Βιομηχανικό Ρομπότ PCB για Ελεγκτές, Σερβοκινητήρες, Ασφάλεια και Πιστοποίηση

Οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων βιομηχανικών ρομπότ υποστηρίζουν βραχίονες σταθερής βάσης, ρομπότ ατσάλινων σκελετών, συνεργατικά βιομηχανικά συστήματα, ρομπότ συγκόλλησης, ρομπότ παλετοποίησης και άλλες πλατφόρμες αυτοματισμού εργοστασίων. Πρέπει να αντέχουν σε υψηλούς κύκλους λειτουργίας, ηλεκτρικό θόρυβο, μεγάλη διάρκεια ζωής, απαιτήσεις ασφαλείας και προσδοκίες συντήρησης που είναι αυστηρότερες από τις περισσότερες ηλεκτρονικές συσκευές ευρείας κατανάλωσης ή γραφείου.

Αυτός ο οδηγός εξηγεί τις πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων (PCB) βιομηχανικών ρομπότ από την οπτική γωνία του συστήματος και της κατασκευής: ερμάρια ελεγκτών, κατανεμημένες μονάδες δίσκου, βιομηχανικό Ethernet, αρχιτεκτονική ασφάλειας, EMC, θερμικός σχεδιασμός, τεκμηρίωση και μακροπρόθεσμη υποστήριξη. Διορθώνει επίσης την αρχική κατεύθυνση των Συχνών Ερωτήσεων (FAQ), αντικαθιστώντας τις ερωτήσεις που επικεντρώνονται στον προμηθευτή με ερωτήσεις του κλάδου, τις οποίες αναζητούν στην πραγματικότητα οι μηχανικοί, οι ομάδες προμηθειών και οι διαχειριστές προϊόντων.

Τι κάνει τα βιομηχανικά ρομπότ να ξεχωρίζουν

Ρόλος στο Ρομποτικό Σύστημα

Τα βιομηχανικά ρομπότ — οι αρθρωτοί βραχίονες σταθερής βάσης που χρησιμοποιούνται στις γραμμές παραγωγής — έχουν συγκεκριμένες απαιτήσεις ηλεκτρονικών που διαφέρουν από άλλες κατηγορίες ρομπότ. Ο υψηλός κύκλος λειτουργίας, η μεγάλη διάρκεια ζωής, ο ελεγκτής τοποθέτησης σε ντουλάπι με κατανεμημένα ηλεκτρονικά συστήματα κίνησης και οι στόχοι υψηλής αξιοπιστίας διαμορφώνουν τη στοίβα ηλεκτρονικών. Τι κάνει τα ηλεκτρονικά βιομηχανικά ρομπότ να ξεχωρίζουν:

• Υψηλός κύκλος λειτουργίας: πολλές ώρες συνεχούς λειτουργίας ανά ημέρα. Υποβάθμιση εξαρτημάτων και θερμικός σχεδιασμός με διαστάσεις για συνεχή λειτουργία.
• Μεγάλη διάρκεια ζωής: 10-15 χρόνια τυπικός χρόνος για βιομηχανικούς βραχίονες. Διαθεσιμότητα εξαρτημάτων, διάρκεια ζωής πυκνωτή και μηχανική φθορά, όλα αυτά για αυτήν τη διάρκεια ζωής.
• Ελεγκτής τοποθέτησης σε ντουλάπι: Ο κύριος υπολογιστής βρίσκεται σε ένα ερμάριο ελέγχου, όχι στον βραχίονα. Επικοινωνία μέσω καλωδίων με μονάδες δίσκου που είναι τοποθετημένες στον βραχίονα.
• Κατανεμημένες μονάδες δίσκου: σερβοκινητήρες σε κάθε άρθρωση του βραχίονα. Επικοινωνία μέσω EtherCAT, EtherNet/IP ή ιδιόκτητων διαύλων.
• Απαιτήσεις πιστοποίησης: ασφάλεια (ISO 10218), ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα (IEC 61000) και λειτουργική ασφάλεια (IEC 62061). Η τεκμηρίωση υποστηρίζει και τα δύο.
• Αναβάθμιση και αναβάθμιση: Οι βιομηχανικές εγκαταστάσεις μερικές φορές αναβαθμίζουν τα ηλεκτρονικά σε υπάρχον μηχανολογικό υλικό. Οι συμβατές διεπαφές διατηρούν τις διαδρομές αναβάθμισης.

Κίνδυνοι σχεδιασμού προς έλεγχο

Για τις πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων βιομηχανικών ρομπότ, η εισαγωγή στοιχείων κατασκευής θα πρέπει να γίνεται πριν από την τοποθέτηση των συνδέσμων, την εφαρμογή του περιβλήματος, την πρόσβαση στα εξαρτήματα, τις θερμικές διαδρομές και τη δρομολόγηση των καλωδίων. Οι καθυστερημένες αλλαγές σε αυτές τις λεπτομέρειες συνήθως προκαλούν μηχανικές επανεπεξεργασίες, επανασχεδιασμό των εξαρτημάτων δοκιμής ή συμβιβασμούς στην αξιοπιστία που θα μπορούσαν να είχαν αποφευχθεί με την έγκαιρη αναθεώρηση του DFM.

Η επιλογή εξαρτημάτων θα πρέπει να περιλαμβάνει την κατάσταση του κύκλου ζωής, τις εγκεκριμένες εναλλακτικές λύσεις, τη διαθεσιμότητα της συσκευασίας, την αξιολόγηση θερμοκρασίας και τις αξιολογήσεις ασφάλειας ή απομόνωσης, όπου είναι σχετικό. Τα βιομηχανικά ρομπότ PCB συχνά παραμένουν στην παραγωγή ή τη λειτουργία για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα από τα ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης, επομένως ο ανεπίλυτος κίνδυνος προμήθειας καθίσταται ζήτημα υποστήριξης πεδίου, όχι μόνο ζήτημα αγοράς.

Σε επίπεδο συστήματος, η πλακέτα θα πρέπει να καθορίζεται με βάση τη λειτουργία, το περιβάλλον, τη διάρκεια ζωής και την κάλυψη δοκιμών και όχι μόνο με σχηματικό διάγραμμα. Αυτό αποτρέπει το συνηθισμένο σφάλμα της κατασκευής μιας τεχνικά σωστής πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος (PCB) που είναι δύσκολο να τοποθετηθεί, δύσκολο να συντηρηθεί ή ανεπαρκώς στιβαρή μετά την εγκατάστασή της στο ρομπότ.

Αρχιτεκτονική Ελεγκτή: Εφαρμογή, Κίνηση, Ασφάλεια

Επιλογές Αρχιτεκτονικής για Αρχιτεκτονική Ελεγκτή

Η αρχιτεκτονική ελεγκτών βιομηχανικών ρομπότ συνήθως διαχωρίζει την υπολογιστική ικανότητα υψηλού επιπέδου από τον συντονισμό κίνησης σε πραγματικό χρόνο. Τα κύρια στοιχεία είναι:

• Επεξεργαστής εφαρμογών: Εκτελεί πρόγραμμα ρομποτικής υψηλού επιπέδου, διδάσκει κρεμαστή διεπαφή και επικοινωνία με συστήματα εγκαταστάσεων. Linux ή βιομηχανικό λειτουργικό σύστημα.
• Συντονιστής κίνησης: Συντονισμός των αρθρώσεων σε πραγματικό χρόνο. Ντετερμινιστικός χρονισμός σε ρυθμούς kilohertz. Συχνά σε FPGA ή σε ειδικό επεξεργαστή.
• Ελεγκτής ασφαλείας: Αποκλειστικές λειτουργίες διακοπής χειρισμού επεξεργαστή με αξιολόγηση ασφαλείας και παρακολούθηση λειτουργίας. Ανεξάρτητα από τον κύριο ελεγκτή.
• Διεπαφές επικοινωνίας: Ethernet σε συστήματα εγκαταστάσεων, βιομηχανικό Ethernet (EtherCAT, PROFINET, EtherNet/IP) σε περιφερειακό εξοπλισμό.
• Διεπαφή ανθρώπου-μηχανής: διδασκαλία σύνδεσης κρεμαστού κοσμήματος, σύνδεση φορητού υπολογιστή σέρβις, ενδεικτικές λυχνίες.
• Κατανομή ισχύος: πολλαπλές ράγες για τα διάφορα υποσυστήματα. Διαδοχική εκκίνηση και τερματισμός λειτουργίας.

Απαιτήσεις Επικύρωσης για Αρχιτεκτονική Ελεγκτή

Η αξιοπιστία εξαρτάται από τη διατήρηση των περιθωρίων που έχουν σχεδιαστεί στην πλακέτα: πλάτος χαλκού, απόσταση μόνωσης, θερμική ανακούφιση, συγκράτηση συνδετήρων, υποβάθμιση εξαρτημάτων και κάλυψη επιθεώρησης. Ο κατασκευαστής θα πρέπει να επαληθεύει αυτά τα χαρακτηριστικά αντί να αντιμετωπίζει την πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος ως ένα γενικό συγκρότημα με μια γενική δοκιμή επιτυχίας/αποτυχίας.

Η δυνατότητα συντήρησης θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη μέσω ετικετοποιημένων συνδέσμων, προσβάσιμων σημείων δοκιμής, σαφών παραλλαγών πλακέτας και παρακολούθησης σειριακού αριθμού. Όταν ένα ρομπότ παρουσιάσει βλάβη στο πεδίο, η καλή διαγνωστική σε επίπεδο πλακέτας επιτρέπει στην ομάδα σέρβις να απομονώσει το πρόβλημα γρήγορα αντί να αντικαταστήσει μεγάλα συγκροτήματα ή να επιστρέψει ολόκληρο το ρομπότ.

Ο πρακτικός κανόνας είναι να επιλέγεται η απλούστερη κατασκευή που εξακολουθεί να πληροί τις απαιτήσεις σήματος, ασφάλειας, θερμότητας και μηχανικής. Οι υπερβολικές προδιαγραφές αυξάνουν το κόστος, ενώ οι ανεπαρκείς προδιαγραφές δημιουργούν επανεπεξεργασία κατά τη διάρκεια δοκιμών ή εφαρμογής στο πεδίο.

Τα ηλεκτρονικά κατανεμημένης κίνησης θα πρέπει να εξετάζονται με βάση τον σχεδιασμό της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος (PCB) του οδηγού κινητήρα και την υποστήριξη κατασκευής της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος του ρομπότ, αντί να αντιμετωπίζονται ως γενική πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος ελέγχου.

Ηλεκτρονικά Κατανεμημένης Κοινής Οδήγησης

Βασικές επιλογές σχεδιασμού για ηλεκτρονικά κατανεμημένης κίνησης με άρθρωση

Τα ηλεκτρονικά συστήματα κίνησης αρθρώσεων στους βιομηχανικούς βραχίονες συνήθως βρίσκονται σε κάθε άρθρωση και όχι στο περίβλημα του ελεγκτή. Πλεονεκτήματα: μικρότερη καλωδίωση ισχύος, ταχύτεροι βρόχοι κίνησης, ευκολότερη αντικατάσταση αρθρώσεων. Οι κύριες παράμετροι είναι:

• Σερβοκίνηση ανά άρθρωση: ενσωματωμένα ηλεκτρονικά σερβοκινητήρα σε κάθε άρθρωση. Επικοινωνία μέσω διαύλου κίνησης προς τον ελεγκτή.
• Απόλυτος κωδικοποιητής: ανατροφοδότηση θέσης που επιβιώνει από κύκλους ισχύος. Μειώνει την ακολουθία αρχικής ρύθμισης κατά την εκκίνηση.
• Λειτουργίες ασφαλείας: Ασφαλής απενεργοποίηση ροπής, Ασφαλής διακοπή λειτουργίας, Ασφαλής περιορισμός ταχύτητας ως τυπικές λειτουργίες κίνησης.
• Έλεγχος φρένων: εμπλοκή του αρθρωτού φρένου σε περίπτωση απώλειας ισχύος ή ακινητοποίησης. Αποτρέπει την πτώση του βραχίονα λόγω της βαρύτητας.
• Θερμική διαχείριση: Οι αρθρώσεις κίνησης λειτουργούν στο θερμικό περιβάλλον του βραχίονα. Μερικές φορές περιορίζονται από την ψύξη της δομής του βραχίονα.
• Σχεδιασμός καλωδίου: Ισχύς συν επικοινωνία συν σήματα ασφαλείας σε ένα καλώδιο ανά σύνδεση. Η εύκαμπτη διάρκεια ζωής του καλωδίου ταιριάζει με την υπηρεσία βραχίονα.

Παράγοντες Κατασκευής και Αξιοπιστίας

Η κάλυψη των δοκιμών κλιμακώνεται με βάση την απαίτηση αξιοπιστίας. Οι καταναλωτικές εφαρμογές χρειάζονται λιγότερη κάλυψη από τις βιομηχανικές. Οι βιομηχανικές λιγότερο από τις ιατρικές. Οι ιατρικές λιγότερο από τις κρίσιμες για την ασφάλεια. Η αντιστοίχιση της κάλυψης των δοκιμών με τις πραγματικές απαιτήσεις διατηρεί τον προϋπολογισμό κόστους, παρέχοντας παράλληλα τη διασφάλιση που χρειάζεται η εφαρμογή.

Η τεκμηρίωση κατασκευής συχνά δεν επενδύεται επαρκώς κατά τη φάση σχεδιασμού και η αναδρομική κατασκευή της είναι δαπανηρή. Τα αρχεία δοκιμών ανά μονάδα που καταγράφονται κατά την παραγωγή υποστηρίζουν την έρευνα πεδίου χρόνια αργότερα. Η ιχνηλασιμότητα της παρτίδας των συστατικών υποστηρίζει την ανάλυση μετά θάνατον των επιστροφών πεδίου. Τα προγράμματα που σχεδιάζουν την τεκμηρίωση νωρίς έχουν τα αρχεία που χρειάζονται. Τα προγράμματα που προσθέτουν τεκμηρίωση αργότερα συχνά χάνουν τα δεδομένα που θα ήθελαν.

Επικοινωνία: EtherCAT, PROFINET, EtherNet/IP

Απαιτήσεις διεπαφής και διάταξης

Η επικοινωνία μεταξύ του πίνακα ελέγχου και των ηλεκτρονικών που είναι τοποθετημένα στον βραχίονα χρησιμοποιεί βιομηχανικά πρωτόκολλα με καθορισμένα χαρακτηριστικά. Οι κύριες επιλογές είναι:

• EtherCAT: ντετερμινιστικό Ethernet, συγχρονισμός υπο-μικροδευτερολέπτου. Πρότυπο για κίνηση υψηλής απόδοσης.
• PROFINET IRT: παρόμοια ντετερμινιστική απόδοση. Κοινή στην ευρωπαϊκή αγορά.
• EtherNet/IP: ντετερμινιστική δυνατότητα με το CIP Motion. Συνηθισμένη στην αγορά της Βόρειας Αμερικής.
• Ιδιόκτητος: Πρωτόκολλα ειδικά για κάθε προμηθευτή. Διατήρηση της ενοποίησης αλλά περιορισμός του σχεδιασμού συστήματος πολλαπλών προμηθευτών.
• Εφεδρική επικοινωνία: Ορισμένες αρχιτεκτονικές χρησιμοποιούν πλεονάζουσες διαδρομές επικοινωνίας για κίνηση που σχετίζεται με την ασφάλεια.

Ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα, χρονισμός και παράμετροι δοκιμών

Η ορατότητα της αλυσίδας εφοδιασμού κατά την παραγωγή επηρεάζει τόσο το κόστος όσο και την αξιοπιστία. Οι κατασκευαστές με δυνατότητα ενεργού προμήθειας απορροφούν κύκλους κατανομής που διαφορετικά θα προκαλούσαν διακοπές παραγωγής. Οι κατασκευαστές χωρίς δυνατότητα ενεργού προμήθειας μετακυλίουν τα προβλήματα εφοδιασμού στους πελάτες. Η αξία της ενεργού προμήθειας είναι υψηλότερη κατά τη διάρκεια ελλείψεων σε ολόκληρο τον κλάδο και χαμηλότερη κατά τη διάρκεια συνθηκών σταθερής προμήθειας.

Οι κύκλοι επανάληψης σχεδιασμού επωφελούνται από την αυστηρή ανατροφοδότηση σχεδιασμού-κατασκευής. Ένας συνεργάτης κατασκευής που παρέχει άμεση ανατροφοδότηση DFM επιτρέπει την ταχεία επανάληψη. Ένας συνεργάτης που παρέχει αργή ή επιφανειακή ανατροφοδότηση επιβραδύνει αναλογικά την επανάληψη. Τα προγράμματα που επιλέγουν συνεργάτες κατασκευής εν μέρει με βάση την ποιότητα των ανατροφοδότησης συνήθως περνούν από τη φάση του πρωτοτύπου πιο γρήγορα από τα προγράμματα που επιλέγουν μόνο με βάση την προσφορά χαμηλότερου κόστους.

Ο σχεδιασμός ασφάλειας βιομηχανικών ρομπότ συνδέεται επίσης με τη διεπαφή εισόδου/εξόδου ασφαλείας , ενώ η επικοινωνία του θαλάμου εξαρτάται από μια ισχυρή πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος βιομηχανικού δικτύου.

Αρχιτεκτονική ασφάλειας σύμφωνα με το πρότυπο ISO 10218

Επιλογές Αρχιτεκτονικής για Αρχιτεκτονική Ασφάλειας σύμφωνα με το πρότυπο ISO 10218

Η αρχιτεκτονική ασφαλείας στα βιομηχανικά ρομπότ εφαρμόζει τις απαιτήσεις του ISO 10218. Οι κύριες λειτουργίες ασφαλείας είναι:

• Στάση έκτακτης ανάγκης: στάση κατηγορίας 0 ή 1 από συσκευές διακοπής έκτακτης ανάγκης. Πλεονάζουσες διαδρομές υλικού.
• Προστατευτική στάση: Στάση κατηγορίας 2 από τις διασφαλίσεις. Το ρομπότ σταματά αλλά διατηρείται η τροφοδοσία ρεύματος.
• Ασφαλής διακοπή λειτουργίας: Το ρομπότ διατηρεί τη θέση του υπό την ισχύ κίνησης. Επιτρέπει τη χειροκίνητη εργασία κοντά στο σταματημένο ρομπότ.
• Ασφαλώς περιορισμένη ταχύτητα: Περιορισμένη ταχύτητα κατά τη χειροκίνητη λειτουργία. Επιτρέπει την ασφαλή λειτουργία εκμάθησης.
• Ασφαλές φρένο: Το φρένο είναι ενεργοποιημένο ως λειτουργία ασφαλείας. Αυτόνομη επαλήθευση της λειτουργίας του φρένου.
• Ενεργοποίηση συσκευής: Απαιτείται εισαγωγή χειριστή για την κίνηση του ρομπότ σε χειροκίνητη λειτουργία. Λειτουργικότητα ελέγχου νεκρού χειριστή.

Απαιτήσεις Επικύρωσης για την Αρχιτεκτονική Ασφάλειας σύμφωνα με το πρότυπο ISO 10218

Τα οικονομικά της ζώνης όγκου επηρεάζουν τις σωστές επιλογές διεργασίας διαφορετικά σε διαφορετικές κλίμακες παραγωγής. Οι πρακτικές που αποδίδουν με 100,000 μονάδες ετησίως σπάνια αποδίδουν με 500 μονάδες. Οι πρακτικές που έχουν νόημα στο πρωτότυπο σπάνια έχουν νόημα σε μεγάλο όγκο. Η αντιστοίχιση της προσέγγισης κατασκευής με τον πραγματικό όγκο παραγωγής είναι αυτό που καθιστά κάθε ζώνη όγκου οικονομικά βιώσιμη.

Οι υποχρεώσεις πιστοποίησης από τους κανονισμούς ποικίλλουν σημαντικά ανάλογα με την εφαρμογή και την αγορά. Τα στοιχεία κατασκευής που υποστηρίζουν τις υποβολές πελατών μπορεί να κυμαίνονται από ελάχιστα (καταναλωτικά προϊόντα σε μη ρυθμιζόμενες αγορές) έως εκτεταμένα (ιατροτεχνολογικά προϊόντα με αυστηρές περιόδους διατήρησης). Τα προγράμματα που καθορίζουν τις απαιτήσεις πιστοποίησης κατά την προσφορά ρυθμίζουν σωστά την κατασκευή. Τα προγράμματα που προσθέτουν απαιτήσεις πιστοποίησης αργότερα μερικές φορές χρειάζονται αλλαγές στη διαδικασία.

Περιβαλλοντικές και μακροχρόνιες ανάγκες λειτουργίας

Βασικές επιλογές σχεδιασμού για περιβαλλοντικές και μακροχρόνιες ανάγκες

Οι περιβαλλοντικές και οι συναφείς παράγοντες διάρκειας ζωής διαμορφώνουν τα ηλεκτρονικά συστήματα βιομηχανικών ρομπότ. Οι κύριοι παράγοντες που πρέπει να λαμβάνονται υπόψη είναι:

• Εύρος θερμοκρασίας: συνήθως λειτουργεί σε θερμοκρασία 0-45 °C. αποθήκευση από -20 έως +65 °C. Ορισμένες εφαρμογές απαιτούν μεγαλύτερο εύρος.
• Ανοχή στην υγρασία: βιομηχανικά περιβάλλοντα με ζητήματα συμπύκνωσης και έκπλυσης.
• Δόνηση: Τα ηλεκτρονικά που είναι τοποθετημένα στον βραχίονα βλέπουν επιτάχυνση κατά την κίνηση. Η τοποθέτηση εξαρτημάτων και συνδετήρων έχει μέγεθος κατάλληλο για αυτήν.
• Διάρκεια ζωής εύκαμπτου καλωδίου: Τα καλώδια σύνδεσης κάμπτονται εκατομμύρια κύκλους κατά τη διάρκεια ζωής τους. Ο σχεδιασμός του καλωδίου και η ανακούφιση από την τάση του συνδετήρα έχουν σημασία.
• Υποβάθμιση εξαρτημάτων: Η συνεχής λειτουργία για 10-15 χρόνια σημαίνει ότι τα εξαρτήματα λειτουργούν κάτω από την ονομαστική τάση. Παρατείνει σημαντικά τη διάρκεια ζωής τους.
• Ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα (EMC) σε βιομηχανικά περιβάλλοντα: Ο παρακείμενος εξοπλισμός υψηλής ισχύος παράγει σημαντική ηλεκτρομαγνητική καταπόνηση. Απαιτούνται υψηλές απαιτήσεις ατρωσίας.

Παράγοντες Κατασκευής και Αξιοπιστίας

Η ενοποιημένη παραγωγή σε έναν συνεργάτη παραγωγής διατηρεί τη θεσμική γνώση που συσσωρεύεται σε όλες τις γενιές προϊόντων. Ένας συνεργάτης που έχει κατασκευάσει πολλαπλές γενιές παρόμοιων προϊόντων γνωρίζει τα συγκεκριμένα ζητήματα που προκύπτουν, τις τροποποιήσεις της διαδικασίας που βελτιώνουν την απόδοση, τα πρότυπα σχεδιασμού που οδηγούν σε καλή παραγωγή. Αυτή η γνώση δεν μεταφέρεται σε νέους συνεργάτες χωρίς κόστος.

Ο συνεχιζόμενος διάλογος μεταξύ μηχανικής και κατασκευής βελτιώνει τόσο τα προϊόντα όσο και τη σχέση με τους προμηθευτές με την πάροδο του χρόνου. Τα δεδομένα απόδοσης που επιστρέφουν στη μηχανική ενημερώνουν για τη βελτίωση του σχεδιασμού. Τα δεδομένα επιστροφής πεδίου που επιστρέφουν ενημερώνουν για τις βελτιώσεις τόσο του σχεδιασμού όσο και της κατασκευής. Τα προγράμματα όπου αυτός ο διάλογος είναι ενεργός βελτιώνονται σε όλες τις γενιές προϊόντων.

Για παρακείμενες αποφάσεις σχεδιασμού, ανατρέξτε στον οδηγό PCB του σερβοκινητήρα και του ελεγκτή BLDC και στον οδηγό PCB εισόδου/εξόδου ρομπότ και διεπαφής ασφαλείας.

Για παραγωγή μακράς διαρκείας, η Highleap μπορεί να συνδυάσει την κατασκευή με τη ρομποτική συναρμολόγηση PCB και την υποστήριξη κατασκευής σε κουτί.

Κατασκευή βιομηχανικών ρομπότ PCB στην Highleap

Αναθεώρηση DFM πριν από την παραγωγή

Η Highleap κατασκευάζει ηλεκτρονικά βιομηχανικών ρομπότ με τον κλάδο που απαιτούν τα προϊόντα μακράς διαρκείας. Οι συγκεκριμένες δυνατότητες περιλαμβάνουν:

• Προμήθεια εξαρτημάτων βιομηχανικής ποιότητας: εξαρτήματα μακράς διαθεσιμότητας με καθορισμένους κύκλους ζωής προϊόντος. Διατηρεί τη λειτουργικότητα καθ' όλη τη διάρκεια ζωής του προϊόντος.
• Βαρύς χαλκός για ηλεκτρονικά συστήματα κίνησης: ηλεκτρονικά συστήματα κίνησης υψηλού ρεύματος με κατάλληλο θερμικό σχεδιασμό.
• Κατασκευή διεπαφών επικοινωνίας: Οι διεπαφές EtherCAT, PROFINET και EtherNet/IP διαθέτουν λειτουργική επαλήθευση.
• Παραγωγή με αξιολόγηση ασφαλείας: κατασκευή που υποστηρίζει υποβολές πιστοποίησης ISO 10218 και IEC 62061.
• Περιβαλλοντικός έλεγχος: θερμικός κύκλος και δοκιμές κραδασμών σε δείγματα ανά παρτίδα παραγωγής.
• Απόδειξη με έγγραφα: ιχνηλασιμότητα ανά μονάδα και αρχεία κατασκευής που υποστηρίζουν την πιστοποίηση πελατών και την ενσωμάτωση του συστήματος διαχείρισης ποιότητας.

Δοκιμή, Ιχνηλασιμότητα και Μεταβίβαση Δημιουργίας

Η διαδικασία κατασκευής για τη ρομποτική συνδυάζει πρακτικές από διάφορες παραδοσιακές κατηγορίες ηλεκτρονικών ειδών. Από τα ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης — την πειθαρχία στο κόστος και την ογκομετρική παραγωγή. Από τα βιομηχανικά ηλεκτρονικά — την αξιοπιστία και τη μεγάλη διάρκεια ζωής. Από τα ηλεκτρονικά αυτοκινήτων — την ανοχή στους κραδασμούς και το περιβάλλον. Από τα ιατρικά ηλεκτρονικά — την τεκμηρίωση και την ιχνηλασιμότητα. Η ρομποτική επωφελείται από τον συνδυασμό αυτών.

Τα προγράμματα που αντιμετωπίζουν την κατασκευή ως στρατηγική —επενδύοντας σε σχέσεις με προμηθευτές, κοινοποιώντας πληροφορίες πρόβλεψης, συντονίζοντας την παραγωγική ικανότητα— συνήθως ξεπερνούν σε απόδοση τα προγράμματα που αντιμετωπίζουν την κατασκευή συναλλακτικά. Η συναλλακτική προσέγγιση εξοικονομεί χρόνο διαπραγμάτευσης, αλλά χάνει τα οφέλη της μακροπρόθεσμης συνεργασίας με τους προμηθευτές.

Συχνές ερωτήσεις για τα PCB βιομηχανικών ρομπότ

Τι κάνει μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (PCB) βιομηχανικού ρομπότ διαφορετική από τα συνηθισμένα ηλεκτρονικά;

Οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων (PCB) βιομηχανικών ρομπότ πρέπει να αντέχουν μεγάλη διάρκεια ζωής, υψηλό κύκλο λειτουργίας, θόρυβο κινητήρα, εγκατάσταση τοποθετημένη σε ντουλάπι ή βραχίονα, βιομηχανική επικοινωνία, λειτουργίες ασφαλείας και τεκμηριωμένη ιχνηλασιμότητα. Συνήθως σχεδιάζονται με ευρύτερα περιθώρια υποβάθμισης, ισχυρότερη προστασία EMC, πιο ισχυρούς συνδετήρες και αρχεία παραγωγής που υποστηρίζουν ελέγχους και επιτόπια εξυπηρέτηση.

Ποιες πλακέτες τυπωμένου κυκλώματος (PCB) βρίσκονται συνήθως μέσα σε ένα βιομηχανικό ρομποτικό σύστημα;

Ένα πλήρες βιομηχανικό σύστημα ρομπότ μπορεί να περιλαμβάνει μια κύρια πλακέτα ελεγκτή, μια πλακέτα ελέγχου κίνησης, πλακέτες σερβοκίνησης, πλακέτες διεπαφής εισόδου/εξόδου και ασφαλείας, πλακέτες επικοινωνίας, πλακέτες διανομής ισχύος, ηλεκτρονικά συστήματα εκμάθησης και πλακέτες αισθητήρων ή κωδικοποιητών. Ορισμένες βρίσκονται στο περίβλημα του ελεγκτή. άλλες είναι τοποθετημένες στον βραχίονα του ρομπότ ή στον ακραίο ενεργοποιητή.

Γιατί οι κατανεμημένοι αρθρωτοί δίσκοι είναι συνηθισμένοι στα βιομηχανικά ρομπότ;

Οι κατανεμημένοι δίσκοι τοποθετούν τα ηλεκτρονικά ισχύος πιο κοντά σε κάθε σύνδεση, μειώνοντας το μήκος του καλωδίου, βελτιώνοντας την απόδοση του βρόχου ρεύματος, απλοποιώντας τις μονάδες σύνδεσης και επιτρέποντας την ευκολότερη αντικατάσταση. Αυξάνουν επίσης τις απαιτήσεις για θερμικό σχεδιασμό, αντοχή σε κραδασμούς, αξιοπιστία επικοινωνίας και λειτουργικές συνδέσεις, επειδή τα ηλεκτρονικά βρίσκονται πιο κοντά στο κινούμενο μηχανικό σύστημα.

Ποια πρωτόκολλα επικοινωνίας είναι συνηθισμένα στα βιομηχανικά ρομπότ;

Τα κοινά πρωτόκολλα περιλαμβάνουν τα EtherCAT, PROFINET, EtherNet/IP, CANopen, τυπικό Ethernet και ιδιόκτητους διαύλους κίνησης. Η σωστή επιλογή εξαρτάται από την ενσωμάτωση στο εργοστάσιο, τις απαιτήσεις χρονισμού, τον εγκατεστημένο εξοπλισμό, την αρχιτεκτονική ασφαλείας και το οικοσύστημα του προμηθευτή. Η κίνηση υψηλής απόδοσης συνήθως απαιτεί ντετερμινιστική επικοινωνία με προβλέψιμη καθυστέρηση και τρέμουλο.

Πώς επηρεάζει το ISO 10218 τα ηλεκτρονικά βιομηχανικών ρομπότ;

Το πρότυπο ISO 10218 ορίζει τις απαιτήσεις ασφαλείας για τα βιομηχανικά ρομποτικά συστήματα. Ο σχεδιασμός των PCB πρέπει να υποστηρίζει λειτουργίες ασφαλείας όπως διακοπή έκτακτης ανάγκης, προστατευτική διακοπή, συσκευές ενεργοποίησης, παρακολουθούμενη κίνηση και ασφαλείς διεπαφές. Η συμμόρφωση είναι σε επίπεδο συστήματος, αλλά οι πλακέτες πρέπει να παρέχουν την αρχιτεκτονική, τα διαγνωστικά, την τεκμηρίωση και τις αξιόπιστες διαδρομές υλικού που απαιτούνται για την επικύρωση.

Ποια ζητήματα ηλεκτρομαγνητικής συμβατότητας επηρεάζουν τα PCB των βιομηχανικών ρομπότ;

Τα βιομηχανικά ρομπότ λειτουργούν κοντά σε κινητήρες, συγκολλητές, μονάδες κίνησης, ρελέ, μακριά καλώδια και συστήματα ισχύος εγκαταστάσεων. Τα PCB πρέπει να αντιστέκονται στον αγώγιμο και ακτινοβολούμενο θόρυβο, ελέγχοντας παράλληλα τις δικές τους εκπομπές. Η ορθή πρακτική EMC περιλαμβάνει θωράκιση, φιλτράρισμα, απομόνωση, έλεγχο διαδρομής επιστροφής, προστασία από υπερτάσεις, στρατηγική σύνδεσης και επικύρωση υπό ρεαλιστικές συνθήκες καλωδίων και περιβλήματος.

Για πόσο καιρό θα πρέπει να υποστηρίζονται τα PCB των βιομηχανικών ρομπότ;

Τα βιομηχανικά ρομπότ συχνά παραμένουν σε λειτουργία για 10 έως 15 χρόνια ή και περισσότερο, επομένως τα προγράμματα PCB θα πρέπει να σχεδιάζουν τον κύκλο ζωής των εξαρτημάτων, τις εγκεκριμένες εναλλακτικές λύσεις, τη στρατηγική επισκευής, τον έλεγχο έκδοσης υλικολογισμικού και τη διατήρηση της τεκμηρίωσης. Η μακροπρόθεσμη υποστήριξη θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά τον αρχικό σχεδιασμό, επειδή οι καθυστερημένες αντικαταστάσεις μπορούν να προκαλέσουν επαναξιολόγηση ή επιπλοκές κατά την επιτόπια εξυπηρέτηση.

Τι πρέπει να ελεγχθεί πριν από την επιλογή ενός κατασκευαστή PCB βιομηχανικών ρομπότ;

Ελέγξτε την εμπειρία σας με σερβοκινητήρες, βιομηχανική επικοινωνία, ασφάλεια εισόδου/εξόδου, ελεγχόμενη σύνθετη αντίσταση, βαρύ χαλκό, λειτουργικές δοκιμές, τεκμηρίωση, ιχνηλασιμότητα και μακροπρόθεσμη προμήθεια. Ένας κατάλληλος κατασκευαστής θα πρέπει να χειρίζεται τόσο την τεχνική κατασκευή της πλακέτας όσο και τα αποδεικτικά στοιχεία παραγωγής που απαιτούνται για την ποιότητα, την εξυπηρέτηση και την υποστήριξη πιστοποίησης.

Αποστολή αρχείων PCB βιομηχανικού ρομπότ για έλεγχο DFM παραγωγής