Der Hauptzweck des 45-Grad-Neigungsdesigns am Endeffektor besteht darin, während des Roboterpolierprozesses mechanisch eine Handgelenksingularität zu verhindern. Durch die Verschiebung des Werkzeugwinkels stellt das Design sicher, dass Achse 4 und Achse 6 des Sechs-Achsen-Roboters niemals übereinstimmen, was eine kontinuierliche, reibungslose Bewegung über die komplexen Kurven eines Schuhs, wie z. B. der Schuhspitze und der Ferse, ermöglicht.
Standardmäßige Roboterbewegungen können unterbrochen werden, wenn sich Gelenke ausrichten, was zu einer "Singularität" führt, die die Produktion stoppt oder unregelmäßige Bewegungen verursacht. Die 45-Grad-Neigung löst dieses Problem, indem sie den Roboter strukturell in eine stabile Konfiguration zwingt und so flüssige Übergänge über steile, gekrümmte Oberflächen gewährleistet.
Das Singularitätsproblem lösen
Die Mechanik der Handgelenksingularität
Bei Sechs-Achsen-Roboterarmen tritt ein kritischer Fehlerzustand, bekannt als Handgelenksingularität, auf, wenn die Gelenke des Roboters auf eine bestimmte Weise ausgerichtet sind.
Dies geschieht typischerweise, wenn Achse 4 und Achse 6 kollinear werden (in einer geraden Linie ausgerichtet). Wenn diese Ausrichtung auftritt, verliert der Roboter einen Freiheitsgrad und kann sich nicht reibungslos zur nächsten Position bewegen.
Wie die Neigung die Ausrichtung verhindert
Die 45-Grad-Neigung am Endeffektor führt eine permanente geometrische Verschiebung des Werkzeugs ein.
Durch die Neigung des Polierkopfes verhindert das Design physisch die Ausrichtung von Achse 4 und Achse 6 während des Polierpfades. Dies eliminiert effektiv das Risiko einer Singularität und ermöglicht es dem Roboter, kontinuierlich zu arbeiten, ohne zu blockieren oder von seinem Pfad abzuweichen.
Optimierung für komplexe Geometrien
Umgang mit Spitzen und Fersen
Die Schuhpolitur beinhaltet das Nachfahren hochgradig unregelmäßiger und steiler Oberflächen, insbesondere der Spitzen- und Fersenbereiche.
Ein gerades Werkzeug würde den Roboter zu extremen Winkeln zwingen, um den Oberflächenkontakt aufrechtzuerhalten, was die Wahrscheinlichkeit erhöht, einen Singularitätspunkt zu erreichen. Die 45-Grad-Neigung ermöglicht es dem Roboter, diese scharfen Übergänge auf natürliche Weise anzufahren.
Gewährleistung der Oberflächenkonsistenz
Eine qualitativ hochwertige Politur erfordert, dass das Werkzeug einen konstanten Druck und Winkel relativ zur Oberfläche beibehält.
Da die Neigung die ruckartigen Bewegungen verhindert, die mit Positionen nahe der Singularität verbunden sind, gewährleistet sie eine reibungslose, ununterbrochene Bewegung. Dies führt zu einer gleichmäßigen Oberfläche über den gesamten Schuh, anstatt zu ungleichmäßigen Stellen, die durch Roboterzögern verursacht werden.
Betriebliche Überlegungen
Verbesserung des manuellen Teachings
Die Vorteile des Designs gehen über den automatisierten Zyklus hinaus und erstrecken sich auf den menschlichen Bediener.
Während der Trajektorien-Teaching-Phase, in der ein Bediener den Roboter manuell führt, um Punkte aufzuzeichnen, verbessert der 45-Grad-Winkel den ergonomischen Komfort. Er ermöglicht es dem Bediener, das Werkzeug intuitiver zu positionieren, ohne seine eigenen Handgelenke oder den Roboterarm zu verrenken.
Konfigurationsanforderungen
Während die Neigung Bewegungsprobleme löst, erfordert sie eine genaue Einrichtung des Werkzeugmittelpunkts (TCP).
Bediener müssen sicherstellen, dass die Robotersteuerung korrekt programmiert ist, um die 45-Grad-Verschiebung zu berücksichtigen. Wenn diese Geometrie in der Software nicht korrekt definiert wird, kommt es während des Polierprozesses zu Nachführfehlern.
Die richtige Wahl für Ihr Ziel treffen
Um die Effizienz Ihrer Roboterzelle zu maximieren, stimmen Sie Ihre Werkzeugstrategie auf die Geometrie Ihres Werkstücks ab.
- Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf dem Polieren komplexer Kurven (Spitzen/Fersen) liegt: Verlassen Sie sich auf die 45-Grad-Neigung, um eine kontinuierliche Bewegung aufrechtzuerhalten und Singularitätsstopps zu verhindern.
- Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf der Ergonomie des Bedieners liegt: Nutzen Sie das abgewinkelte Design, um die körperliche Belastung während der manuellen Teaching- und Programmierphase zu reduzieren.
Intelligentes mechanisches Design eliminiert komplexe Motion-Control-Probleme, bevor sie überhaupt auftreten.
Zusammenfassungstabelle:
| Merkmal | Zweck & Nutzen |
|---|---|
| 45-Grad-Neigungsdesign | Verhindert die Ausrichtung von Achse 4 und Achse 6 (Handgelenksingularität) |
| Zielgeometrie | Optimiert die Politur für steile Kurven wie Schuhspitzen und Fersen |
| Bewegungsqualität | Eliminiert ruckartige Bewegungen für eine gleichmäßige, konsistente Oberflächengüte |
| Bedienerergonomie | Ermöglicht intuitiveres manuelles Teaching und Trajektorienprogrammierung |
| Technische Anforderung | Erfordert präzise Kalibrierung des Werkzeugmittelpunkts (TCP) in der Software |
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Referenzen
- Jorge Borrell Méndez, J. Ernesto Solanes. Cooperative human–robot polishing for the task of patina growing on high-quality leather shoes. DOI: 10.1007/s00170-022-10620-6
Dieser Artikel basiert auch auf technischen Informationen von 3515 Wissensdatenbank .
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