Лазерна технология

Роботите за заваряване са основните изпълнителни единици в съвременните автоматизирани производствени линии за заваряване. Тяхната точност на движение, скорост на отклик и носимост в значителна степен зависят от производителността на задвижващата система. Задвижващата система е отговорна за преобразуването на командите за управление в движенията на ставите на робота.

Методите за задвижване на роботите за заваряване се класифицират главно по следните основни типове:

1.Хидравличен робот:  Както подсказва името, този тип робот използва хидравлична мощност за изпълнение на механични движения. Неговите характеристики включват: капацитет за хващане над 100 кг, плавно предаване, компактна конструкция и чувствителни движения. В същото време обаче се поставят много строги изисквания към уплътнителните устройства.

Предимства:

Високо съотношение мощност/тегло:  Изходната сила е значително по-голяма в сравнение с пневматичните и електрическите задвижвания при същия обем.

Смъртно движение: Хидравличното масло притежава демпфиращи свойства и висока устойчивост на ударни натоварвания.

Самосмазващо се:  Хидравличното масло смазва подвижните части и осигурява дълъг срок на експлоатация.

Ограничения:

Склонност към течове:  Износът на уплътненията лесно може да доведе до изтичане на масло и замърсяване на заварения компонент.

Чувствителност към повишаване на температурата: Промените в температурата на маслото предизвикват промени във вискозитета му, което влияе върху точността на управлението.

Сложно поддръжка:  Изисква хидравлична станция, система за охлаждане и филтрация и заема голяма площ.

2.Пневматични манипулатори  това са манипулатори, които използват компресиран въздух за задвижване на своите изпълнителни елементи. Основните им предимства са: лесно достъпен източник на въздух, ниска изходна сила, бързо пневматично действие, относително проста конструкция и ниска цена. Недостатъците им обаче включват лоша стабилност на работната скорост поради свиваемостта на въздуха, значителен ударен ефект и общо ограничена максимална товароподемност от около 30 кг поради сравнително ниското налягане на въздуха. В сравнение с хидравличните манипулатори пневматичните манипулатори са по-подходящи за високоскоростни, леконатоварени, високотемпературни и прашни среди.

Предимства:

Ниска цена:  Невисока цена на въздушния източник и изпълнителните елементи, проста поддръжка.

Липса на прегряване: Добра топлоотделяемост, подходящи за помощни действия във високотемпературни среда при заваряване.

Почистете:  Безвреден за околната среда изпускателен въздух.

Ограничения:

Слаба позиционираща способност:  Трудно се осъществява позициониране в произволна междинна точка; подходящи са само за крайни позиции.

Пълзене при ниски скорости:  Нестабилно движение при ниски скорости.

Висок шум:  Шумът от изпускателната система обикновено надвишава 75 dB.

3. Роботизирана ръка с механично предаване: Този тип роботизирана ръка се задвижва чрез механична предавателна система. Тя е специализирана роботизирана ръка, монтирана върху основна машинна инструментална система, като мощността ѝ се предава предимно от работния механизъм. Основните ѝ характеристики са точни и надеждни движения, висока честота на действие, но има по-голяма конструкция и програмата ѝ за движение е фиксирана. Често се използва за зареждане и разтоварване на материали върху основната машинна инструментална система.

Предимства:

Висока прецизност и точен предавателен коефициент: Механичното предаване се основава на твърдо зацепване или контакт, без плъзгане (например зъбчати колела или винтови пръти), което осигурява точни предавателни коефициенти и висока повтаряемост. То избягва проблемите с течове или хистерезис, характерни за хидравличните системи.

Бързо време на реакция:  Механичните компоненти притежават висока твърдост и липсват на свиваемостта на хидравличното масло или газа, което води до директно предаване на движението и бърз отговор при стартиране, спиране и реверсиране, подходящо за работа с висока скорост.

Има голям товароносен капацитет: Чрез добре проектирана скоростна кутия или лостов механизъм той може да поема големи статични и динамични натоварвания и има висока ефективност на предаване (особено при зъбчато предаване, където ефективността достига над 90 %).

Висока надеждност и дълъг срок на експлоатация:  При добро смазване и нормални експлоатационни условия механичните компоненти имат дълъг цикъл на умора, ясни режими на повреда и са лесни за прогнозиране и поддръжка.

Предимства:  Силна адаптивност към околната среда: За разлика от електрическите задвижвания, които са подложни на електромагнитни смущения, и от хидравличните задвижвания, които са уязвими към замърсяване на маслото, чисто механичните предавки притежават определена толерантност към сурови среди като високи температури, прах и радиация.

Ограничения:  

Сложна конструкция и голям размер/тегло:  Постигането на движения с множество степени на свобода изисква сложни комбинации от връзки, шарнири и зъбчати предавки, което води до громоздък робот с голям момент на инерция и ограничава динамичната му производителност при високи скорости.

Лоша гъвкавост: След като проектът и производството на чисто механични предавки (например кулачи и лостови механизми) са завършени, траекторията на движение и ходът са фиксирани, което затруднява адаптирането към гъвкавите производствени изисквания при производство на много видове продукти в малки серии. Промяната на движението обикновено изисква замяна на кулачка или настройка на лостовия механизъм, което е време- и трудоемко.

Наличие на люфт:  Зъбното зацепване и шарнирните връзки неизбежно имат люфт. Дълготрайният износ усилва люфта, което води до намаляване на точността на предаването и позиционирането и влияе върху качеството на траекториите при заваряване.

Високи производствени разходи и изисквания за поддръжка:  Зъбчатите колела с висока точност, високоточните водещи винтове и други части са трудни и скъпи за производство. Едновременно с това механичните връзки изискват редовно смазване, предпазване от прах и наблюдение на износването, което води до голям обем поддръжка.

Предимства:  Шум и вибрации: При високоскоростна работа удари при зацепване на зъбчатите колела и инерцията на лостовата система пораждат значителен шум и механични вибрации, които потенциално могат да повлияят на стабилността на заваръчната дъга.

4. Роботизирана ръка с електрическо задвижване: Този тип роботизирана ръка използва специално конструиран асинхронен двигател, линейна електромеханична система или стъпков двигател с висока мощност, за да задвижва директно изпълнителния механизъм. Тъй като не е необходим междинен преобразуващ механизъм, механичната конструкция е относително проста. Роботизираните ръце с линейни двигатели по-специално осигуряват висока скорост и дълъг ход и са много удобни за поддръжка и използване.

Предимства:

Най-висока точност: Способна е да извършва заваряване по сложни пространствени криви (например кръгови дъги и сплайн-криви).

Гъвкаво управление:  Лесно за цифровизиране, мрежова интеграция и внедряване на обучително програмиране.

Висока енергийна ефективност: Ефективността на енергийното преобразуване може да достигне над 90 %, с ниско потребление на енергия в режим на готовност.

Ниска поддръжка:  Не се изисква хидравлично масло или въздушни шлангове, което гарантира чистота.

Ограничения:

Висока цена: Сервомоторите и прецизните редуктори са скъпи.

Защита от прегряване: Охлаждането на мотора трябва да се следи по време на продължително заваряване с пълна мощност и висока скорост.

Чувствителност към електромагнитни смущения:  Изисква подходящо екраниране и заземяване.

В общи линии съвременните роботи за заваряване се развиват към пълна електрификация, висока прецизност, мрежова интеграция и сътрудничество. Дълбоката интеграция на системите за задвижване и предаване (например чрез елиминиране на редуктора при директно задвижвани моментни двигатели и интегриране на модулите за задвижване в самите стави) допълнително подобрява надеждността и точността при проследяване на траекторията. В бъдеще, благодарение на комбинирането на алгоритми за сервоуправление (като управление по сила и визуално сервоуправление) с технологии на изкуствения интелект, роботите за заваряване ще еволюират към по-високо ниво на интелигентност и гъвкавост, за да отговарят на все по-сложни процеси на заваряване и изискванията на производствената среда.