يمكن تصنيف روبوتات اللحام وفقًا لوسيلة الدفع المستخدمة فيها.
تُعَدّ روبوتات اللحام الوحدات الأساسية المنفِّذة في خطوط إنتاج اللحام الآلي الحديثة. وتعتمد دقة حركتها وسرعة استجابتها وقدرتها على تحمل الأحمال إلى حدٍ كبيرٍ على أداء نظام الدفع. ويكون نظام الدفع مسؤولًا عن ترجمة أوامر التحكم إلى حركات المفاصل الخاصة بالروبوت.
تنقسم طرق الدفع المستخدمة في روبوتات اللحام أساسًا إلى الأنواع التالية:
1.روبوت ناقل هيدروليكي: وكما يوحي الاسم، يستخدم هذا النوع من الروبوتات الطاقة الهيدروليكية لتنفيذ الحركات الميكانيكية. ومن خصائصه: قدرة قبض تزيد عن ١٠٠ كجم، وانتقال سلس، وهيكل مدمج، وحركة حساسة. ومع ذلك، فإنه يفرض متطلبات صارمة جدًّا على أجهزة الإغلاق.
المزايا:
نسبة القدرة إلى الوزن العالية: قوة الإخراج أكبر بكثير من القوى الهوائية والكهربائية للحجم نفسه.
حركة سلسة: لزيت الهيدروليك خصائص امتصاص الصدمات ومقاومة تأثيرية قوية.
تزييت ذاتي: يزود زيت الهيدروليك الأجزاء المتحركة بالتشحيم، ويتمتع بعمر خدمة طويل.
قيود:
عرضة للتسرب: يمكن أن يؤدي تآكل الحشوات بسهولة إلى تسرب الزيت، مما يلوث القطعة الملحومة.
الحساسية لارتفاع درجة الحرارة: تؤدي التغيرات في درجة حرارة الزيت إلى تغيرات في لزوجته، مما يؤثر على دقة التحكم.
صيانة معقدة: يتطلب وجود محطة هيدروليكية ونظام تبريد وترشيح، ويحتل مساحة كبيرة.
2.المناورة الهوائية هي تلك التي تستخدم الهواء المضغوط لتشغيل مشغّلاتها. ومن أبرز مزاياها: توافر مصدر الهواء بسهولة، وانخفاض قوة الإخراج، وسرعة الحركة الهوائية، وبساطة التركيب نسبيًّا، وانخفاض التكلفة. ومع ذلك، فإن عيوبها تشمل ضعف الاستقرار في سرعة التشغيل بسبب قابلية الهواء للانضغاط، والتأثير الكبير الناتج عنها، ومحدودية وزن القبض عمومًا عند نحو ٣٠ كجم بسبب انخفاض ضغط الهواء نسبيًّا. وبالمقارنة مع المناورة الهيدروليكية، فإن المناورة الهوائية أكثر ملاءمة للبيئات عالية السرعة، ومنخفضة التحميل، وعالية الحرارة، والمليئة بالغبار.
المزايا:
تكلفة منخفضة: مصدر هواء رخيص الثمن ومشغّلات بسيطة، وصيانة سهلة.
لا يحدث ارتفاع في درجة الحرارة: تبريد جيد، ومناسب للحركات المساعدة في بيئات اللحام عالية الحرارة.
النظافة: عادم خالٍ من الملوثات.
قيود:
قدرة ضعيفة على التموضع: يصعب تحقيق التموضع عند أي نقطة وسيطة؛ فهي مناسبة فقط لمواقع النهاية.
زحف بطيء: حركة غير مستقرة عند السرعات المنخفضة.
ضجيج عالٍ: عادةً ما يتجاوز ضجيج العادم ٧٥ ديسيبل.
٣. الذراع الروبوتية ذات النقل الميكانيكي: يتم تشغيل هذا النوع من الأذرع الروبوتية بواسطة آلية نقل ميكانيكية. وهو ذراع روبوتي متخصص مُثبَّت على آلة رئيسية، وتُستمد طاقته أساسًا من آلية التشغيل. ومن أبرز خصائصه الحركة الدقيقة والموثوقة، وتردد عالٍ في الأداء، لكن هيكله كبير نسبيًّا، وبرنامج حركته ثابت. ويُستخدم غالبًا في عمليات تحميل وتفريغ المواد على الآلة الرئيسية.
المزايا:
دقة عالية ونسبة انتقال دقيقة: يعتمد النقل الميكانيكي على التشابك أو التلامس الصلب (مثل التروس أو البراغي المُرشدة)، دون انزلاق، مما يسمح بتحقيق نسب انتقال دقيقة وتكرار عالٍ. كما أنه يتجنب مشاكل التسرب أو التأخر المتأخر (الهستيريزيس) الشائعة في الأنظمة الهيدروليكية.
سرعة استجابة عالية: المكونات الميكانيكية تمتلك صلابة عالية وتفتقر إلى قابلية الانضغاط التي تتميز بها الزيوت الهيدروليكية أو الغازات، مما يؤدي إلى انتقال الحركة بشكل مباشر واستجابة سريعة عند التشغيل والإيقاف والعكس، وهي مناسبة للتشغيل عالي السرعة.
قدرة تحميل قوية: من خلال علبة تروس مُصمَّمة جيدًا أو آلية ربط، يمكنها تحمل أحمال ساكنة وديناميكية كبيرة، ولها كفاءة انتقال عالية (وخاصة في نقل الحركة بالتروس، حيث تصل الكفاءة إلى أكثر من ٩٠٪).
موثوقية عالية وعمر افتراضي طويل: في ظل التزييت الجيد والظروف التشغيلية الطبيعية، تمتلك المكونات الميكانيكية عمر إجهاد طويل، ونماذج فشل واضحة، ويمكن التنبؤ بها وصيانتها بسهولة.
المزايا: قدرة تكيُّف قوية مع الظروف البيئية: فعلى عكس المحركات الكهربائية التي تتأثر بسهولة بالتداخل الكهرومغناطيسي، وعلى عكس المحركات الهيدروليكية التي تكون عرضة لتلوث الزيت، فإن أنظمة النقل الميكانيكية البحتة تتمتع بدرجة معينة من التحمل تجاه البيئات القاسية مثل درجات الحرارة المرتفعة والغبار والإشعاع.
قيود:
هيكل معقَّد وحجم/وزن كبير: يتطلب تحقيق الحركات متعددة درجات الحرية تركيبات معقدة من الروابط والمفاصل والتروس، مما يؤدي إلى روبوت ضخم له عزم قصور ذاتي كبير، ما يحد من أدائه الديناميكي عالي السرعة.
مرونة محدودة: بمجرد الانتهاء من تصميم وتصنيع النظم الميكانيكية البحتة (مثل الكامات وآليات التوصيل)، تصبح مسار الحركة وطولها ثابتَيْن، ما يجعل من الصعب التكيُّف مع احتياجات الإنتاج المرنة الخاصة بالمنتجات المتعددة الأنواع وبكميات صغيرة. ويستلزم تغيير الحركة عادةً استبدال الكامة أو تعديل آلية التوصيل، وهي عملية تستغرق وقتًا طويلاً وتتطلب جهدًا يدويًّا كبيرًا.
وجود اللعب (الفراغ) في التروس: إن تداخل التروس والوصلات المحورية يُسبِّب وجود لعبٍ لا مفر منه. ويؤدي التآكل على المدى الطويل إلى تفاقم هذا اللعب، ما يؤدي إلى انخفاض دقة السفر أثناء النقل ودقة التموضع، وبالتالي يؤثر سلبًا على جودة مسارات اللحام.
تكاليف تصنيع مرتفعة ومتطلبات صيانة عالية: الترابطات الدقيقة، والبراغي ذات الدقة العالية، وأجزاء أخرى يصعب تصنيعها وباهظة التكلفة. وفي الوقت نفسه، تتطلب المفاصل الميكانيكية تشحيمًا دوريًّا، ووقايةً من الغبار، ومراقبةً للبلى، ما يؤدي إلى عبء صيانة كبير.
المزايا: الضوضاء والاهتزاز: أثناء التشغيل عالي السرعة، تُولِّد تأثيرات اشتباك التروس وقصور الروابط الميكانيكية ضوضاءً واهتزازاتٍ ميكانيكيةً كبيرةً، قد تؤثِّر على استقرار قوس اللحام.
٤. الذراع الروبوتية ذات القيادة الكهربائية: تستخدم هذه النوعية من الأذرع الروبوتية محركًا حثيًّا ذا تركيب خاص، أو نظامًا كهروميكانيكيًّا خطيًّا، أو محركًا خطويًّا كهربائيًّا لتشغيل المؤثر مباشرةً. وبما أنه لا حاجة إلى أي آلية تحويل وسيطة، فإن الهيكل الميكانيكي يكون نسبيًّا بسيطًا. وتتميَّز الأذرع الروبوتية التي تستخدم المحركات الخطية خصوصًا بالسرعة العالية وطول المسافة المقطوعة، كما أنها سهلة جدًّا في الصيانة والاستخدام.
المزايا:
أعلى دقة: قادرة على لحام المنحنيات الفراغية المعقدة (مثل الأقواس الدائرية ومنحنيات السبلين).
تحكمٌ مرن: سهل التحويل الرقمي والربط بالشبكة وتنفيذ برمجة التدريس.
كفاءة طاقة عالية: يمكن أن تصل كفاءة تحويل الطاقة إلى أكثر من ٩٠٪، مع استهلاك منخفض للطاقة في وضع الاستعداد.
صيانة منخفضة: لا يتطلب وجود زيت هيدروليكي أو خراطيم هوائية، مما يضمن النظافة.
قيود:
تكلفة عالية: محركات السيرفو والمُخَفِّضات الدقيقة باهظة الثمن.
حماية من ارتفاع الحرارة: يجب مراقبة تبريد المحرك أثناء اللحام عالي السرعة لفترات طويلة تحت التحميل الكامل.
حساس للتداخل الكهرومغناطيسي: يتطلب تدريباً مناسباً وتأريضاً سليماً.
بشكل عام، تتجه روبوتات اللحام الحديثة نحو التحول الكامل إلى التشغيل الكهربائي، والدقة العالية، والاتصال الشبكي، والعمل التعاوني. ويؤدي الدمج العميق لأنظمة القيادة والنقل (مثل إزالة جهاز التخفيض في محركات العزم ذات القيادة المباشرة ودمج وحدات القيادة داخل المفاصل) إلى تحسين موثوقية الروبوت وأداء تتبع المسار بشكل أكبر. وفي المستقبل، وبفضل دمج خوارزميات التحكم بالمحركات servo (مثل التحكم بالقوة والتحكم المرئي بالمحركات) وتكنولوجيا الذكاء الاصطناعي، ستطور روبوتات اللحام قدراتها لتصل إلى درجة أعلى من الذكاء والمرونة، مما يمكنها من التعامل مع عمليات اللحام المتزايدة التعقيد ومتطلبات بيئة الإنتاج.
