Braço leve de fibra de carbono para robôs e cobots da indústria
Braço leve de fibra de carbono para robôs e cobots da indústria
Um braço robótico é um dispositivo mecânico que imita a função de um braço humano, projetado para realizar várias tarefas. Normalmente consiste em várias juntas e elos, com cada junta capaz de girar ou se mover para realizar movimentos complexos e operações precisas.Principais componentes de um braço robótico:
- Base: A parte estacionária do braço robótico, geralmente montada no solo ou em outra estrutura.
- Links: Os segmentos que conectam as articulações, semelhantes aos ossos humanos.
- Articulações: Fornece movimento rotacional ou linear, permitindo que o braço se mova. O número de articulações determina os graus de liberdade (DOF) do braço.
- Efetor final: A "mão" do braço robótico, usada para tarefas como agarrar, transportar ou soldar. O tipo de efetor final pode ser alterado com base nos requisitos da tarefa.
- Atuadores: Responsável por conduzir os movimentos articulares, geralmente acionados por motores ou sistemas hidráulicos.
- Sistema de controle: Gerencia o movimento do braço robótico, normalmente por meio de programação de computador para controle preciso.
- Fabricação: Para tarefas como soldagem e montagem em linhas de produção automotivas.
- Área médica: Para cirurgias de precisão ou assistência à reabilitação.
- Logística e Armazenagem: Para manusear e classificar mercadorias.
- Pesquisa e Educação: Usado em experimentos e ensino.
BRAÇO LEVE DE FIBRA DE CARBONO PARA ROBÔS DE PALETIZAÇÃO DA INDÚSTRIA
O peso do braço é um fator chave que afeta a velocidade de operação de um robô, a amplitude de movimento do braço sob carga, a longevidade dos rolamentos do braço do robô e a capacidade de carga do braço. A regra é simples: quanto mais pesado o braço, pior o desempenho. Portanto, encontrar materiais ultraleves com alta rigidez é crucial.Braços ou pinças/ventosas são frequentemente feitos de alumínio, que é três vezes mais leve que o aço e pode ser usinado com relativa facilidade usando Processos CNC, em especial para os metais macios. Contudo materiais que são ainda mais leves e rígidos que o alumínio, como fibra de carbono, já estão disponíveis.
A fibra de carbono é aproximadamente 43% mais leve que o alumínio ao mesmo tempo que oferece uma rigidez excepcional. É importante notar que a rigidez de componentes de fibra de carbono depende do tipo de material utilizado.
O braço leve feito de fibra de carbono é 43% mais leve que o de alumínio
Os compósitos de fibra de carbono fabricados com tecnologia pré-impregnada e tecidos padrão 0/90 atingem uma rigidez de 90 GPa (módulo de Young), em comparação com a rigidez do alumínio de 69 GPa.
Os compósitos de fibra de carbono padrão são aproximadamente 35% mais rígidos que o alumínio, sendo 43% mais leves.
As peças de fibra de carbono unidirecional (UD) de alto módulo de grau aeroespacial podem ser 4 vezes mais rígidas que o alumínio. Embora esses tecidos sejam várias vezes mais caros do que as fibras de carbono padrão, eles demonstram um potencial significativo para reduzir o peso e aumentar a rigidez.
COMO A FIBRA DE CARBONO É USADA PARA BRAÇOS DE ROBÔS INDUSTRIAIS?
A fibra de carbono está sendo cada vez mais usada em braços robóticos industriais devido à sua combinação única de peso leve, alta resistência e rigidez. Veja como é aplicado:
Braço leve em CFRP para paletização de cobots/robôs.Fabricante de braços de fibra de carbono – WISE CARBON FIBER.
1. Componentes estruturais:
- Elos e articulações de braço: A fibra de carbono é usada para fabricar os elos e articulações dos braços de robôs industriais. Esses componentes precisam ser fortes e leves para garantir alto desempenho e eficiência. A baixa densidade da fibra de carbono reduz o peso total do braço do robô, o que aumenta a velocidade e reduz o consumo de energia.
- Efetores finais: As garras, garras ou outros efetores finais que interagem com objetos geralmente são feitos de fibra de carbono. Isso reduz a carga nos motores e rolamentos do robô, permitindo operações mais rápidas e precisas.
- Velocidade aumentada: Com massa reduzida, os motores podem mover os braços mais rapidamente, melhorando o tempo de ciclo e a produtividade do robô.
- Desgaste reduzido: Componentes mais leves Reduza a tensão nas juntas e rolamentos do robô, levando a uma vida operacional mais longa e manutenção menos frequente.
- Amortecimento de vibração: A alta rigidez da fibra de carbono e as excelentes propriedades de amortecimento de vibração minimizam as deflexões durante movimentos rápidos, melhorando a precisão e a estabilidade do robô.
- Estabilidade térmica: A baixa expansão térmica da fibra de carbono garante que o braço do robô mantenha sua forma e precisão mesmo em temperaturas variadas, o que é crítico para processos que exigem alta precisão.
- Propriedades sob medida: Usando diferentes tipos de tecidos e orientações de fibra de carbono, as propriedades do material podem ser personalizadas para atender a requisitos específicos, como maximizar a resistência em determinadas direções e minimizar o peso.
- Resistência à corrosão: Ao contrário dos metais, a fibra de carbono não corrói, tornando-a ideal para ambientes industriais agressivos, onde a exposição a produtos químicos ou umidade é uma preocupação.
- Resistência à fadiga: A resistência da fibra de carbono à fadiga garante que os braços do robô possam operar continuamente sem degradação no desempenho.
- Investimento inicial vs. benefícios de longo prazo: Embora os componentes de fibra de carbono possam ser mais caros no início em comparação com materiais tradicionais como o alumínio, os benefícios de longo prazo em termos de desempenho, durabilidade e manutenção reduzida geralmente justificam o investimento em aplicações de alto desempenho.
TIPOS DE BRAÇOS ROBÓTICOS DE FIBRA DE CARBONO
Os braços robóticos de fibra de carbono vêm em vários tipos com base em seu design, áreas de aplicação e Requisitos funcionais. Aqui estão alguns tipos comuns:1. Braço robótico de seis eixos
- Aplicação: Normalmente usado em automação industrial para tarefas como soldagem, pintura, montagem e embalagem.
- Características: Com seis graus de liberdade (6 DOF), ele pode se mover de forma flexível no espaço tridimensional para executar tarefas complexas. A construção em fibra de carbono reduz o peso do braço, melhorando a velocidade e a precisão.
- Aplicação: Projetado para colaboração segura com humanos, amplamente utilizado na fabricação, linhas de montagem e saúde.
- Características: A natureza leve da fibra de carbono reduz o consumo de energia e aumenta a segurança do braço robótico, tornando-o adequado para ambientes que exigem colaboração homem-robô.
- Aplicação: Usado em tarefas de alta velocidade e alta precisão, como coleta e colocação de componentes eletrônicos e embalagens de alimentos.
- Características: As propriedades de alta rigidez e amortecimento de vibrações da fibra de carbono permitem uma operação estável e precisa em altas velocidades, ideal para tarefas de alta frequência.
- Aplicação: Normalmente usado para manuseio, paletização e outras tarefas de manuseio de materiais.
- Características: Equipada com ventosas ou pinças, as propriedades leves e de alta resistência da fibra de carbono permitem que ela manuseie objetos pesados sem comprometer a flexibilidade operacional, tornando-a adequada para levantamento e embalagem pesados.
- Aplicação: Usado principalmente em procedimentos cirúrgicos, reabilitação e automação laboratorial.
- Características: A precisão e a biocompatibilidade da fibra de carbono a tornam ideal para ambientes médicos, especialmente em robôs cirúrgicos que exigem alta precisão.
- Aplicação: Usado em educação e pesquisa, permitindo que os usuários configurem e reconfigurem o braço robótico conforme necessário.
- Características: A natureza leve da fibra de carbono torna esses componentes modulares fáceis de instalar e mover, mantendo um bom desempenho mecânico, adequado para aplicações que exigem configurações flexíveis.
- Aplicação: Usado para operações em satélites, estações espaciais e outros veículos aeroespaciais.
- Características: As características de alta resistência e leveza da fibra de carbono são particularmente importantes em ambientes espaciais, ajudando a reduzir o peso total da espaçonave e melhorar as capacidades operacionais em condições adversas.
As folhas de fibra de carbono são mais frequentemente usadas para a fabricação de pinças leves / placas de sucção pneumáticas.
Pinças e sucção Placas estão disponíveis em fibra de carbono com espessuras que variam de 4 mm a 60 mm, incluindo opções de 4, 5, 6, 7, 8, 10, 15, 20 e 30 mm.
Mediante solicitação, também podemos fornecer espessuras de pinça personalizadas de 1 mm a 60 mm com uma precisão de 0,1 mm, como 5,1 mm.
Com mais de 12 anos de experiência no fornecimento de braços/pinças para robôs e máquinas industriais, também oferecemos serviços de rosqueamento e ranhura de cabeça de parafuso em pinças de fibra de carbono e placas de sucção.