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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,，不管國內(nèi)還是國外,，做DELTA的公司就越來越多,，每次去展會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)市場調(diào)查,，DELTA的在中國的出貨量雖然一直在增長,，卻一直沒有爆發(fā)，在出貨量上,，一直是國外那幾個大佬總掉了絕大部分,，國產(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)用場景 DELTA的性能特點(diǎn)就是一個字——快。而且這個快跟SCARA還不一樣,。SCARA是串聯(lián)機(jī)器人,，在短距離的運(yùn)動中，SCARA可以達(dá)到甚至超過DELTA的速度,，但是當(dāng)運(yùn)動距離變長時,，DELTA的優(yōu)勢就顯示出來了。因?yàn)镈ELTA不存在像SCARA的左右換手問題,，可以在整個運(yùn)動空間里高速運(yùn)動,，這就是DELTA的優(yōu)勢所在。 為了達(dá)到快的目的,，DELTA的運(yùn)動部件都是輕量化設(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，這些個行業(yè)目前還都是勞動密集型行業(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)前對機(jī)器人自動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,，這個我們在后面的技術(shù)問題將會詳細(xì)講。 總之,，經(jīng)常出現(xiàn)的情況是,，客戶對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,，似乎很簡單,，但是在很多細(xì)節(jié)方面，還是有很多技術(shù)難點(diǎn),，國產(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。 我們先簡要講講應(yīng)用方面,。 DELTA的應(yīng)用當(dāng)中最常用的兩個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內(nèi)的軟肋,，一個是頂級的視覺公司很少，一個是傳送帶跟蹤的穩(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,，還有維護(hù)手冊,，接下來我們的講解插圖都主要來自于這兩本手冊。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、主動臂,、從動臂,、旋轉(zhuǎn)軸、動平臺這幾個部分組成,。其中主動臂和從動臂各有3套,，形成3條運(yùn)動鏈，加上動平臺,，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個運(yùn)動鏈需要呈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)定的時候，廠家會采用機(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)動時，振動會很大,，如何保證連接的螺釘長期不會松動甚至斷裂,，基座的螺釘松了或者斷了，那可不是鬧著玩的,。 12年左右國內(nèi)DELTA剛剛起步的時候,，大部分國產(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個減速機(jī),，三個主動臂的減速機(jī)和一個旋轉(zhuǎn)軸的減速機(jī)。因?yàn)闇p速比小,，所以絕大部分廠家都會使用行星減速機(jī),，極少部分會使用諧波或者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,；然后我們再來看穩(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的ALPHA了,。很典型的德國品質(zhì)，精度杠杠的,，當(dāng)然,，這價(jià)格也是杠杠的，所以國產(chǎn)品牌中估計(jì)很少能用上這種奢侈品,。 除了德系,，國內(nèi)大部分會選用的就是日系跟臺系了。比較出名的也就那么幾家可選,。這里就不一一列舉了,。
$ l; X5 s5 x5 w. I0 k0 _6 `4 W ![]() 主動臂 看似非常簡單的部件，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，主動臂的覺得確實(shí)是太簡單的,，就兩個鋁塊中間夾個碳纖維管再加兩個球頭,，沒了。這個時候就得看細(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臂中心的距離、如果保證兩個球頭中心的距離,、如何做主動臂的標(biāo)定~~~這些是客戶看不到的,，但是廠家會關(guān)注的真真切切影響DELTA性能的地方。 ![]() 從動臂 講這個就有意思了,。從動臂從結(jié)構(gòu)上來說也是非常簡單,，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第一次在工博會亮相。有意思的事,，有不少人過來問我們代理的是國外哪個品牌的機(jī)器人,。因?yàn)槟菚r候，國內(nèi)把DELTA做得像一個產(chǎn)品的廠家確實(shí)很少,。 故事2：同樣在2013年工博會,，很多同行會相互到各家展臺參觀。我們分辨友商與客戶的一個有意思的辦法是,，如果是友商,，很多會問，你們怎么解決球頭磨損問題,？你們怎么解決彈簧斷的問題,？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,，每一個廠家都要面對這些坑,。 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,，就不知道什么時候突然就出問題了。所以,，我們采用了最笨的方法——測試,。老老實(shí)實(shí)按照實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)了幾個測試平臺，根據(jù)可能的方案制作不同的材料跟設(shè)計(jì),，然后就是一直測一直測,，一測就是半年。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，前面把時間都花足了,，再把產(chǎn)品推出去,，后面的時間反而會省很多。
$ ^' c# a" L* Z6 p; a- n! y2 ] ![]() 旋轉(zhuǎn)軸 旋轉(zhuǎn)軸就由一套花鍵軸和兩個萬向節(jié)組成,�,；ㄦI軸是標(biāo)準(zhǔn)品，這個沒什么可講的,，能做這個的廠家也就那幾家,，我們都測過，按價(jià)格論品質(zhì)就是了,。 萬向節(jié)雖然市場也有很多標(biāo)準(zhǔn)品,，但是我們測過不少品牌都掛了，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)是一個利潤很薄的東西,，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)并測試通過,。不過略遺憾的是,，萬向節(jié)暫時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)年測了幾個方案都失敗了，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)軸的一個大問題,。只是出于知識產(chǎn)權(quán)保護(hù),，這里就不方便細(xì)說了。 ![]() 動平臺 動平臺的設(shè)計(jì)要講的不多,，最主要的就是兩點(diǎn),，一個是壽命，一個是IP防護(hù),，特別是如果用到食品行業(yè)的話,。 動平臺有一個比較有意思的設(shè)計(jì)就是ABB的動平臺，采用了氣室的設(shè)計(jì),，即在負(fù)載旋轉(zhuǎn)的時候,，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)致動平臺脫落等問題,。 另一個特殊設(shè)計(jì)就是ADEPTA的動平臺，因?yàn)槭撬臈l鏈,，所以沒有旋轉(zhuǎn)軸,，而第四軸的旋轉(zhuǎn)是靠動平臺上的特殊設(shè)計(jì)來控制角度，有專利，所以市場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)會親眼看看結(jié)構(gòu),。 本來
9 K; r$ r; g% c3 f3 J6 ~. C 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)這個行業(yè)的自動化,，自然也跟著爆發(fā)。而DELTA所擅長的分揀類的領(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)模上自動化,。 其次，DELTA的負(fù)載比較小,，型號比較單一,，不像SCARA有各種各樣的臂長跟負(fù)載，負(fù)載太大,，對DELTA的設(shè)計(jì)難度會大大提升,，這也對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DELTA是“只敢遠(yuǎn)觀而不敢褻玩”的原因之一。 但是,，我個人是相信DELTA很快會迎來春天的,，因?yàn)榭傮w來說DELTA的銷量是在增長的，說明需求是在增長的,，等市場風(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,，利用這個時間把產(chǎn)品完善好了，積累一些應(yīng)用工藝，束緊腰帶等風(fēng)來~~~ : i' Q, O$ X5 i
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發(fā)表于 2018-3-21 21:32:09
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