Проблема обслуживания при круглосуточной работе склада
Роботехника склада работает в условиях, которые мучили бы любой механический компонент. Пыль, обломки, колебания температуры и бессмысленные циклы 24/7 создают среду, в которой традиционные металлические подшипники со смазкой на основе жира постоянно деградируют. Сама смазка становится обязательством — смазка привлекает и задерживает переносимые по воздуху частицы, ускоряя износ вместо того, чтобы его предотвратить. Графики обслуживания, построенные на переповторе, добавляют затраты на оплату труда и создают время простоя, которое подрывает самые эффективные выгоды, которые должны были доставить роботы.
Bastian Solutions, компания Toyota Advanced Logistics, которая разрабатывает автоматизированные системы обработки материалов, столкнулась с этой проблемой напрямую при разработке своего автономного робота ULTRA BLUE для погрузки грузовиков. Система разработана для замены ручной укладки коробок в операции отправки со склада, обрабатывая более 1000 случаев в час при непрерывной работе. С выдвижной мачтой, шестиосевым захватным инструментом и сочлененными конвейерами с навигацией lidar ULTRA BLUE представляет собой механически сложную платформу со множеством точек ротационного и линейного движения — каждая из них потенциальная головная боль при обслуживании.
Переход к самосмазываемым полимерам
Вместо того чтобы принять традиционный подход с металлическими подшипниками и регулярной смазкой, Bastian Solutions обратилась к igus, немецкому производителю, специализирующемуся на высокопроизводительных полимерных компонентах движения, которые не требуют внешней смазки. Сотрудничество привело к интеграции четырех различных типов продуктов igus по всей платформе ULTRA BLUE, каждый из которых решает конкретное требование движения.
Простые подшипники были установлены в четырехзвенный механизм — один из наиболее механически напряженных подсистем робота. Эта связь переводит вращение двигателя в сложные режимы сочленения, необходимые для позиционирования секций конвейера во время процесса загрузки. Традиционные подшипники в этом месте требовали частого внимания; полимерные подшипники igus полностью исключили эту необходимость, удвоив операционный срок службы системы и снизив стоимость подшипников вдвое.
Линейные направляющие были развернуты для поддержки как механизма сцепки, так и секций конвейера. Эти направляющие должны обеспечивать плавную и тихую работу в оживленных складских помещениях, где уровни шума уже вызывают озабоченность. Присущие демпфирующие свойства полимерного материала способствуют более тихой работе по сравнению с альтернативами «металл по металлу», что является преимуществом, которое возрастает в объекте, работающих одновременно с дюжинами роботизированных систем.
Решение проблемы сферического шарнира
Одно из наиболее элегантных инженерных решений включало шарнирные секции конвейера, которые позволяют ULTRA BLUE артикулировать свой путь загрузки в различные конфигурации грузовика. Эти точки поворота требуют сферических шаровых шарниров, которые могут обеспечить многоосевое вращение при поддержке значительных динамических нагрузок при движении случаев вдоль конвейера на высокой скорости.
Традиционные сферические шарниры в пыльных складских условиях обычно требуют защитных колпачков — защитных крышек, которые герметизируют шарнир от загрязнения. Эти сапоги добавляют стоимость, создают дополнительные точки отказа и должны периодически проверяться и заменяться. Сферические шаровые шарниры igus, изготовленные из самосмазывающихся полимерных соединений, полностью исключили необходимость в защитных чехлах. Материал по своей природе устойчив к проникновению частиц и даже при воздействии пыли и обломков продолжает функционировать без ускоренного износа, который разрушил бы смазанный металлический шарнир.
На заднем шарнире конвейера простые поворотные подшипники обрабатывают ротационные нагрузки, которые позволяют системе конвейера отслеживать и выравниваться с зоной загрузки грузовика. Эти подшипники должны одновременно поддерживать как радиальные, так и осевые нагрузки при сохранении плавного вращения в условиях переменной нагрузки при прохождении через систему случаев разного веса.
Технический случай для пластмасс движения
Преимущества самосмазываемых полимерных компонентов в робототехнике склада выходят за рамки исключения жира. Устойчивость к температуре является значительным фактором — складские помещения могут испытывать большие колебания температуры между сезонами, а традиционные смазки на жирной основе изменяют вязкость при температуре, становясь слишком толстыми в холодных условиях и слишком тонкими при нагреве. Полимерные подшипники поддерживают постоянную производительность в широком диапазоне температур без каких-либо коррекций или сезонного обслуживания.
Снижение веса — еще одно преимущество. Полимерные компоненты значительно легче, чем их металлические аналоги, что снижает общую массу движущихся подсистем. В роботе, который должен ускоряться и замедляться в своих секциях конвейера тысячи раз в день, более низкая движущаяся масса напрямую преобразуется в сниженные нагрузки на двигатель, более низкое потребление энергии и меньше стресса на конструктивные компоненты.
Химическая стойкость завершает технический случай. Складские помещения могут подвергаться воздействию чистящих средств, утечек гидравлической жидкости от другого оборудования или пролития продуктов. Полимерные материалы igus устойчивы к широкому спектру химических веществ, которые будут атаковать обычные смазки или вызывают коррозию поверхностей металлических подшипников.
Более широкие последствия для автоматизации складов
Пример Bastian Solutions иллюстрирует более широкую тенденцию в робототехнике склада: миграция от требующих обслуживания механических конструкций к компонентам и материалам, которые поддерживают истинное развертывание и забыть. По мере того, как склады развертывают более крупные парки роботов, кумулятивное бремя обслуживания традиционных компонентов становится узким местом масштабирования. Объект с десятью роботами может управлять регулярными графиками смазки; объект со ста роботами не может позволить себе рабочую силу и время простоя.
Пластмассы движения без смазки решают эту проблему масштабирования напрямую. Каждый компонент, который исключает задачу обслуживания, снижает общую стоимость владения парком роботов и увеличивает эффективное время работы каждого устройства. Для операторов складов, уже сталкивающихся с нехваткой рабочей силы, переход часов обслуживания от обслуживания роботов к другим деятельности с добавленной стоимостью — это немедленный прирост производительности.
Партнерство между Bastian Solutions и igus также демонстрирует, как инновации на уровне компонентов могут иметь влияние на уровне системы. Удвоенный срок службы ULTRA BLUE и снижение стоимости подшипников вдвое не были достигнуты путем кардинального переноса архитектуры робота, а путем продуманной замены материалов на конкретных точках высокого износа. Этот подход воспроизводится во всей индустрии роботехники складов, что предполагает, что многие существующие роботизированные платформы могут извлечь выгоду из аналогичных модернизаций полимерных компонентов без необходимости фундаментальных инженерных изменений.
Эта статья основана на сообщениях The Robot Report. Прочитайте оригинальную статью.
