Τα ρομπότ συγκόλλησης μπορούν να ταξινομηθούν σύμφωνα με τον τρόπο κίνησής τους.
Οι ρομπότ συγκόλλησης αποτελούν τις κύριες εκτελεστικές μονάδες των σύγχρονων αυτοματοποιημένων γραμμών παραγωγής συγκόλλησης. Η ακρίβεια κίνησής τους, η ταχύτητα ανταπόκρισής τους και η ικανότητά τους να αναλαμβάνουν φορτία εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από την απόδοση του συστήματος κίνησης. Το σύστημα κίνησης είναι υπεύθυνο για τη μετατροπή των εντολών ελέγχου σε κινήσεις των αρθρώσεων του ρομπότ.
Οι μέθοδοι κίνησης των ρομπότ συγκόλλησης κατηγοριοποιούνται κυρίως στους ακόλουθους βασικούς τύπους:
1.Ρομπότ με υδραυλική κίνηση: Όπως προκύπτει από την ονομασία του, αυτός ο τύπος ρομπότ χρησιμοποιεί υδραυλική ενέργεια για την εκτέλεση μηχανικών κινήσεων. Τα χαρακτηριστικά του περιλαμβάνουν: ικανότητα λαβής πάνω από 100 kg, ομαλή μετάδοση κίνησης, συμπαγή δομή και ευαίσθητη κίνηση. Ωστόσο, θέτει πολύ αυστηρές απαιτήσεις στις σφραγίσεις.
Πλεονεκτήματα:
Υψηλός λόγος ισχύος προς βάρος: Η εξερχόμενη δύναμη είναι πολύ μεγαλύτερη από αυτήν των πνευματικών και ηλεκτρικών κινητήρων για τον ίδιο όγκο.
Εύκολη Κίνηση: Το υδραυλικό λάδι διαθέτει αποσβεστικά χαρακτηριστικά και ισχυρή αντοχή σε κρούσεις.
Αυτολιπανόμενο: Το υδραυλικό λάδι λιπαίνει τα κινούμενα εξαρτήματα και προσφέρει μεγάλη διάρκεια ζωής.
Περιορισμοί:
Ευαίσθητο σε διαρροές: Η φθορά των σφραγίδων μπορεί εύκολα να οδηγήσει σε διαρροή λαδιού, μολύνοντας το συγκολλημένο εξάρτημα.
Ευαισθησία στην ανύψωση της θερμοκρασίας: Οι μεταβολές της θερμοκρασίας του λαδιού προκαλούν μεταβολές στην ιξώδες, επηρεάζοντας την ακρίβεια ελέγχου.
Περίπλοκη Κυριεύση: Απαιτεί υδραυλικό σταθμό, σύστημα ψύξης και φιλτραρίσματος και καταλαμβάνει μεγάλη επιφάνεια.
2.Πνευματικοί εκτελεστές είναι εκείνοι που χρησιμοποιούν συμπιεσμένο αέρα για την κίνηση των εκτελεστικών τους μηχανισμών. Τα κύρια πλεονεκτήματά τους είναι: διαθεσιμότητα αέρα ως πηγή ενέργειας, χαμηλή εξερχόμενη δύναμη, γρήγορη πνευματική λειτουργία, σχετικά απλή δομή και χαμηλό κόστος. Ωστόσο, τα μειονεκτήματά τους περιλαμβάνουν κακή σταθερότητα της ταχύτητας λειτουργίας λόγω της συμπιεστότητας του αέρα, σημαντικές κρούσεις και γενικά περιορισμένο μέγιστο βάρος λαβής περίπου 30 kg, λόγω της σχετικά χαμηλής πίεσης αέρα. Σε σύγκριση με τους υδραυλικούς εκτελεστές, οι πνευματικοί εκτελεστές είναι πιο κατάλληλοι για περιβάλλοντα υψηλής ταχύτητας, ελαφρού φορτίου, υψηλής θερμοκρασίας και σκόνης.
Πλεονεκτήματα:
Χαμηλό κόστος: Φθηνή πηγή αέρα και εκτελεστικοί μηχανισμοί, απλή συντήρηση.
Χωρίς υπερθέρμανση: Καλή απορρόφηση θερμότητας, κατάλληλη για βοηθητικές κινήσεις σε περιβάλλοντα υψηλής θερμοκρασίας όπως η συγκόλληση.
Καθαρισμός: Αποβολή χωρίς ρύπανση.
Περιορισμοί:
Κακή ικανότητα τοποθέτησης: Δύσκολη επίτευξη τοποθέτησης σε αυθαίρετα ενδιάμεσα σημεία· κατάλληλοι μόνο για τοποθέτηση σε τελικές θέσεις.
Κολύμπημα χαμηλής ταχύτητας: Ασταθής κίνηση σε χαμηλές ταχύτητες.
Υψηλός θόρυβος: Ο θόρυβος των καυσαερίων υπερβαίνει συνήθως τα 75 dB.
3. Ρομποτικό βραχίονας με μηχανική μετάδοση: Αυτός ο τύπος ρομποτικού βραχίονα κινείται μέσω μηχανικού μηχανισμού μετάδοσης. Πρόκειται για ειδικό ρομποτικό βραχίονα που συνδέεται με ένα κύριο εργαλειομηχάνημα, ενώ η κύρια πηγή της κίνησής του προέρχεται από τον εργασιακό μηχανισμό. Οι κύριες χαρακτηριστικές του ιδιότητες είναι η ακριβής και αξιόπιστη κίνηση, καθώς και η υψηλή συχνότητα ενεργοποίησης· ωστόσο, διαθέτει μεγαλύτερη κατασκευή και προκαθορισμένο πρόγραμμα κίνησης. Χρησιμοποιείται συχνά για τη φόρτωση και εκφόρτωση υλικών στο κύριο εργαλειομηχάνημα.
Πλεονεκτήματα:
Υψηλή ακρίβεια και ακριβές λόγο μετάδοσης: Η μηχανική μετάδοση βασίζεται σε σκληρή οδόντωση ή επαφή, χωρίς ολίσθηση (όπως στις οδοντωτούς τροχούς ή τις κοχλιοειδείς μετάδοσης), επιτρέποντας ακριβείς λόγους μετάδοσης και υψηλή επαναληψιμότητα. Αποφεύγει τα προβλήματα διαρροής ή υστέρησης που είναι συνηθισμένα στα υδραυλικά συστήματα.
Γρήγορη ταχύτητα ανταπόκρισης: Οι μηχανικές συστατικές έχουν υψηλή ακαμψία και δεν παρουσιάζουν τη συμπιεστότητα του υδραυλικού λαδιού ή του αερίου, με αποτέλεσμα την άμεση μετάδοση κίνησης και τη γρήγορη ανταπόκριση κατά την εκκίνηση, τον σταματισμό και την αντιστροφή, κάτι που τις καθιστά κατάλληλες για λειτουργία σε υψηλές ταχύτητες.
Δυνατότητα βαρύτητας: Μέσω ενός καλά σχεδιασμένου κιβωτίου ταχυτήτων ή μηχανισμού σύνδεσης, μπορεί να αντέχει μεγάλα στατικά και δυναμικά φορτία και παρουσιάζει υψηλή απόδοση μετάδοσης (ιδιαίτερα στη μετάδοση μέσω οδοντωτών τροχών, όπου η απόδοση φτάνει πάνω από 90%).
Υψηλή αξιοπιστία και μεγάλη διάρκεια ζωής: Υπό καλές συνθήκες λίπανσης και φυσιολογικής λειτουργίας, οι μηχανικές συστατικές παρουσιάζουν μεγάλη διάρκεια ζωής λόγω κόπωσης, εμφανείς τρόπους αστοχίας και είναι εύκολο να προβλεφθούν και να συντηρηθούν.
Πλεονεκτήματα: Ισχυρή προσαρμοστικότητα στο περιβάλλον: Σε αντίθεση με τους ηλεκτρικούς κινητήρες, οι οποίοι είναι ευαίσθητοι σε ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές, και με τους υδραυλικούς κινητήρες, οι οποίοι είναι ευάλωτοι σε μόλυνση από λάδι, οι καθαρά μηχανικές μεταδόσεις παρουσιάζουν ορισμένη ανοχή σε ακραίες περιβαλλοντικές συνθήκες, όπως υψηλές θερμοκρασίες, σκόνη και ακτινοβολία.
Περιορισμοί:
Περίπλοκη δομή και μεγάλο μέγεθος/βάρος: Η επίτευξη κινήσεων με πολλαπλούς βαθμούς ελευθερίας απαιτεί περίπλοκους συνδυασμούς συνδέσμων, αρθρώσεων και γραναζιών, με αποτέλεσμα έναν όγκωδη ρομποτικό μηχανισμό με μεγάλη ροπή αδράνειας, περιορίζοντας τη δυναμική απόδοση υψηλής ταχύτητας.
Κακή ευελαστικότητα: Μόλις ολοκληρωθούν ο σχεδιασμός και η κατασκευή καθαρά μηχανικών μεταδόσεων (όπως καμπύλων εκκεντροφόρων και μηχανισμών συνδέσμων), η τροχιά κίνησης και το διάστημα κίνησης είναι σταθερά, κάνοντας δύσκολη την προσαρμογή στις ευέλικτες ανάγκες παραγωγής πολυποικιλιακών και μικρών παρτίδων. Η αλλαγή της κίνησης απαιτεί συνήθως την αντικατάσταση της καμπύλης εκκεντροφόρου ή τη ρύθμιση του μηχανισμού συνδέσμων, γεγονός που είναι χρονοβόρο και εργατοβόρο.
Υπάρχει χασμωτότητα: Η οδόντωση των γραναζιών και οι συνδέσεις με άρθρωση προκαλούν αναπόφευκτα χασμωτότητα. Η μακρόχρονη φθορά επιδεινώνει τη χασμωτότητα, με αποτέλεσμα τη μείωση της ακρίβειας μετάδοσης και της θέσης, επηρεάζοντας την ποιότητα των τροχιών συγκόλλησης.
Υψηλό κόστος κατασκευής και απαιτήσεις συντήρησης: Οι ακριβείς οδοντωτοί τροχοί, οι υψηλής ακρίβειας κοχλίες πρόωσης και άλλα εξαρτήματα είναι δύσκολο και ακριβό να κατασκευαστούν. Ταυτόχρονα, οι μηχανικές αρθρώσεις απαιτούν τακτική λίπανση, προστασία από σκόνη και παρακολούθηση φθοράς, με αποτέλεσμα μεγάλο φόρτο συντήρησης.
Πλεονεκτήματα: Θόρυβος και δονήσεις: Κατά τη λειτουργία με υψηλή ταχύτητα, η κρούση των οδοντωτών τροχών και η αδράνεια των συνδέσμων παράγουν σημαντικό θόρυβο και μηχανικές δονήσεις, οι οποίες ενδέχεται να επηρεάσουν τη σταθερότητα του τόξου συγκόλλησης.
4. Ρομποτικό βραχίονας με ηλεκτρική κίνηση: Αυτός ο τύπος ρομποτικού βραχίονα χρησιμοποιεί ειδικά διαμορφωμένο επαγωγικό κινητήρα, γραμμικό ηλεκτρομηχανικό σύστημα ή κινητήρα βημάτων με ηλεκτρική τροφοδοσία για την άμεση κίνηση του ενεργού στοιχείου. Δεδομένου ότι δεν απαιτείται κανένα ενδιάμεσο μηχανισμό μετατροπής, η μηχανική δομή είναι σχετικά απλή. Οι ρομποτικοί βραχίονες με γραμμικούς κινητήρες, ειδικότερα, προσφέρουν υψηλή ταχύτητα και μεγάλο διάστημα διαδρομής και είναι εξαιρετικά εύκολοι στη συντήρηση και τη χρήση.
Πλεονεκτήματα:
Υψηλότερη ακρίβεια: Ικανότητα συγκόλλησης πολύπλοκων χωρικών καμπυλών (όπως κυκλικών τόξων και καμπυλών spline).
Ευέλικτος έλεγχος: Εύκολο στην ψηφιοποίηση, τη δικτύωση και την εφαρμογή διδακτικού προγραμματισμού.
Υψηλή Εξοικονόμηση Ενέργειας: Η απόδοση μετατροπής ενέργειας μπορεί να φτάσει πάνω από 90 %, με χαμηλή κατανάλωση ισχύος σε κατάσταση αναμονής.
Χαμηλή Συντήρηση: Δεν απαιτούνται υδραυλικά λάδια ή αεροσωλήνες, διασφαλίζοντας καθαριότητα.
Περιορισμοί:
Υψηλό Κόστος: Οι σερβοκινητήρες και οι ακριβείς μειωτήρες είναι ακριβοί.
Προστασία από υπερθέρμανση: Η ψύξη του κινητήρα πρέπει να παρακολουθείται κατά τη διάρκεια παρατεταμένης ηλεκτροσυγκόλλησης υψηλής ταχύτητας υπό πλήρες φορτίο.
Ευαίσθητο σε ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές: Απαιτείται κατάλληλη θώρακα και γείωση.
Συνολικά, τα σύγχρονα ρομπότ συγκόλλησης αναπτύσσονται προς την πλήρη ηλεκτροποίηση, την υψηλή ακρίβεια, τη δικτύωση και τη συνεργασία. Η βαθιά ενσωμάτωση των συστημάτων κίνησης και μετάδοσης (όπως η εξάλειψη του μειωτήρα σε ρομπότ ροπής με άμεση κίνηση και η ενσωμάτωση των μονάδων κίνησης εντός των αρθρώσεων) βελτιώνει περαιτέρω την αξιοπιστία και την απόδοση ακολούθησης τροχιάς. Στο μέλλον, με τον συνδυασμό αλγορίθμων σερβοελέγχου (όπως ο έλεγχος δύναμης και ο οπτικός σερβοέλεγχος) και της τεχνολογίας της τεχνητής νοημοσύνης, τα ρομπότ συγκόλλησης θα εξελιχθούν προς μεγαλύτερη ευφυΐα και ευελιξία, προκειμένου να ανταποκριθούν σε όλο και πιο περίπλοκες διαδικασίες συγκόλλησης και απαιτήσεις του περιβάλλοντος παραγωγής.
