Verufræðikerfi iðnaðarvélmenna, í stuttu máli, er vélbúnaðarhlutinn sem myndar vélmennið sjálft. Það felur í sér helstu þætti eins og grunn, mitti, handleggi, úlnliði og endaáhrif, sem vinna saman að ýmsum iðnaðarverkefnum. Að baki hinnar einföldu vélrænni uppbyggingu sem virðist liggja afar flókin tækni og nákvæm hönnun.
1.1 Vélræn uppbygging og frelsisgráður
Iðnaðarvélmenni samþykkja venjulega liðaða vélræna mannvirki með 4 til 6 frelsisgráður (DOF). Þar á meðal eru 3 frelsisgráður notaðar til að stjórna stöðu endaáhrifa, og hinar 1 til 3 frelsisgráður eru notaðar til að stilla stellingu og stefnu endaáhrifa. Þessar frelsisgráður gera vélmenni kleift að framkvæma fín og flókin verkefni eins og meðhöndlun, suðu og samsetningu.
Hægt er að aðlaga endaáhrifabúnaðinn (þ.e. „hönd“ vélfæraarmsins) í samræmi við sérstakar notkunarsviðsmyndir, útbúinn með mismunandi vinnutækjum eins og suðubyssum, sogskálum, skiptilyklum, úðabyssum osfrv. Þessi sveigjanleiki gerir iðnaðarvélmenni kleift að laga sig að mismunandi þörfum ýmissa atvinnugreina.
1.2 Nákvæmni vélahönnun og kraftmikil stjórnun
Líkamsbygging iðnaðar vélmenni þarf ekki aðeins að huga að kröfum vélfræði og gangverki, heldur verður hún einnig að hafa mikla nákvæmni og mikla stífni. Hönnun hvers íhluta krefst nákvæmrar kraftmikillar greiningar og hagræðingar. Með því að taka úlnliðinn sem dæmi, til að ná flókinni líkamsstöðustillingu, þarf marga snúningsliði (venjulega 3 frelsisgráður). Tengingin á milli þessara liða framkallar titring og hvernig á að draga úr þessum titringi með nákvæmri stjórn á meðan að tryggja nákvæmni hreyfingar vélmennisins er hönnunaráskorun.
Að auki, til þess að ná mikilli-nákvæmni aðgerð, krefjast iðnaðarvélmenni venjulega endurtekna staðsetningarnákvæmni endaáhrifabúnaðarins til að ná ± 0,05 mm eða jafnvel hærra. Þessi nákvæmni skiptir sköpum fyrir sumar lykilatvinnugreinar eins og bílaframleiðslu, rafeindasamsetningu o.s.frv.
1.3 Kröfur um mikla afköst fyrir kjarnahluta
Afköst vélmenna eru mjög háð kjarnahlutum þeirra, þar á meðal servómótorum, afstýringartækjum og kóðara. Servó mótorar eru aflgjafi fyrir vélmenni, en nákvæmnisminnkarar (eins og harmonic reducers) eru ábyrgir fyrir því að breyta snúningi mótorsins í hreyfingu vélmennaarmsins, sem tryggir að vélmennið geti klárað verkefni á skilvirkan og nákvæman hátt. Kóðarinn er lykilhluti sem notaður er til að greina stöðu vélfæraarmsins, sem tryggir að hægt sé að stjórna hverri lið nákvæmlega fyrir hreyfingu.
Tæknilegir erfiðleikar þessara kjarnahluta eru tiltölulega miklir og kostnaðurinn stendur einnig fyrir meirihluta kostnaðar við vélmenni. Þess vegna sérsníða vélmennaframleiðendur oft þessa íhluti mjög mikið og vinna jafnvel með leiðandi birgjum til að tryggja að vélmenni geti uppfyllt nauðsynlega háa-afköstunarstaðla.
1.4 Efnisvísindi og framleiðslutækni
Til að viðhalda stöðugri afköstum iðnaðarvélmenna meðan á langtíma-aðgerð stendur er yfirbyggingin oft úr sérstöku steyptu áli eða há-styrktu stáli. Þessi efni gangast undir nákvæmni vinnslu og hitameðhöndlun til að halda jafnvægi á styrk, stífleika og léttleika, sem tryggir að vélmenni þoli langtíma vinnuálag.
Til viðbótar við styrk efnisins sjálfs er þéttingarárangur samskeytisins einnig mjög mikilvæg hönnunarkrafa. Til dæmis þurfa iðnaðarvélmenni venjulega ákveðna vernd til að koma í veg fyrir innkomu ryk eða vökva. Langtíma há-aðgerðir geta einnig valdið sliti á íhlutum, þannig að hvernig á að velja efni með góða slitþol og tryggja það með nákvæmnisferlum hefur orðið önnur tæknileg áskorun fyrir vélmenni.
1.5 Mikil samþætting og kerfisaðlögun
Iðnaðarvélmenni eru ekki bara einfaldir vélrænir líkamar, þau verða að vera mjög samþætt mörgum kerfum eins og stjórnkerfi og skynjara. Vélmennalíkaminn þarf að skiptast á-rauntímagögnum við stjórnandann í gegnum háhraða strætó (eins og EtherCAT) til að stilla hreyfistöðu þess nákvæmlega.
Á sama tíma, til þess að laga sig betur að flóknu iðnaðarumhverfi, þurfa vélmenni einnig að samþætta ýmsa skynjara, svo sem kraftskynjara, sjónskynjara osfrv. Þessir skynjarar geta gert vélmenni kleift að "skynja" umhverfið í kring og gera aðlögunarviðbrögð. Til dæmis, meðan á suðu stendur, geta vélmenni notað kraftskynjara til að greina breytingar á snertikrafti og stjórna þannig suðuferlinu nákvæmlega.
Mismunandi umsóknaraðstæður hafa einnig mismunandi kröfur til vélmenna. Verkefni eins og meðhöndlun, suðu og samsetningu hafa mismunandi kröfur um burðargetu, hreyfisvið og nákvæmni vélmenna. Þess vegna þarf venjulega að aðlaga iðnaðarvélmenni í samræmi við raunverulegar umsóknaraðstæður til að tryggja hámarksafköst við sérstakar aðstæður.
2. Ástæður fyrir því að iðnaðarvélmenni koma í stað mannlegrar vinnu: skilvirkt, nákvæmt og öruggt
Svo, á hvaða grundvelli geta iðnaðarvélmenni komið í stað mannlegrar vinnu? Svarið liggur í skilvirkni þeirra, nákvæmni og öryggi.
2.1 Hagkvæmni
Vélmenni geta unnið 24 tíma á dag án truflana, sem bætir framleiðslu skilvirkni til muna. Sérstaklega í sumum mjög endurteknum verkefnum geta vélmenni klárað vinnu sína fljótt án þess að verða fyrir áhrifum af mannlegum þáttum eins og þreytu og tilfinningalegum sveiflum.
2.2 Nákvæmni
Eins og fyrr segir geta iðnaðarvélmenni náð mikilli-nákvæmni aðgerðum, sem gerir þau sérstaklega hentug fyrir aðstæður sem krefjast strangra vikmarka og nákvæmrar notkunar. Í atvinnugreinum eins og bílaframleiðslu og rafeindasamsetningu geta vélmenni náð nákvæmni langt umfram það sem menn hafa og tryggt hágæða vörur.
2.3 Öryggi
Vélmenni geta komið í stað manna í sumum hættulegum störfum, eins og suðu í-háhitaumhverfi og meðhöndlun geislavirkra efna. Þetta verndar ekki aðeins öryggi starfsmanna heldur dregur einnig úr vinnutengdum-slysum og tryggir stöðugleika og skilvirkni framleiðsluferlisins.
Þótt iðnaðarvélmenni hafi leyst af hólmi mannlegt vinnuafl á mörgum sviðum og unnið fjölda þungra verkefna er tækniþróun þeirra enn stöðugt fleygt fram. Með stöðugri framþróun tækni eins og gervigreindar, internets hlutanna og stórra gagna, verða iðnaðarvélmenni í framtíðinni gáfaðari, fær um að dæma sjálfstætt, ákvarða-ákvarðanir og vinna með öðrum tækjum til að ná fram skilvirkari framleiðslumáta.
Iðnaðarvélmenni er ekki ætlað að koma algjörlega í staðinn fyrir mannlegt vinnuafl, heldur að vinna náið með mönnum, losa um mannlegt vinnuafl og leyfa mönnum að einbeita sér meira að sköpun,-ákvarðanatöku og vinnu á hærra-stigi. Á tímum Industry 4.0 eru vélmenni brúin á milli tækni og framleiðni, og kjarni drifkrafturinn fyrir umbreytingu nútíma framleiðsluiðnaðar.