正确选择小型装配机器人

小型装配机器人为从焊接到包装在内的不同行业、规模各异的制造商提供了新的选择。本期通过考察小型部件组装机器人,比较了不同品牌的拥有成本,以便为制造商、机器生产商和系统集成商提供指导,帮助他们选用合适的机器人。

小型装配机器人为从焊接到包装在内的不同行业、规模各异的制造商提供了新的选择。本期通过考察小型部件组装机器人,比较了不同品牌的拥有成本,以便为制造商、机器生产商和系统集成商提供指导,帮助他们选用合适的机器人。

现在,正是小型组装机器人发展迅猛的时机。越来越多的企业发现了在制造、包装和其它工业流程中使用这类机器人的优势。但是,现在市面上可供的机器人同样也给潜在购买者带来挑战:如何评估并比较众多品牌的拥有成本,为自己的投资作出明智的抉择?本文试图通过下列影响机器人拥有成本的因素,来回答这一问题,为购买者提供有用的信息,给他们的评估给予指导。而这些因素,有的是明显的,有的则是隐性的。

小型装配机器人的定义

小型装配机器人是一类四轴平面关节型和六轴关节式机械手。这些小型组装机器人可执行各种不同任务,而不仅限于装配。包括制造、包装和其它工业流程中的各种功能,如组装、分散、封装及铸封、磨削、嵌入、检验、贴标、装卸、激光焊接、机器看护、机加工、材料处理、材料去除、拧螺母、包装成型、部件精整、堆放、抛光、压装、产品嵌入、螺杆驱动、钎焊、点焊、表面处理、测试和超声波焊接。

本文中,小型组装机器人是指最大有效载荷为20kg(44磅)、最大尺寸为1300mm(51英寸)的机器人。而大型机械手采用不同类型的马达、手臂和关节结构及维护要求,对拥有成本的考虑会有所不同。

初始硬件和软件成本

与任何类型的设备一样,要想比较不同品牌机器人的成本高低,需要了解最初报价中包含哪些配置,哪些又是后加的。

◆机器人和控制器:一些生产商将机械手和控制器一起销售,而有些则不把控制器放在基础报价中。

◆控制器功能:有些生产商提供的控制器预先所有的功能都被激活,而有些生产商的软件和硬件则需要获得许可,一些单独的功能如造粒、避免奇点和碰撞检测的激活等需要收取售后费用。同时还可能因扩展I/O(输入/输出)功能、进行版本更新和许可续期等收取额外费用。

◆示教盒:有一个硬件不是必须,但大多数购买机器人的用户会采购的是示教盒。这是一种非常方便的手提式控制盒,用于为机器人编程。示教盒一般不包含在机器人组件的基础价格中。

◆机械手末端工具及视觉系统:所有机器人都需要一些机械手末端工具(末端器)。根据应用的不同,也可能需要视觉系统。这两者一般会与机器人分开报价。除了机械手末端工具和视觉系统硬件成本外,还需要确定它们是否可以方便地与机器人整合在一起。

◆安装固件:如果机器人被安装于水平或倒置位置,可能需要特殊的固件,这通常也会产生额外的成本。

◆软件:有些制造商会以较低的基价提供编程软件包,但升级单独功能如3D 仿真、远程控制、机械手顺应控制、码垛和喷涂等的费用则比较昂贵。而其它制造商会把这些功能作为标准配置。

◆培训:大部分制造商会提供免费培训。但对客户收取的费用,包括对员工花费的非生产性时间和差旅费用在内,差异会很大。

长期成本

长期成本占据了机器人拥有总成本的大部分。因此,理解这些成本的每一部分,并在购买的早期阶段向制造商了解清楚极为关键。

◆维护:机器人的维护需求差别很大。除了维护成本本身外,由于频繁进行费时的维护工作而导致停机会显著增加拥有成本。

◆电话支持:有些制造商在提供电话支持前,要求签署服务合同,而有些则会免费提供常规的电话咨询服务。

◆可靠性和寿命:传统上,许多制造商会采用平均故障间隔时间(MTBF)作为衡量机器可靠性和寿命的基本指标。但人们开始认识到,故障间隔周期中越来越多的联合循环次数是更重要的数据。

◆时效性:有些制造商每隔几年就会推出新的机器人和控制器型号,并很快就停止对旧型号的支持。由于过早淘汰而不得不用新的机器人替代成为拥有成本提高的重要因素。其它制造商会在旧型号停止生产十年之内为老型号提供支持。

◆速度和生产率:当所有其它因素一样时,机器人的速度就起到决定性的作用。相同寿命的机器人每小时完成循环的次数越多,通常会比其它初始成本低、但性能水平较差的机器人的拥有成本低。

◆能耗:重量轻、高效设计的机械手要求的能耗低,因此它们的马达消耗的电流少。长此以往,可以节约大量的成本。

选择机器人需要考虑的8 个注意事项:

◆制造商的经验和专业能力:要找的制造商应是业内领先企业,他们的机器人已经经受了时间的考验。小型、高速、大力矩机器人有其独特的设计挑战。专业于此类机器人的制造商很可能拥有其它生产商并不具备的专业能力。

◆制造商类型:机器人制造商可分为两种基本类型。(1)主要业务是销售机器人;(2)主要业务是生产和销售其它类型的产品,为此他们制造自己设计和构建的机器人。第二种生产商往往需要依靠自己的机器人来保持产品在市场上的竞争力。因此,他们可能会设计出具有生产效率最高、工作寿命最长、维护要求最低的机器人。

◆最大允许转动惯量:找到具有最大允许转动惯量的机器人,看它的作用力有多大。最大允许转动惯量越大,机器人越容易将特定有效载荷的部件提起,减少马达的压力,从而延长工作寿命。

◆连续的生产周期时间:在比较机器人循环时间时,应确定所给的数据是持续工作时间,还是一小时内或不到一小时间的短时间爆发。如果是后者,则机器人在正常作业时,一般速度会慢一些,从而降低了生产率。

◆紧凑、高效的机器人设计:占地面积较小的紧凑的机器人设计使得整合更容易,从而节约了昂贵的工厂占地面积。另外,隐藏的空气和电气线路的设计可以避免线路与其它设备相互干扰,并防止它们受到磨损和损坏。

◆机器人控制器特性:期望机器人控制器所具有的特性包括:尺寸小、重量轻、加工速度快、模块可扩展,不需要购买新的控制器,即可适应更多周边设备的要求、容易与视觉系统PLC 或其它设备集成、容易维护。

◆可支付得起的离线编程软件:一般而言,大多数应用不难编程。确保提供的离线编程软件不会包含不必要的昂贵的先进特征。

◆安全规范:为了保护员工,将公司的责任限定在一定范围,确保机器人符合当前所有安全规范。


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