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DELTA是并聯(lián)結(jié)構(gòu)中極少數(shù)被商業(yè)化的構(gòu)型之一,。之前講過,，自從DELTA的專利過期后,，不管國(guó)內(nèi)還是國(guó)外,，做DELTA的公司就越來越多,，每次去展會(huì)都能看到兩三家新的出來,，而且設(shè)計(jì)的起點(diǎn)也越來越高。然而,，不幸的是,，根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查，DELTA的在中國(guó)的出貨量雖然一直在增長(zhǎng),，卻一直沒有爆發(fā),，在出貨量上，一直是國(guó)外那幾個(gè)大佬總掉了絕大部分,，國(guó)產(chǎn)DELTA的占比實(shí)在少得可憐,。 那么，到底是什么問題導(dǎo)致DELTA的推廣進(jìn)程比較慢,，特別是國(guó)產(chǎn)DELTA為什么不像SCARA那樣發(fā)展迅速呢,？DELTA難在哪里？看我一一道來,。 ![]() 1,、應(yīng)用場(chǎng)景 DELTA的性能特點(diǎn)就是一個(gè)字——快。而且這個(gè)快跟SCARA還不一樣,。SCARA是串聯(lián)機(jī)器人,，在短距離的運(yùn)動(dòng)中，SCARA可以達(dá)到甚至超過DELTA的速度,，但是當(dāng)運(yùn)動(dòng)距離變長(zhǎng)時(shí),，DELTA的優(yōu)勢(shì)就顯示出來了。因?yàn)镈ELTA不存在像SCARA的左右換手問題,，可以在整個(gè)運(yùn)動(dòng)空間里高速運(yùn)動(dòng),，這就是DELTA的優(yōu)勢(shì)所在。 為了達(dá)到快的目的,，DELTA的運(yùn)動(dòng)部件都是輕量化設(shè)計(jì),，而且負(fù)載一般也比較小，超過3KG對(duì)DELTA來說就算是大負(fù)載的類型了,。 在重復(fù)定位精度方面,，DELTA是比較弱一點(diǎn)，一般是在正負(fù)0.1mm左右,。當(dāng)然,，像前面文章里講到的那一家把小型DELTA重復(fù)定位精度做到u級(jí)的令人發(fā)指的廠家除外。 小負(fù)載，低精度的特點(diǎn)決定了DELTA的特別合適于包裝行業(yè)的分揀,，可能是五金分揀,、食品、包裝等等,。這類應(yīng)用的特點(diǎn)是快,，而精度要求不高。然而,，不幸的是,，這些個(gè)行業(yè)目前還都是勞動(dòng)密集型行業(yè)，小作坊特別多,，非標(biāo)設(shè)備在這些行業(yè)非常成熟,，所以當(dāng)前對(duì)機(jī)器人自動(dòng)化的需求沒有那么迫切，推廣較慢,。 ![]() 2,、成本問題 這也是比較尷尬的問題。DELTA雖然功能強(qiáng)大,，但是在成本上偏高一些,，所以在DELTA跟SCARA都可以使用的情況下，DELTA經(jīng)常就被SCARA打敗了,。而DELTA因?yàn)榇_實(shí)比較特殊,，想到達(dá)到較高的性能，在成本上跟SCARA確實(shí)沒得拼,，這個(gè)我們?cè)诤竺娴募夹g(shù)問題將會(huì)詳細(xì)講,。 總之，經(jīng)常出現(xiàn)的情況是,，客戶對(duì)DELTA的性能很滿意,，但得知DELTA的價(jià)格卻只是望錢興嘆。 ![]() 3,、技術(shù)瓶頸 這個(gè)也是我們今天要講的重點(diǎn),。雖然DELTA的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)一目了然，似乎很簡(jiǎn)單,，但是在很多細(xì)節(jié)方面,，還是有很多技術(shù)難點(diǎn)，國(guó)產(chǎn)DELTA在這些方面有的已經(jīng)有所突破,，有的還在努力當(dāng)中,。 我們先簡(jiǎn)要講講應(yīng)用方面。 DELTA的應(yīng)用當(dāng)中最常用的兩個(gè)功能是視覺跟傳送帶,，最典型的應(yīng)用是視覺定點(diǎn)取定以及傳送帶跟蹤取放,。沒有了視覺的DELTA應(yīng)用總覺得有點(diǎn)缺陷似的,。 然而視覺與跟蹤正是國(guó)內(nèi)的軟肋，一個(gè)是頂級(jí)的視覺公司很少,，一個(gè)是傳送帶跟蹤的穩(wěn)定性和精度參差不齊,。這里很大的區(qū)別不在硬件，而在算法,，即軟實(shí)力,，因此，在這兩項(xiàng)上沒有突破,，DELTA的應(yīng)用就很難推廣,。 簡(jiǎn)單講了軟實(shí)力,，下面的篇幅,，我們就留給今天的重點(diǎn)干貨，DELTA本體之難在何處,？,？ ![]() DELTA基本構(gòu)造 上圖是我找到的公開的比較詳細(xì)指示DELTA各部位的圖，來自QKM官網(wǎng)用戶手冊(cè),，還有維護(hù)手冊(cè),，接下來我們的講解插圖都主要來自于這兩本手冊(cè)。有的部件各家叫法不一,，有的部件并不是各家都有,，在本文里，我們就統(tǒng)一以上面的來說,。 總的來說,，DELTA本體基本上由基座、主動(dòng)臂,、從動(dòng)臂,、旋轉(zhuǎn)軸、動(dòng)平臺(tái)這幾個(gè)部分組成,。其中主動(dòng)臂和從動(dòng)臂各有3套,，形成3條運(yùn)動(dòng)鏈，加上動(dòng)平臺(tái),，實(shí)施空間內(nèi)的XYZ平移,，而旋轉(zhuǎn)軸則實(shí)現(xiàn)繞Z軸的旋轉(zhuǎn)。 ![]() 基座 一般來說,，成熟的廠家的DELTA基座都是一體式鑄造而成,，一體鑄造可以使基座更穩(wěn)定，更美觀,，但是機(jī)加成本較高,，特別是3個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈需要呈120度均勻分布,，加工可能需要上4軸半機(jī)床或者五軸機(jī)床。 而為了降低成本,，或者在研發(fā)早期設(shè)計(jì)還不穩(wěn)定的時(shí)候,，廠家會(huì)采用機(jī)加拼接或者分體鑄造的方式來組合成基座。優(yōu)勢(shì)自然非常明顯,，在成本上要便宜得多,，然而要克服的問題也很多，比如如果要做到IP65,，那連接處的防護(hù)就在做得很好,；比如在做到120度均分，就需要有精度非常高的工裝來保證,；再比如DELTA高速運(yùn)動(dòng)時(shí),，振動(dòng)會(huì)很大，如何保證連接的螺釘長(zhǎng)期不會(huì)松動(dòng)甚至斷裂,，基座的螺釘松了或者斷了,，那可不是鬧著玩的。 12年左右國(guó)內(nèi)DELTA剛剛起步的時(shí)候,，大部分國(guó)產(chǎn)廠家都采用機(jī)加或者分體鑄造,，QKM也是其中之一，我至今仍然保留著當(dāng)初第一,、二代樣機(jī)的照片,，剛做出來時(shí)覺得很漂亮，現(xiàn)在反回去看實(shí)在慘不忍睹�,�,！ ![]() 減速機(jī) 以四軸DELTA來說，DELTA一共有4個(gè)減速機(jī),，三個(gè)主動(dòng)臂的減速機(jī)和一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的減速機(jī),。因?yàn)闇p速比小，所以絕大部分廠家都會(huì)使用行星減速機(jī),，極少部分會(huì)使用諧波或者RV減速機(jī),。 然而，以行星減速機(jī)來說,，雖然行星減速機(jī)的應(yīng)用非常廣泛,，廠家也非常非常多，但是真正能使用在DELTA上卻是屈指可數(shù),。為了保證DELTA的精度,，行星減速機(jī)需要采用背隙1弧分以下的。就這一點(diǎn)就足以把國(guó)內(nèi)90%以上廠家,；然后再看標(biāo)稱1弧分的是加工出來的還是挑出來的,，因?yàn)橛行⿵S家是通過從一批齒輪中挑出精度更高的配合裝成1弧分的減速機(jī),，這又得放棄一批；然后我們?cè)賮砜捶�(wěn)定性,，剩下的就沒幾家了,。 目前我所知道的在1弧分以下行星減速機(jī)做得最好的就是德國(guó)的ALPHA了。很典型的德國(guó)品質(zhì),，精度杠杠的,，當(dāng)然，這價(jià)格也是杠杠的,，所以國(guó)產(chǎn)品牌中估計(jì)很少能用上這種奢侈品,。 除了德系，國(guó)內(nèi)大部分會(huì)選用的就是日系跟臺(tái)系了,。比較出名的也就那么幾家可選,。這里就不一一列舉了。 & i5 B7 p- {, U; ?" E: y; {9 c
![]() 主動(dòng)臂 看似非常簡(jiǎn)單的部件,，主要就分兩種工藝,，一種就是全身采用鋁合金制作，另一種就如上圖那樣采用鋁合金和碳纖維組合而成,。 從圖上看，主動(dòng)臂的覺得確實(shí)是太簡(jiǎn)單的,，就兩個(gè)鋁塊中間夾個(gè)碳纖維管再加兩個(gè)球頭,，沒了。這個(gè)時(shí)候就得看細(xì)節(jié)了,。比如碳纖維的粘接就有一定技巧,，采用什么樣的膠水，什么樣的工藝,，什么樣的碳纖維才不會(huì)容易斷,、開膠、膠不滿,、膠溢出等等問題都有講究,。另外如果保證球頭中心到主動(dòng)臂中心的距離、如果保證兩個(gè)球頭中心的距離,、如何做主動(dòng)臂的標(biāo)定~~~這些是客戶看不到的,，但是廠家會(huì)關(guān)注的真真切切影響DELTA性能的地方。 ![]() 從動(dòng)臂 講這個(gè)就有意思了,。從動(dòng)臂從結(jié)構(gòu)上來說也是非常簡(jiǎn)單,，但是這里面卻有很多廠家想要破解的小秘密。這里面就有不少有意思的小故事,。 故事1：2013年11月,，QKM的DELTA第一次在工博會(huì)亮相,。有意思的事，有不少人過來問我們代理的是國(guó)外哪個(gè)品牌的機(jī)器人,。因?yàn)槟菚r(shí)候,，國(guó)內(nèi)把DELTA做得像一個(gè)產(chǎn)品的廠家確實(shí)很少。 故事2：同樣在2013年工博會(huì),，很多同行會(huì)相互到各家展臺(tái)參觀,。我們分辨友商與客戶的一個(gè)有意思的辦法是，如果是友商,，很多會(huì)問,，你們?cè)趺唇鉀Q球頭磨損問題？你們?cè)趺唇鉀Q彈簧斷的問題,？一開始我們也一臉懵逼,，后來才知道原來這就是DELTA的共性問題，每一個(gè)廠家都要面對(duì)這些坑,。 在球關(guān)節(jié)與彈簧上面,，我們當(dāng)然也遇到了磨損跟彈簧斷裂的問題，這在研發(fā)初期就發(fā)現(xiàn)了,，而且這個(gè)問題最頭疼的地方就是短期內(nèi)是看不出來的,，就不知道什么時(shí)候突然就出問題了。所以,，我們采用了最笨的方法——測(cè)試,。老老實(shí)實(shí)按照實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)了幾個(gè)測(cè)試平臺(tái)，根據(jù)可能的方案制作不同的材料跟設(shè)計(jì),，然后就是一直測(cè)一直測(cè),，一測(cè)就是半年。沒有什么特殊方法,，沒有什么高深的理論,，就是老老實(shí)實(shí)花了半年多做各種各樣的測(cè)試，直到最終磨損控制得很小,，彈簧不再斷,，完事兒。所以到目前為止,，雖然關(guān)節(jié)跟彈簧我們都定義為易損件,，但到現(xiàn)在還沒有出貨的DELTA需要換球關(guān)節(jié)的，磨損非常慢,，而彈簧,，由于異常碰撞導(dǎo)致的損壞發(fā)現(xiàn)過，但正常使用把彈簧拉斷的也一直沒有發(fā)現(xiàn)過,。 所以,，前面把時(shí)間都花足了,，再把產(chǎn)品推出去，后面的時(shí)間反而會(huì)省很多,。 . \7 u4 O' g9 n# J+ k
![]() 旋轉(zhuǎn)軸 旋轉(zhuǎn)軸就由一套花鍵軸和兩個(gè)萬向節(jié)組成,。花鍵軸是標(biāo)準(zhǔn)品,，這個(gè)沒什么可講的,，能做這個(gè)的廠家也就那幾家，我們都測(cè)過,，按價(jià)格論品質(zhì)就是了,。 萬向節(jié)雖然市場(chǎng)也有很多標(biāo)準(zhǔn)品，但是我們測(cè)過不少品牌都掛了,，要不就是壽命短,，要不就是角度不夠大，后來被逼得實(shí)在沒辦法了,，只能自己做,。萬向節(jié)是一個(gè)利潤(rùn)很薄的東西，所以在量不是很大的情況下,，自己做萬向節(jié)是不劃算的,，無奈標(biāo)準(zhǔn)品一次又一次地讓我們失望，太不耐折騰了,，只能硬著頭皮自己做了,。前前后后也是做了好多次改版才最終定下設(shè)計(jì)并測(cè)試通過。不過略遺憾的是,，萬向節(jié)暫時(shí)還沒有做到快裝快拆。要做到拆裝快又滿足精度跟壽命,，確實(shí)很困難,，當(dāng)年測(cè)了幾個(gè)方案都失敗了，考慮到拆裝的頻率極低,，最終還是放棄了,。 旋轉(zhuǎn)軸其實(shí)除了使用花鍵軸，還有其他幾種不同的形式,，在之前有文章里有提過,，有些方案我們也測(cè)過，最終選用花鍵軸是最理想的,，而且別看采用了標(biāo)準(zhǔn)花鍵軸,，這里面還有一項(xiàng)非常重要的發(fā)明專利，解決旋轉(zhuǎn)軸的一個(gè)大問題,。只是出于知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù),，這里就不方便細(xì)說了,。 ![]() 動(dòng)平臺(tái) 動(dòng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)要講的不多，最主要的就是兩點(diǎn),，一個(gè)是壽命,，一個(gè)是IP防護(hù)，特別是如果用到食品行業(yè)的話,。 動(dòng)平臺(tái)有一個(gè)比較有意思的設(shè)計(jì)就是ABB的動(dòng)平臺(tái),，采用了氣室的設(shè)計(jì)，即在負(fù)載旋轉(zhuǎn)的時(shí)候,，氣管是不需要跟著負(fù)載旋轉(zhuǎn)的,，這樣的話氣管就整潔多了，也不怕纏繞導(dǎo)致動(dòng)平臺(tái)脫落等問題,。 另一個(gè)特殊設(shè)計(jì)就是ADEPTA的動(dòng)平臺(tái),，因?yàn)槭撬臈l鏈，所以沒有旋轉(zhuǎn)軸,，而第四軸的旋轉(zhuǎn)是靠動(dòng)平臺(tái)上的特殊設(shè)計(jì)來控制角度,，有專利，所以市場(chǎng)上除了他們家也沒見什么人在賣,。據(jù)說有繞過ADEPT專利設(shè)計(jì)的,，可惜一直沒有機(jī)會(huì)親眼看看結(jié)構(gòu)。 本來
% v8 G2 o7 @: m" U( G6 ~% G9 I 文章到這里就應(yīng)該結(jié)束,。但是今天收到一位朋友留言問我對(duì)DELTA的前景有什么看法,，因?yàn)楝F(xiàn)在DELTA都是叫好不叫賣，遠(yuǎn)比不上SCARA,。所以在這里再講講我的看法,。 首先DELTA要跟SCARA比應(yīng)用是很難的，因?yàn)镾CARA的應(yīng)用要比DELTA要廣得多,，特別是3C行業(yè)爆發(fā)的情況下,，桌面型的SCARA就非常適應(yīng)這個(gè)行業(yè)的自動(dòng)化，自然也跟著爆發(fā),。而DELTA所擅長(zhǎng)的分揀類的領(lǐng)域如食品,、五金這些行業(yè)還是主要是人工為主，大部分老板還在觀望,，還沒有大規(guī)模上自動(dòng)化,。 其次，DELTA的負(fù)載比較小,，型號(hào)比較單一,，不像SCARA有各種各樣的臂長(zhǎng)跟負(fù)載，負(fù)載太大，對(duì)DELTA的設(shè)計(jì)難度會(huì)大大提升,，這也對(duì)DELTA的應(yīng)用有所限制,。 另外，價(jià)格是硬傷,，目前性能比較好的DELTA成本要比SCARA要高很多,，沒辦法，有很多硬成本在那里,。這也是為什么很多老板對(duì)DELTA是“只敢遠(yuǎn)觀而不敢褻玩”的原因之一,。 但是，我個(gè)人是相信DELTA很快會(huì)迎來春天的,，因?yàn)榭傮w來說DELTA的銷量是在增長(zhǎng)的,，說明需求是在增長(zhǎng)的，等市場(chǎng)風(fēng)向一變,，DELTA也能被吹到風(fēng)口,，所以目前DELTA還沒有爆發(fā)，沒關(guān)系,，利用這個(gè)時(shí)間把產(chǎn)品完善好了,，積累一些應(yīng)用工藝，束緊腰帶等風(fēng)來~~~ 2 V; y: j1 y M9 ~
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發(fā)表于 2018-3-21 21:32:09
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