高精度機(jī)器人推動(dòng)航空航天制造業(yè)發(fā)展
2017-2-15 來源：雷尼紹 作者：-
就精度而言，機(jī)器人技術(shù)在傳統(tǒng)上一直依賴系統(tǒng)的重復(fù)性水平。在過去，機(jī)器人的精度一直沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)工藝可接受的成熟水平。在航空航天制造領(lǐng)域，諸如緊固和鉆孔等關(guān)鍵加工技術(shù)長期以來沒有嚴(yán)格的公差控制。例如，飛機(jī)機(jī)身裝配的典型公差范圍可達(dá)±0.030英寸。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)對緊固件鉆孔的位置要求制定的。然而，隨著機(jī)器人在這一領(lǐng)域的運(yùn)用，客戶對高精度加工的需求不斷增長。為順應(yīng)這一趨勢，F(xiàn)ANUC機(jī)器人裝備了雷尼紹RESOLUTE™系列絕對式圓光柵，以提高機(jī)器人在關(guān)鍵工藝中的加工精度。
對機(jī)器人精度和重復(fù)性的要求
在制造過程中，擁有更高精度和高重復(fù)性的機(jī)器人可確保制造出更為精密的零件，即使對制程有所調(diào)整，也能夠獲得可預(yù)測的結(jié)果。高精度機(jī)器人正在成為航空航天制造領(lǐng)域的新寵，它們的身影出現(xiàn)在多種工藝流程中，例如鉆孔、緊固、去毛刺和修整，以及無損檢測、噴涂和復(fù)合材料疊層處理等等。可重復(fù)的機(jī)器人加工路徑和工具運(yùn)用方式意味著可節(jié)約關(guān)鍵材料的成本。另外一個(gè)好處是，機(jī)器人加工過程的固有重復(fù)性有助于提高可預(yù)測性和工藝參數(shù)的控制水平，這有利于更輕松識別和優(yōu)化影響工件質(zhì)量的工藝參數(shù)。此外，機(jī)器人能夠以極高的速度執(zhí)行復(fù)雜或重復(fù)的加工過程。
FANUC機(jī)械臂的回轉(zhuǎn)軸上配備RESOLUTE絕對式圓光柵
FANUC機(jī)械臂
近年來，制造商往往要求針對那些需頻繁維護(hù)和更換的高磨損零件實(shí)現(xiàn)無縫替換；如果加工或裝配的替換零件完全合乎所需精度等規(guī)格，就能免除進(jìn)一步的修整、去毛刺或其他調(diào)整。降低緊固件公差不僅可提高裝配精度，也有利于減小緊固件的體積和重量，從而降低整體結(jié)構(gòu)的重量。精確加工或裝配的零件將不再需要進(jìn)行這些不必要的調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)可預(yù)測的、及時(shí)的零件更換計(jì)劃，降低成本并縮短停機(jī)時(shí)間，同時(shí)也不會(huì)中斷生產(chǎn)過程。提高制造過程中的機(jī)器人精度可確保零件更換過程更為順暢，不會(huì)中斷生產(chǎn)過程，還可以提高精度，因此可獲得更高的成本效益。
FANUC機(jī)器人安裝的附加編碼器
航空航天制造領(lǐng)域中最為重要的突破性創(chuàng)新便是碳纖維涂覆工藝的運(yùn)用。在此工藝中，碳纖維與樹脂或環(huán)氧樹脂材料相結(jié)合，形成重量極輕但極為強(qiáng)韌的復(fù)合材料。這種材料非常適合用于航空航天領(lǐng)域，因?yàn)樗梢詼p輕飛機(jī)的重量，從而實(shí)現(xiàn)更好的燃油經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)不會(huì)犧牲強(qiáng)度或耐用性。機(jī)器人的精度水平在這個(gè)工藝中顯得十分重要，因?yàn)樘祭w維線之間的相對位置是保證工件結(jié)構(gòu)完整性的關(guān)鍵。
FANUC機(jī)器人的定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
幫助實(shí)現(xiàn)FANUC機(jī)器人高精度的一個(gè)重要因素，便是雷尼紹RESOLUTE系列光柵作為附加編碼器的運(yùn)用。它將全向重復(fù)精度降低至接近零，并借助激光跟蹤儀進(jìn)行驗(yàn)證，同時(shí)利用所有軸的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)組合效應(yīng)。直接連接到控制器的RESOLUTE光柵被安裝在各軸傳動(dòng)系的輸出側(cè)，以測量和控制每個(gè)軸的真實(shí)位置。這樣一來，機(jī)器人便可以精確控制位置，消除因反向間隙導(dǎo)致的誤差，并從根本上提高機(jī)器人到達(dá)指令位置的能力。這非常適合需要高精度或需要補(bǔ)償外力的應(yīng)用。彎曲是機(jī)器人的機(jī)械部件遇到的一種典型問題，是由對其施加的扭矩造成的，利用RESOLUTE光柵的優(yōu)點(diǎn)，F(xiàn)ANUC機(jī)器人采用“滑動(dòng)補(bǔ)償”技術(shù)，能夠修正這類彎曲，同時(shí)減少加工過程中由外力造成的機(jī)器人偏轉(zhuǎn)。
光柵讀數(shù)頭上的LED安裝指示燈指示何時(shí)需清潔柵尺
RESOLUTE絕對式光柵系統(tǒng)
雷尼紹RESOLUTE系列絕對式圓光柵
RESOLUTE是真正意義的絕對式、精細(xì)柵距光柵系統(tǒng)。它具有極強(qiáng)的抗污能力，其超凡的技術(shù)指標(biāo)更是位置反饋領(lǐng)域的一大新突破。它采用最先進(jìn)的DSP（數(shù)字信號處理器）來分析由定制圖像傳感器捕獲的數(shù)據(jù)，能夠以極高速度確定絕對位置，并可在開啟后立即確定當(dāng)前位置。它采用的內(nèi)置LED安裝指示燈可幫助進(jìn)行診斷和安裝，內(nèi)置的位置校驗(yàn)算法持續(xù)監(jiān)控讀取的數(shù)據(jù)，以克服油漬或其他污染物引起的光散射影響，最終確保系統(tǒng)安全可靠地運(yùn)行。
顆粒污染覆蓋柵尺的很大一部分區(qū)域，但仍可確定相位信息的柵尺
清潔柵尺
RESOLUTE是世界上第一款能夠在36,000轉(zhuǎn)/分的速度下實(shí)現(xiàn)32位分辨率的絕對式光柵，具有±40 nm的超低電子細(xì)分誤差 (SDE) 和小于10 nm RMS的低信號抖動(dòng)，因此可提供更平穩(wěn)的速度控制和超強(qiáng)的位置穩(wěn)定性。它還與各種常用的工業(yè)自動(dòng)化串行協(xié)議兼容，包括FANUC線性和旋轉(zhuǎn)應(yīng)用。
如需了解雷尼紹RESOLUTE絕對式光柵的更多信息，請?jiān)L問 www.renishaw.com.cn/resolute
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