Kapasitas Muatan Cobot Dijelaskan
Kapasitas muatan cobot adalah beban yang dapat dibawa oleh robot kolaboratif dalam kondisi yang dinyatakan oleh pabrikan. Gripper atau alat proses, adaptor, sensor, layanan yang terpasang, dan benda kerja yang diangkat berbagi kapasitas tersebut. Menjumlahkan massanya adalah pemeriksaan pertama; pusat gravitasi gabungan, inersia, dan konfigurasi pengoperasian menentukan apakah aplikasi tersebut sesuai dengan batasan robot.
Kapasitas beban 10 kg tidak berarti benda kerja juga berbobot 10 kg. Jika seluruh peralatan berbobot 2 kg, hanya tersisa 8 kg dalam anggaran massa nominal—dan itu pun masih bergantung pada kurva beban dan persyaratan gerakan.
Hitung anggaran massa.
Apa saja yang termasuk dalam muatan?
Hitung keseluruhan rakitan yang dibawa pada flensa alat, termasuk kombinasi bagian terberat yang dapat diangkat robot. Universal Robots mendefinisikan muatan dengan cara ini dalam dokumentasi muatan PolyScope X mereka.
Peralatan ujung lengan (End-of-arm tooling/EOAT) adalah peralatan yang dipasang pada pergelangan tangan untuk menggenggam, memeriksa, atau memproses suatu bagian. Berat yang tercantum dalam katalog mungkin tidak termasuk jari khusus, pelat pemasangan, atau aksesori opsional, jadi gunakan daftar material lengkap dan kemudian timbang alat yang telah dirakit.
Geser tabel ke samping pada layar kecil, atau fokuskan tabel dan gunakan tombol panah.
| Muat barang | Memasukkan | Kelalaian umum |
|---|---|---|
| Penjepit atau alat proses | Lengkapi alat yang dipilih, termasuk jari-jari, rahang, cangkir, penutup pelindung, dan perlengkapan lainnya. | Menggunakan bobot gripper polos untuk perakitan yang disesuaikan. |
| Perangkat keras kopling | Adaptor flensa, pengubah alat, unit benturan, pengatur jarak, dan pengencang. | Melupakan setengah dari alat pengganti perkakas. |
| Sensor dan layanan | Membawa kamera, sensor gaya, manifold, dan perangkat keras kabel atau selang yang didukung flensa yang relevan. | Dengan mengabaikan gaya tarik dan tekukan kabel, yang memerlukan pemeriksaan terpisah. |
| Benda kerja | Massa maksimum yang disetujui, termasuk toleransi dan setiap item yang dipegang secara bersamaan. | Menggunakan berat rata-rata atau hanya menghitung satu bagian pada penjepit ganda |
Bagian yang dipasang tetap berbeda dengan bagian yang dibawa. Ketika meja menahan benda kerja dan robot membawa obor las, benda kerja tersebut bukanlah beban flensa. Kontak proses, tarikan kabel, dan gaya eksternal lainnya masih dapat membebani robot.
Layanan yang didukung di sepanjang lengan atau dari sistem di atas kepala perlu dinilai sesuai dengan dukungan dan perutean aktualnya. Jangan menambahkan seluruh panjang kabel dari lantai ke alat sebagai beban flensa kaku, atau menganggap massanya menangkap setiap gaya yang diterapkannya. Untuk prinsip-prinsip penjepitan dan pemeriksaan retensi, lihat panduan penjepit cobot.
Hitung anggaran massa perkakas dan benda kerja.
Masukkan kapasitas muatan robot untuk konfigurasi yang Anda pertimbangkan dan massa setiap barang yang dibawa. Gunakan kilogram di seluruh perhitungan dan masukkan nol untuk barang yang tidak ada. Setiap barang harus muncul sekali.
Perhitungan ini menunjukkan subtotal peralatan, beban total, dan selisih dari peringkat yang dimasukkan. Perhitungan ini tidak membaca kurva beban pabrikan atau menyetujui konfigurasi robot, penjepit, atau keselamatan.
- Subtotal peralatan dan layanan
- Beban total, termasuk benda kerja
- Selisih: peringkat yang dimasukkan − beban total
- Anggaran nominal benda kerja: penilaian − perkakas
Contoh massa total: 1.20 kg alat + 0.35 kg adaptor + 0.20 kg sensor + 0.25 kg layanan = 2.00 kg perkakas. Tambahkan komponen 6.00 kg untuk mendapatkan total 8.00 kg. Dibandingkan dengan nilai input 12.00 kg, perbedaannya adalah 4.00 kg. Nilai-nilai ilustratif ini bukan merupakan rekomendasi robot.
Mengenai cadangan perencanaan: jika proyek Anda mencadangkan kapasitas untuk ketidakpastian yang terukur atau peralatan di masa mendatang, dokumentasikan alokasi tersebut secara terpisah. Cadangan umum 20% bukanlah batas beban pabrikan, dan tidak adanya cadangan membuat pusat gravitasi yang tidak terverifikasi dapat diterima.
Pusat gravitasi, momen, dan inersia adalah pemeriksaan yang berbeda.
Dua alat dengan massa yang sama dapat membebani pergelangan tangan secara berbeda. Untuk memahami alasannya, pisahkan posisi massa gabungan, efek putaran dari suatu gaya, dan resistensi terhadap percepatan rotasi.
Carilah pusat gravitasi gabungan.
Pusat gravitasi (CoG) adalah titik tiga dimensi untuk seluruh rakitan yang diangkut. Tentukan CoG setiap komponen dalam sistem koordinat flensa yang sama, termasuk tanda dan satuannya. Untuk perhitungan beban robot biasa dalam medan gravitasi seragam, hitung setiap koordinat gabungan sebagai rata-rata tertimbang massa.
Dalam contoh aksial yang disederhanakan ini, semua pusat komponen terletak pada sumbu Z flensa, dengan X = Y = 0. Nilai Z yang tercantum adalah koordinat absolut dari flensa, bukan panjang yang dijumlahkan.
Contoh input. Geser ke samping untuk melihat kolom perhitungan.
| Komponen | Massa (kg) | Z dari flensa (mm) | Massa × Z (kg·mm) |
|---|---|---|---|
| Rakitan adaptor | 0.50 | 20 | 10 |
| Penjepit lengkap | 1.50 | 80 | 120 |
| Benda kerja | 6.00 | 180 | 1,080 |
| Total | 8.00 | Nilai Z gabungan = 151.25 mm | 1,210 |
Pusat gravitasi (CoG) saat terbebani adalah [0, 0, 151.25] mm karena 1,210 ÷ 8 = 151.25. Dengan bagian yang dilepas, rakitan alat 2.00 kg memiliki Z = (10 + 120) ÷ 2 = 65 mm. Oleh karena itu, keadaan muatan berubah baik dalam massa maupun CoG. Metode pembobotan massa dijelaskan oleh OpenStax.
Gunakan lengan pengungkit tegak lurus untuk momen gravitasi.
Besarnya momen gravitasi statis terhadap pusat flensa adalah M = m × g × d⊥ , di mana d⊥ adalah jarak tegak lurus dari titik tersebut ke garis aksi gravitasi melalui pusat gravitasi gabungan. Gunakan massa dalam kg, g ≈ 9.81 m/s² dan jarak dalam meter untuk mendapatkan N·m.
Beban 8 kg dengan lengan tuas tegak lurus 0.14 m menghasilkan sekitar 10.99 N·m. Jarak pusat gravitasi (CoG) 0.14 m yang sejajar vertikal di bawah flensa menghasilkan momen gravitasi nol di sekitar titik tersebut dalam model statis ideal ini. Model ini masih memberikan gaya ke bawah dan dapat membebani sendi robot lainnya.
Hubungan umumnya adalah M = m × g × r × sin θ. Di sini r adalah jarak dari pusat flensa ke pusat gravitasi gabungan, dan θ adalah sudut antara vektor posisi tersebut dan gravitasi. Definisi torsi OpenStax menjelaskan persyaratan jarak tegak lurus. Diagram ini menunjukkan mekanika, bukan kurva muatan pabrikan.
Periksa inersia dalam kerangka acuan pengontrol.
Inersia rotasi menggambarkan bagaimana massa terdistribusi di sekitar suatu sumbu. Alat yang lebar atau panjang dapat membutuhkan torsi yang lebih besar untuk berakselerasi dalam rotasi meskipun massa dan pusat gravitasinya sama dengan alat yang kompak. Jarak pusat gravitasi tunggal tidak dapat menggambarkan distribusi tersebut.
Ekspor momen inersia beban yang telah dirakit menggunakan titik referensi, arah sumbu, dan satuan yang dibutuhkan oleh robot. Misalnya, referensi skrip SW10.12 UR menentukan pusat gravitasi (CoG) dalam meter dan momen inersia dalam kg·m², dengan titik asal momen inersia berada di CoG muatan dan sumbu sejajar dengan flensa. Tensor CAD di sekitar titik asal lain memerlukan transformasi yang sesuai; menyalin angkanya tanpa perubahan dapat salah.
Referensi mekanika: OpenStax, momen inersia rotasi dan teorema sumbu sejajar.
Tiga pekerjaan yang membutuhkan kasus beban yang berbeda.
Ini adalah contoh anggaran massal. Anggaran ini mengidentifikasi apa yang perlu diperiksa selanjutnya; ini bukan konfigurasi robot yang disetujui.
Pengelasan bagian yang terpasang pada alat bantu
Obor dan unit benturan: 3.20 kg
Braket dan adaptor: 0.60 kg
Layanan yang didukung flensa: 0.40 kg
Jumlah: 4.20 kg
Meja tersebut menahan benda kerja. Periksa pusat gravitasi obor, gaya kabel, sudut akses, dan jalur pengelasan yang sebenarnya.
Merawat mesin
Gripper: 0.90 kg
Piring dan jari: 0.35 kg
Layanan: 0.20 kg
Bagian terberat: 6.00 kg
Jumlah: 7.45 kg
Kapasitas beban 10 kg menyisakan massa 2.55 kg. Kemampuan penahan beban dan geometri beban gabungan masih perlu divalidasi.
Kotak-kotak palet
Alat dan rangka penyedot debu: 3.50 kg
Selang dan katup yang dibawa: 0.40 kg
Berat maksimum kotak: 12.00 kg
Jumlah: 15.90 kg
Periksa penempatan terjauh dan lapisan palet teratas. Dimensi kotak, pusat gravitasi (CoG), daya cengkeram, dan akselerasi dapat membatasi desain.
Penjepit ganda dapat membawa dua bagian sekaligus.
Dalam pertukaran mesin, satu penjepit dapat memegang bagian mentah sementara yang lain mengambil bagian jadi. Jika rakitan alat ganda lengkap adalah 2.50 kg dan setiap bagian adalah 4.00 kg, kondisi bebannya adalah 2.50 kg kosong, 6.50 kg dengan satu bagian, dan 10.50 kg dengan kedua bagian. Memilih robot 10 kg dari kondisi satu bagian akan melewatkan kondisi terberat.
Kedua kondisi bagian tunggal tersebut mungkin juga memiliki koordinat pusat gravitasi (CoG) yang berbeda. Catat keduanya, ditambah kondisi terbebani penuh dan kondisi pergantian alat apa pun.
Cara memeriksa kurva muatan pabrikan
Kurva muatan menentukan kombinasi beban dan geometri yang diperbolehkan untuk robot tertentu dan serangkaian kondisi. Ini bukanlah rumus universal untuk menurunkan kapasitas (derating) cobot apa pun.
- Pilih dokumen yang tepat. Cocokkan model, revisi perangkat keras, dan perangkat lunak jika relevan. Periksa pemasangan, orientasi alat, dan mode muatan khusus apa pun.
- Bacalah definisi dan catatan mengenai sumbu-sumbu tersebut. Jarak pusat gravitasi total, offset horizontal, dan koordinat sumbu flensa adalah besaran yang berbeda. Jangan mengganti satu dengan yang lain.
- Evaluasi beban lengkap. Gunakan massa gabungan dan pusat gravitasi (CoG) untuk setiap kondisi beban. Periksa setiap inersia tambahan, momen pergelangan tangan, atau batasan gerak yang dinyatakan.
- Validasi gerakan yang diperlukan. Lakukan penilaian terhadap posisi sebenarnya dan waktu siklus menggunakan alat dari pabrikan dan aplikasi yang telah dirakit.
Contoh dari produsen: halaman muatan maksimum UR8 Long SW10.12.1 membedakan kurva pusat gravitasi (CoG) normal dari kondisi beban yang diperluas untuk operasi yang berorientasi ke bawah. Kondisi offset horizontal dan jangkauan yang dinyatakan penting. Ketentuan tersebut tidak dapat diterapkan pada robot lain atau posisi pergelangan tangan yang sembarangan.
Jika beban Anda berada di luar batas yang berlaku, revisi peralatan, tata letak, atau pemilihan robot. Memperlambat program saja bukanlah pengganti konfigurasi beban yang disetujui.
Jangkauan dan gerakan menentukan kinerja produksi.
Beban yang dapat diterima saat diam masih harus berakselerasi, berputar, berhenti, dan melewati perlengkapan. Lengan yang terentang mengubah beban sendi; rotasi pergelangan tangan mengubah kebutuhan inersia. Gaya kabel juga dapat berubah sepanjang jalurnya.
Periksa lokasi-lokasi yang paling menantang, bukan hanya titik pengambilan: sudut mesin yang paling jauh, lapisan palet paling atas, penempatan yang diputar, atau pendekatan yang diperlukan untuk menghindari penjepit. Validasi pemasangan yang dipilih dan struktur pendukungnya untuk pergerakan tersebut.
Produsen dapat mengurangi akselerasi yang tersedia untuk kondisi muatan tertentu. Ini adalah salah satu alasan mengapa kecepatan maksimum yang tertera tidak dapat memprediksi waktu siklus dengan beban. Gunakan robot yang tepat, data beban yang dikonfigurasi, dan fungsi keselamatan yang direncanakan dalam evaluasi jalur, lalu ukur siklus sebenarnya.
Untuk perencanaan produksi setelah jalur tersebut ditetapkan, kalkulator waktu siklus otomatisasi membantu menerjemahkan asumsi siklus ke dalam kapasitas. Ini tidak menggantikan validasi gerakan robot.
Konfigurasikan beban yang sebenarnya ada pada robot.
Data muatan pengontrol harus mengikuti beban fisik. Definisikan alat kosong, setiap konfigurasi bagian yang diambil, dan setiap rakitan penggantian alat. Terapkan status yang benar ketika transisi fisik terjadi, menggunakan urutan yang didukung oleh pabrikan.
Referensi perintah muatan UR secara eksplisit meminta pembaruan parameter ketika massa, pusat gravitasi (CoG), atau inersia berubah. Jangan berasumsi bahwa pengontrol secara otomatis mengetahui bahwa suatu bagian telah diambil hanya karena perintah penjepit dekat telah dikirim.
Menetapkan muatan bukanlah bukti pengambilan yang berhasil.
Perangkat ini menyediakan model beban ke pengontrol. Jika aplikasi harus memastikan keberadaan suatu bagian, gunakan umpan balik cengkeraman yang sesuai atau metode deteksi tervalidasi lainnya. Konfirmasi cengkeraman dan konfigurasi beban adalah fungsi yang terpisah.
Sebelum produksi, bandingkan rakitan yang diukur dengan properti massa yang disetujui, uji semua kondisi beban melalui jalur yang dimaksud, verifikasi waktu siklus, dan selidiki penghentian pelindung atau peringatan torsi. Jangan mengubah batas keselamatan hanya untuk menekan gejala data beban yang salah atau desain mekanis yang tidak sesuai.
Simpan gambar alat, catatan sifat massa, pengaturan robot, dan revisi program yang telah divalidasi secara bersamaan. Jari yang lebih panjang, sensor baru, atau suku cadang pengganti yang lebih berat dapat memerlukan penilaian beban baru.
Persetujuan muatan tidak membuat sel tersebut aman.
Aplikasi lengkap mencakup robot, alat, komponen, perlengkapan, personel, dan proses. Benda kerja yang berat atau tajam, titik jebakan, komponen panas, atau alat las yang dialiri listrik dapat memerlukan pengamanan bahkan ketika lengan robot menyediakan fungsi keselamatan kolaboratif.
ISO 10218-1:2025 membahas keselamatan robot industri. ISO 10218-2:2025 membahas aplikasi dan sel robot industri. ISO/TS 15066:2016 mencakup sistem robot industri kolaboratif dan lingkungan kerjanya; ISO saat ini mencantumkannya sebagai standar yang telah diterbitkan dan akan direvisi.
Judul-judul tersebut tidak menetapkan kepatuhan untuk instalasi tertentu. Pengelasan dan pemrosesan laser memperkenalkan bahaya proses tambahan yang harus dinilai dalam desain sel. Pengamanan, interlock, dan ekstraksi bergantung pada aplikasi sebenarnya. Panduan pagar pengaman cobot membahas keputusan terpisah tersebut.
Sumber dan dasar perhitungan
Referensi pabrikan di bawah ini mengidentifikasi perangkat lunak dan model yang digunakan untuk contoh-contoh tersebut. Gunakan dokumentasi yang sesuai dengan robot yang Anda evaluasi. Semua contoh aplikasi numerik di halaman ini adalah perhitungan ilustratif.
- Universal Robots, PolyScope X SW10.14 — Muatan: beban flensa total dan medan pusat gravitasi (CoG).
- Universal Robots, UR8 Long SW10.12.1 — Muatan Maksimum: Kurva pusat gravitasi (CoG), beban ekspansi bersyarat, dan evaluasi gerakan.
- Universal Robots, SW10.12 — set_target_payload: perubahan kondisi beban, kerangka acuan, dan satuan.
- OpenStax — Pusat Massa, Tenaga putaran ke Gerak Rotasi: mekanisme di balik contoh-contoh yang dikerjakan.
- ISO 10218-1: 2025, ISO 10218-2: 2025 ke ISO / TS 15066: 2016: ruang lingkup dokumen keselamatan robot dan aplikasi.
Rencanakan proses perkakas, robot, dan laser secara bersamaan.
Untuk diskusi otomatisasi laser dengan Oceanplayer Laser, bagikan gambar bagian, massa maksimum yang dapat diangkut, konsep alat, perkiraan pusat gravitasi (CoG), posisi kerja, dan waktu siklus target. Detail ini membantu menentukan aplikasi sebelum lengan laser dipilih.
Lihat gambaran umum sistem otomatisasi laser untuk opsi integrasi.
Diskusikan aplikasi otomatisasi Anda.