2012年8月30日

「多關節機器人」及「水平直角機器人」的比較? (以工具機產業為例)


工具機產業常使用「多關節機器人」 及「水平直角機器人」這兩種機械人來上下料,但到底哪一個比較好?有時候真的難以抉擇,其實他們各自具備獨特的特點與優勢,透過下列詳細的評估,藉由瞭解未來自動化的工作空間及應用產品,便可以做出最佳的決定,而一般評估之重點則包含下列項目:

   

多關節機器人(六軸)              水平直角機器人(三軸)

  • 系統安裝;
「水平直角機器人」於安裝時需要特別調教系統水平,同時也需要搭配工具機之相對位置來設置,所以「水平直角機器人」安裝工時較長,而「多關節機器人」的安裝位置則不需要太精準,這是因為「多關節機器人」有六個軸向可以修正補償誤差,所以「多關節機器人」安裝的工時相對短且彈性較高。 
  • 作業範圍:
       
    「多關節機器人」的體積較小,靈活性較佳,且速度快,而在其工作範圍內很適合進行彈性式的自動化生產,所以很適合應用於狹小空間的自動化,至於「水平直角機器人」的工作範圍形狀為立方體,所以工作範圍可以設計成很大,但相對的「水平直角機器人」的架台剛性要很強,所以架台的結構將會佔用不少的空間,費用也會較高,雖然可以省下作業區域的地面空間,但相對的廠房高度則需保留給架台。
  • 工具機對應:
    「多關節機器人」對應的工具機不需要特別改修外觀板金,因為「多關節機器人」有六個軸向可以彈性調整,但工具機則常需要客製化外觀板金的搭配「水平直角機器人」,因為工作範圍形狀為立方體,所以常與工具機的板金干涉。而「多關節機器人」也因為作業範圍彈性,所以於清除金屬屑及工件翻面的效果較簡易且彈性,相對於「多關節機器人」則較不彈性。
  • 運動模式:
       「多關節機器人」比「水平直角機器人」機械人更具彈性,因為「多關節機器人」具有六個軸向的運動軸,「多關節機器人」可以在多個平面或曲面上彈性且靈活的運動,至於速度上「多關節機器人」比「水平直角機器人」快,因為「多關節機器人」可以減少很多不必要的運動軌跡,至於「水平直角機器人」則屬於XYZ三個方向運動模式,而「水平直角機器人」的精度常常取決於架台結構的強度,凡越強的結構體則運動後的精準度越高,而「水平直角機器人」最適合用於直線運動的自動化,例如單調直線的插拔、搬運等動作。 
  • 尺寸與重量:
       「多關節機器人」的有效載荷能力比較小,所以比較適合於中小型的物體,
    50kg以下工件均很適合「多關節機器人」,至於「水平直角機器人」因為有效載荷較大,所以適合重物及大體積的物品,所以自動化的規劃一定要從產品的尺寸與重量著手進行規劃。 
  • 作業環境:
        機械人常需要於高溫或液體污染的環境下作業,而於結構上「多關節機器人」的每一個關節可以密閉,所以可以輕易的發展出防水型的機械人,至於「水平直角機器人」雖然可以有些保護措施,但活動部難以全面的防護,所以「水平直角機器人」不易於充滿液體或氣體的惡劣環境下工作。
  • 維修保養:
   「水平直角機器人」因為有架台,所以需要高空維護,維修性並不好,而「多關節機器人」如果為天井式則維修性一樣不佳,但如果為落地式則維修性較方便。
  • 折舊殘值:
       「多關節機器人」屬於標準型產品,雖然初期購入價格較高,但折舊較低,很容易於市場轉手,而相對於「水平直角機器人」於購買初期價格較低,但折舊較高,轉手或沿用性不佳。
  • 結論:
       大型及較重之工件應以「水平直角機器人」為優先考量,因為大型工件加工程序較複雜,加工時間也較長,「水平直角機器人」設備稼動率低,應該採用價格較低的「水平直角機器人」,而「多關節機器人」因為可以模擬人工清除金屬屑及放置的手感,所以很適合用於小工件及精密度較高的零件,而小工件因為加工較少,所以上下料較頻繁,使「多關節機器人」的稼動率較高,而其彈性的特點也很適合少量多樣的生產模式,加上其折舊較低,很容易於市場轉手,或是沿用於新產品的開發,雖初期成本較高,但以長期來看「多關節機器人」的單位成本並不會比「水平直角機器人」高。