Laserteknologi

Svejserobotter er kerneudførelsesenhederne i moderne automatiserede svejseproduktionslinjer. Deres bevægelsesnøjagtighed, responshastighed og bæreevne afhænger i stor udstrækning af drivsystemets ydeevne. Drivsystemet er ansvarligt for at omdanne styrekommmandoer til robotens leddbevægelser.

Drivmetoderne for svejserobotter klassificeres primært i følgende grundlæggende typer:

1.Hydraulisk drevet robot:  Som navnet antyder, bruger denne type robot hydraulisk kraft til at udføre mekaniske bevægelser. Dens karakteristika omfatter: en grebkapacitet på over 100 kg, jævn transmission, kompakt konstruktion og følsom bevægelse. Den stiller dog meget strenge krav til tætningsanordninger.

Fordele:

Høj effekt-til-vægt-forhold:  Udgangskraften er langt større end ved pneumatiske og elektriske drivsystemer for samme volumen.

Smykke bevægelse: Hydraulikolie har dæmpende egenskaber og stor stødmodstand.

Selvsmørende:  Hydraulikolie smører bevægelige dele og sikrer en lang levetid.

Begrænsninger:

Tendens til utætheder:  Slid af tætninger kan nemt føre til olielekage, hvilket forurener svejseemnet.

Følsomhed over for temperaturstigning: Ændringer i olieens temperatur medfører ændringer i viskositeten, hvilket påvirker styrenområdets nøjagtighed.

Kompleks vedligeholdelse:  Kræver en hydraulikstation, kølesystem og filtreringssystem samt optager et stort areal.

2.Pneumatiske manipulatorer  er dem, der bruger komprimeret luft til at drive deres aktuatorer. Deres primære fordele er: let tilgængelig luftkilde, lav udgangskraft, hurtig pneumatisch handling, relativt simpel konstruktion og lav pris. Deres ulemper omfatter dog dårlig stabilitet i driftshastigheden på grund af luftens komprimerbarhed, betydelig stødudvikling og en generelt begrænset grebemængde på ca. 30 kg på grund af den relativt lave lufttryk. I forhold til hydrauliske manipulatorer er pneumatiske manipulatorer mere velegnede til højhastigheds-, letbelastede, højtemperatur- og støvfyldte miljøer.

Fordele:

Lav pris:  Billig luftkilde og aktuatorer, simpel vedligeholdelse.

Ingen overophedning: God varmeafledning, velegnet til hjælpehandlinger i højtemperatur-svejsemiljøer.

Rent:  Uforurenet udstødning.

Begrænsninger:

Dårlig positioneringsevne:  Det er svært at opnå præcis positionering i vilkårlige mellempositioner; kun egnet til endepositioner.

Krybning ved lav hastighed:  Ustabil bevægelse ved lave hastigheder.

Høj støj:  Udstødningsstøjen overstiger typisk 75 dB.

3. Mekanisk transmissionsrobotarm: Denne type robotarm drives af en mekanisk transmissionsmekanisme. Det er en specialiseret robotarm, der er monteret på en hovedmaskine, og dens kraft overføres primært fra arbejdsmekanismen. De vigtigste karakteristika er præcis og pålidelig bevægelse samt høj handlingsfrekvens, men den har en større konstruktion, og dens bevægelsesprogram er fastlagt. Den anvendes ofte til ind- og udlastning af materialer på hovedmaskinen.

Fordele:

Høj præcision og præcis transmissionsforhold: Mekanisk transmission bygger på stiv tandhjulskobling eller kontakt uden glidning (f.eks. tandhjul eller gevindspindler), hvilket muliggør præcise transmissionsforhold og høj gentagelighed. Den undgår de problemer med utætheder eller hysteresis, som ofte opstår i hydrauliske systemer.

Hurtig responshastighed:  Mekaniske komponenter har høj stivhed og mangler komprimerbarheden af hydraulikolie eller gas, hvilket resulterer i direkte bevægelsesoverføring og hurtig respons ved start, stop og omvendt kørsel, hvilket gør dem velegnede til højhastighedsdrift.

Stærk belastningsevne: Gennem en veludformet gearkasse eller forbindelsesmekanisme kan den tåle store statiske og dynamiske belastninger og har en høj overførelseseffektivitet (især ved tandhjulsdrift, hvor effektiviteten kan nå over 90 %).

Høj pålidelighed og lang levetid:  Under god smøring og normale driftsforhold har mekaniske komponenter en lang udmattelseslevetid, tydelige fejlmodi og er nemme at forudsige og vedligeholde.

Fordele:  Stærk miljøtilpasningsevne: I modsætning til elektriske drivsystemer, som er følsomme over for elektromagnetisk interferens, og i modsætning til hydrauliske drivsystemer, som er sårbare over for olieforurening, har rene mekaniske transmissioner en vis tolerance over for krævende miljøer såsom høje temperaturer, støv og stråling.

Begrænsninger:  

Kompleks struktur og stor størrelse/vægt:  At opnå bevægelser med flere frihedsgrader kræver komplekse kombinationer af ledd, knogler og gear, hvilket resulterer i en klobet robot med et stort inertimoment, hvilket begrænser den dynamiske ydeevne ved høj hastighed.

Dårlig fleksibilitet: Når design og fremstilling af rene mekaniske transmissioner (f.eks. kurveplader og forbindelsesmekanismer) er afsluttet, er bevægelsesbanen og slaglængden faste, hvilket gør det svært at tilpasse sig de fleksible produktionskrav, der er forbundet med produktion af mange varianter i små serier. At ændre bevægelsen kræver normalt udskiftning af kurvepladen eller justering af forbindelsesmekanismen, hvilket er tidskrævende og arbejdskrævende.

Spil findes:  Gearindgreb og ledforbindelser har uundgåeligt spil. Langvarig slid forværre spillet, hvilket fører til reduceret transmissionsstræk og positionsnøjagtighed og påvirker kvaliteten af svejsebanerne.

Høje fremstillingsomkostninger og vedligeholdelseskrav:  Præcisionsgear, højpræcisionstrækstifter og andre dele er svære og kostbare at fremstille. Samtidig kræver mekaniske ledd regelmæssig smøring, støvbegrænsning og slidovervågning, hvilket resulterer i en stor vedligeholdelsesbyrde.

Fordele:  Støj og vibration: Under højhastighedsdrift vil gearindgrebets stød og leddets inertimasse generere betydelig støj og mekanisk vibration, hvilket potentielt kan påvirke svejsebuenes stabilitet.

4. Elektrisk drevet robotarm: Denne type robotarm bruger en særligt konstrueret induktionsmotor, et lineært elektromekanisk system eller en kraftfuld trinmotor til direkte at drive aktuatoren. Da der ikke kræves nogen mellemledende omformningsmekanisme, er den mekaniske struktur relativt simpel. Især lineære motorrobotarme tilbyder høj hastighed og lang slaglængde samt er meget praktiske at vedligeholde og bruge.

Fordele:

Højeste præcision: I stand til at svejse komplekse rumlige kurver (f.eks. cirkelbuer og splinekurver).

Fleksibel styring:  Let at digitalisere, netværksintegrere og implementere undervisningsprogrammering.

Høj energieffektivitet: Energiomdannelseseffektiviteten kan nå over 90 % med lav standby-strømforbrug.

Lav vedligeholdelse:  Der kræves ingen hydraulikolie eller luftslanger, hvilket sikrer renhed.

Begrænsninger:

Høj omkostning: Servomotorer og præcisionsreduktorer er dyre.

Beskyttelse mod overophedning: Motorkøling skal overvåges under længerevarende svejsning med fuld belastning og høj hastighed.

Følsom over for elektromagnetisk interferens:  Kræver korrekt afskærmning og jordforbindelse.

Overordnet set udvikler moderne svejserobotter sig mod fuld elektrificering, høj præcision, netværksintegration og samarbejde. En dyb integration af driv- og transmissionsystemer (f.eks. ved at fjerne reduktoren i direkte-drevne drejningsmomentmotorer og integrere drivmoduler i leddene) forbedrer yderligere pålideligheden og præcisionen i banefølgning. I fremtiden vil svejserobotter med kombinationen af servostyringsalgoritmer (f.eks. kraftstyring og visuel servostyring) og kunstig intelligens udvikle sig mod større intelligens og fleksibilitet for at imødegå de stadig mere komplekse svejseprocesser og krav til produktionsmiljøet.