Laserová technologie

Svařovací roboty jsou základními prováděcími jednotkami moderních automatizovaných svařovacích výrobních linek. Jejich přesnost pohybu, rychlost odezvy a nosná kapacita závisí do značné míry na výkonu pohonného systému. Pohonný systém je zodpovědný za převod řídicích příkazů na pohyby kloubů robota.

Způsoby pohonu svařovacích robotů se dělí hlavně do následujících základních typů:

1.Hydraulický převodový robot:  Jak název napovídá, tento typ robota využívá hydraulickou energii k provádění mechanických pohybů. Jeho charakteristickými vlastnostmi jsou: úchopová kapacita přesahující 100 kg, hladký převod, kompaktní konstrukce a citlivý pohyb. Avšak k těsnicím prvkům jsou kladeny velmi přísné požadavky.

Výhody:

Vysoký poměr výkonu k hmotnosti:  Výstupní síla je mnohem větší než u pneumatických a elektrických pohonů při stejném objemu.

Hladké pohyby: Hydraulický olej má tlumivé vlastnosti a vysokou odolnost proti nárazům.

Samomazání:  Hydraulický olej mazuje pohyblivé části a zajišťuje dlouhou životnost.

Omezení:

Náchylnost k únikům:  Opotřebení těsnění může snadno vést k úniku oleje, který kontaminuje svařovaný díl.

Citlivost na změny teploty: Změny teploty oleje způsobují změny jeho viskozity, čímž se snižuje přesnost řízení.

Složitá údržba:  Vyžaduje hydraulickou stanici, chladicí a filtrační systém a zabírá velký prostor.

2.Pneumatické manipulátory  jsou manipulátory, které využívají stlačený vzduch k pohonu svých akčních členů. Mezi jejich hlavní výhody patří snadná dostupnost zdroje vzduchu, nízká výstupní síla, rychlá pneumatická činnost, relativně jednoduchá konstrukce a nízká cena. Nevýhodami jsou však špatná stabilita provozní rychlosti z důvodu stlačitelnosti vzduchu, výrazné rázy a obecně omezená úchopná hmotnost přibližně 30 kg kvůli relativně nízkému tlaku vzduchu. Ve srovnání s hydraulickými manipulátory jsou pneumatické manipulátory vhodnější pro vysokorychlostní, lehčí zátěž, vysokoteplotní a prachové prostředí.

Výhody:

Nízké náklady:  Nedrahý zdroj vzduchu a akční členy, jednoduchá údržba.

Žádné přehřívání: Dobrá odvod tepla, vhodné pro pomocné činnosti ve vysokoteplotním svařovacím prostředí.

Vyčistěte:  Bezpečný výfuk bez znečištění.

Omezení:

Špatná schopnost polohování:  Těžko lze dosáhnout polohování v libovolném mezibodě; vhodné pouze pro koncové polohy.

Plazivý pohyb při nízkých rychlostech:  Nestabilní pohyb při nízkých rychlostech.

Vysoká hladina hluku:  Hluk výfuku obvykle přesahuje 75 dB.

3. Robotické rameno s mechanickým převodem: Tento typ robotického ramene je poháněn mechanickým převodovým mechanismem. Jedná se o specializované robotické rameno připevněné k hlavnímu obráběcímu stroji, jehož pohonná síla pochází především z pracovního mechanismu. Hlavními charakteristikami jsou přesný a spolehlivý pohyb, vysoká frekvence pohybu, avšak má větší konstrukci a jeho pohybový program je pevně daný. Často se používá pro navažování a odvažování materiálu na hlavním obráběcím stroji.

Výhody:

Vysoká přesnost a přesné převodové poměry: Mechanický převod je založen na tuhém ozubení nebo kontaktu bez prokluzování (např. ozubená kola nebo vývrtkové šrouby), což umožňuje přesné převodové poměry a vysokou opakovatelnost. Vyvaruje se problémům netěsnosti nebo hystereze, které jsou běžné u hydraulických systémů.

Rychlá odezva:  Mechanické součásti mají vysokou tuhost a postrádají stlačitelnost hydraulického oleje nebo plynu, což vede k přímému přenosu pohybu a rychlé odezvě při startování, zastavování a změně směru, a je proto vhodné pro provoz při vysokých rychlostech.

Vysoká nosnost: Díky dobře navrženému převodovkovi nebo členitému mechanismu může odolat velkým statickým i dynamickým zátěžím a má vysokou účinnost přenosu (zejména u ozubeného převodu, kde účinnost dosahuje více než 90 %).

Vysoká spolehlivost a dlouhá životnost:  Za podmínek dobrého mazání a normálních provozních podmínek mají mechanické součásti dlouhou únavovou životnost, jasné režimy poruch a jsou snadno předvídatelné a udržovatelné.

Výhody:  Vysoká odolnost vůči prostředí: Na rozdíl od elektrických pohonů, které jsou citlivé na elektromagnetické rušení, a na rozdíl od hydraulických pohonů, které jsou náchylné ke kontaminaci oleje, mají čistě mechanické převody určitou odolnost vůči náročným prostředím, jako jsou vysoké teploty, prach a záření.

Omezení:  

Složitá struktura a velká velikost/hmotnost:  Dosahování pohybů s více stupni volnosti vyžaduje složité kombinace členů, kloubů a ozubených kol, což vede k objemnému robotu s velkým momentem setrvačnosti, čímž se omezuje jeho dynamický výkon při vysokých rychlostech.

Nedostatečná pružnost: Jakmile je návrh a výroba čistě mechanických převodů (např. kulisových mechanismů nebo členových mechanismů) dokončena, je trajektorie pohybu i zdvih pevně stanoven, což ztěžuje přizpůsobení flexibilním požadavkům výroby různorodých produktů v malých sériích. Změna pohybu obvykle vyžaduje výměnu kulisového kotouče nebo úpravu členového mechanismu, což je časově i pracně náročné.

Vůle je přítomna:  Zabíhání ozubených kol a kloubové spoje nevyhnutelně vykazují vůli. Dlouhodobé opotřebení tuto vůli zhoršuje, čímž klesá přesnost převodu a polohování a negativně se tak ovlivňuje kvalita svařovacích trajektorií.

Vysoké výrobní náklady a náročnost údržby:  Precizní ozubená kola, vysokopřesné vývrtové šrouby a další součásti jsou náročné a drahé na výrobu. Současně mechanické klouby vyžadují pravidelné mazání, ochranu před prachem a sledování opotřebení, což vede k velké údržbové zátěži.

Výhody:  Hluk a vibrace: Při provozu vysokou rychlostí způsobuje ráz ozubení a setrvačnost členů mechanismu výrazný hluk a mechanické vibrace, které mohou ovlivnit stabilitu svařovacího oblouku.

4. Robotické paže s elektrickým pohonem: Tento typ robotické paže využívá speciálně konstruovaný indukční motor, lineární elektromechanický systém nebo krokový motor k přímému pohonu aktuátoru. Protože není nutný žádný mezilehlý převodový mechanismus, je mechanická konstrukce poměrně jednoduchá. Robotické paže s lineárním motorem se vyznačují zejména vysokou rychlostí a dlouhou zdvihovou dráhou a jsou velmi pohodlné v údržbě i v provozu.

Výhody:

Nejvyšší přesnost: Schopna svařovat složité prostorové křivky (např. kruhové oblouky a spline křivky).

Pružná regulace:  Snadné digitalizovat, propojit do sítě a implementovat učební programování.

Vysoká energetická účinnost: Účinnost přeměny energie může dosáhnout více než 90 % s nízkou spotřebou energie v režimu čekání.

Nízká údržba:  Není vyžadováno hydraulický olej ani potrubí pro stlačený vzduch, což zaručuje čistotu.

Omezení:

Vysoké náklady: Servomotory a přesné reduktory jsou drahé.

Ochrana proti přehřátí: Chlazení motoru je nutné sledovat při dlouhodobém svařování plným zatížením a vysokou rychlostí.

Citlivost na elektromagnetické rušení:  Vyžaduje vhodné stínění a uzemnění.

Celkově se moderní svařovací roboty vyvíjejí směrem k úplné elektrifikaci, vysoké přesnosti, propojení do sítě a spolupráci. Hluboká integrace pohonných a převodových systémů (například eliminace reduktoru u torzních motorů s přímým pohonem a integrování pohonných modulů přímo do kloubů) dále zvyšuje spolehlivost a výkon sledování dráhy. V budoucnu, díky kombinaci algoritmů servoregulace (například řízení síly a vizuální servoregulace) a technologií umělé inteligence, se svařovací roboty vyvinou směrem k vyšší inteligenci a flexibilitě, aby zvládaly stále složitější svařovací procesy a požadavky výrobního prostředí.