطح کمک کند و سنگ زنی و پرداخت روباتیک را پایدارتر و تکرارپذیرتر کند.

برای سازندگانی که اتوماسیون را در نظر می گیرند، سوال کلیدی نباید صرفاً این باشد:

در عوض، سوال بهتر این است:

اینجاست که کنترل نیرو به یک بخش اساسی از تکمیل سطوح روباتیک مدرن تبدیل می شود.