搬运机和工业用机械手轨道测量的高效化

随着制造业和物流业的数字化转型，工厂及物流中心内的作业自动化也得到发展。较具代表性的例子是搬运机和工业用机械手的引进，它们当今已成为必不可少的装置。
但是，由于这些装置工作不准确、跟不上生产线速度而成为发展瓶颈的情况也屡见不鲜。
其原因大多是动作精度不足，通过测量动作部的轨道即可查明问题点。
下面将说明搬运机和工业用机械手的轨道测量中必要的基础知识、测量必要性和测量要点。此外，还着眼于因测量设备不同而造成的测量效率差异，并介绍实现效率♍提升的各种案例。

什么是搬运机和工业用机械手的轨道
轨道的特点
搬运机和工业用机械手轨道测量的必要性
搬运机和工业用机械手的轨道测量
搬运机和工业用机械手轨道测量的难题和解决方法
- 搬运机轨道变形测量
- 工业用机械手的轨道测量
搬运机和工业用机械手轨道测量的高效化

什么是搬运机和工业用机械手的轨道

所谓搬运机和工业用机械手的轨道，是指当搬运机可动部分或工业用机械手动作时，机械手、关节等描画的轨迹。
仓库、工厂等地使用的搬运机和工业用机械手擅长的作业是，准确的重复作业。而对于准确的重复作业来说，🎐按照规定速度的动作以及定位精度是重中之重。要实现这两个功能，搬运机的可动部分和工业用机械手的机械手、关节等在工作时，必须准确无误地描画轨道。

轨道的特点

各装置的轨道拥有不同特点。下面将介绍垂直搬运机和垂直多关节机械手描画轨道的特点。

搬运机的轨道

搬运装置种类多样，有升降装置、输送机、自动导引车等。垂直搬运机作为升降装置的一种，动作距离长，正常的升降厢动作要求高精度的直线移动。
垂直搬运机安装在物流中心、工厂等建筑物上，是沿着垂直方向搬运货物的装置。与货物专属电梯不同，它不属于建筑基准法里的“升降机”，因此无需建筑确认申请、劳动基准局许可、安装后的定期检查报告等。垂直搬运机专门用于搬运货物，所以可加快搬运速度，通过与出入库的搬运装置组合使用，可建立高效的搬运系统。因此，物流中心和工厂等做了大量引进。
垂直搬运机以固定速度，沿着直线上下移动。此外，在驱动装置上搭载伺服电机的类型能够流畅地加速和减速，减少施加在搬运物和机械装置上的负荷，缩短停止时间。而且还能中途停止。
这一系列的动作使垂直搬运机不仅长距离直线动作，还会描画出中途停止等多种轨道。

工业用机械手的轨道

工业用机械手种类繁多，有垂直多关节机械手、水平多关节机械手（SCARA机械手）、直角坐标机械手等。其中，垂直多关节机械手形状如同人类的手臂，动作自由度高，机械手和关节会描画出复杂轨道。
主流的垂直多关节机械手采用三维空间作业所需的6轴机构。又名“轴”的关节内置了伺服电机，可流畅地执行复杂动作，因此通用性非常高，从拣选到焊接、涂装、组装的各种工序中均有引进。但是与直角坐标机械手等相比，其结构复杂，机械刚性低，在高速动作时容易发生过冲和振动，必须进行细致的控制。
如上所述，拥有精密机构、动作自由的垂直多关节机械手，会描画出高度复杂的轨道，在众多工业设备中脱颖🥃而出。

搬运机和工业用机械手轨道测量的必要性

搬运机和工业用机械手的动作轨道会因为由搬运产品施加的负荷、构成部件间的摩擦、电机的电磁制动器劣化等而发生变化，对搬运机和工业用机械手实施的作业造成各种不良影响。
例如，垂直搬运机将从输送机搬运来的产品以准确的位置搭载在升降厢内，移动到上下层，送出至下一个输送机。如果搬运产品重量增加，会对电机施加过多负荷，便无法按照理想的轨道动作，而一旦电磁制动器发生劣化，就不能停止在正确的位置上。此外，当导轨出现变形时，轨道就会发生晃动。
对于自动抓握产品进行搬运的工业用机械手，当安装在关节上的电机的性能不足，或手臂刚性欠缺时，机械手、手臂和关节的轨道会发生晃动，此时需要花费时间去定位，从而降低生产效率，拣选和堆垛也无法确保准确性。
搬运机和工业用机械手的动作精度受到各种部件的影响，如构成搬运机和🙈工业用机械手的电机的性能，以及框架、手臂、关节的强度等。因此当动作精度发生问题时，要查明原因非常困难。不过，只要测量轨道精度，就能迅速查明此类故障的原因。此外，通过定期测量，也可掌握设备的动作状态变化，对搬运机和工业用机械手实施预防性维护和预测性维护等。

搬运机和工业用机械手的轨道测量

搬运机和工业用机械手的轨道测量，是以在空间中动作的可动部的描画轨迹为测量对ไ象。因此，测量时有一些与一般产品尺寸测量不同的注意点。

测量要点

搬运机和工业用机械手的轨道测量要点各有不同。下面将以垂直搬运机和垂直多关节机♈械手为例，介绍测量要点。

垂直搬运机

垂直搬运机需测量的是，进行升降的升降厢的轨道。通过测量升降厢内的输送机和货物台是否直线上升、是否停止在正确的位置，可以检查动作精度。
当驱动电机能力不足时，在下部会发生运行超限。如果电机的电磁制动器劣化，在上部会发生运行超限，无法停止在正确位置上。此外，导轨变形会导致升降厢的轨道出现晃动。
由此可见，对于垂直搬运机来说，测量下部和上部的停止位置、升降期间升降厢内的输送机和꧃货物台描画的轨道是十分重要的。

垂直多关节机械手

工业用机械手需测量机械手和关节的轨道。通过测量机械手和关节的轨道，可以检查电机能力、手臂刚性等。工业用机械手的关节内置了电机，关节数量越多，动作精度就越难满足。6轴多关节机械手等搭载了大量电机，微小的动作不良也能造成轨道偏离。而且，当手臂刚性不足时，无法承受动作时的负荷，因此会发生振动，难以按照程序完成动作。在机械手执行抓取、加工等作业时，这些问题都会对重要的定位精度产生巨大影响。
综上所述，对工业用机械手来说，测量机械手和关节描画的轨道以及停止位置是必不可少的。

搬运机和工业用机械手轨道测量的难题和解决方法

除了在引进时的安装和示教时需要确认搬运机和工业用机械手的轨道之外，在引进后的定期维护时也必须进行确认。搬运机和工业用机械手的轨道需测量可动部、调节器和关节的动作。如果是直线运动的轨道，需要使用千分表等手动工具测量，而三维轨道则需要通过激光跟踪仪等三坐标测量仪进行测量。
但是测量位置较多，利用手动工具相当耗时，测量精度也会因为测量人员的技能水平而大不相同。此外，还存在一个根本性问题，即三维轨道的测量十分困难。
激光跟踪仪可测量三维轨道，但是要求人员具备熟练的操作技术，因此能操作的测量人员非常有限。轨道测量中的此类难题导致生产线启动延迟和引进后动作不良的情况相当常见。
为了解决这些问题，越来越多的人开始采用新款三坐标测量仪。

采用黄金城的大范围三坐标测量仪“WM系列”，可通过读取安装在待测量位置的无线探头的位置，实现高精度测量。
对于直线距离长的搬运机轨道以及工业用机械手的机械手描画的三维轨道，只要在测量范围内，单人也能轻松完成测量。而且与手动工具相比，测量结果无偏差，可进行定量测量。测量数据即时保存，可以和设计数据相比较，ꦗ帮助进行质量管理。

搬运机轨道变形测量

如需使用千分表、激光测距仪等测量搬运机轨道变形，必须使搬运机停止在测量位置。测量位置越多，测量精度越高，因此在追求高精度时，停止次数会变得十分庞大。
此外，测量值因测量位置和测量仪接触方式而不同，所以想要进行准确的测量，必须具备测量方法、测量器具操作方法等知识与技术。由此可知，利用千分ඣ表、激光测距仪等测量搬运机的轨道变形，需要花费大量时间，并且要❀求测量人员操作熟练。

采用“WM系列”，只需将无线探头安装在搬运机的可动部，读取无线探头描画的轨道，即可进行测量。测量范围广，即使是长距离的轨道，单人也能轻松进行高精度测量，并根据获得的数据检查导轨翘曲和变形等情况。该产品还能测量各点的三维坐标，所以可用来测量轨道的真直度和平行度。
测量结果可立即保存为数据，并将从3D CAD文件读取的轨道与程序上的轨道进行比较，还可以将测量结果作为CAD数🍌据输出。

“WM系列”利用可动ꦰ相机，在追踪探头的同时，高精度识别探头的位置和姿势，并通过探头🦂搜索相机，即时追踪无线探头发出的光。因此，不论探头位于大范围测量区域的何处，都能瞬间识别位置。

工业用机械手的轨道测量

如果想要利用激光跟踪仪等测量工业用机🧸械手的机械手停止位置和轨道，需要测量人员在测量仪和测量方法方面具备高水平知识。操作也必须熟练，因此能操作的测量人员十分有限。此外，使用千分表等手动工具很难测量工业用机械手描画的三维轨道。

采用“WM系列”，只需将无线探头安装在机械手上，读取无线探头描画的轨道，即可进行测量。例如，对于6轴的垂直多关节机械手描画的三维轨道，单人也能轻松完成测量。可自由设定虚拟线和基准坐标来测量轨道，只要使用自动触发功能，就能以连续的点群数据形式取得轨道。
不仅如此，由于该产品是便携式，可随身携带，可以对加工机上的加工精度进行三坐标测量。