Laseritekniikka

Hitsausrobotit ovat nykyaikaisten automatisoitujen hitsaus tuotantolinjojen ydintoteutusyksiköitä. Niiden liikkeen tarkkuus, vastausnopeus ja kuormankantokyky riippuvat suurelta osin ajosysteemin suorituskyvystä. Ajosysteemi vastaa siitä, että ohjauskäskyt muunnetaan robotin nivelliikkeiksi.

Hitsausrubottien ajomenetelmät luokitellaan pääasiassa seuraaviin perustyyppeihin:

1.Hydrauliikalla toimiva robotti:  Kuten nimestä käy ilmi, tämäntyyppinen robotti käyttää hydrauliikkaa mekaanisten liikkeiden toteuttamiseen. Sen ominaisuuksiin kuuluvat: yli 100 kg:n tarttumiskyky, tasainen voiman siirto, tiukka rakenne ja herkkä liike. Se asettaa kuitenkin erinomaisen tiukat vaatimukset tiivistyslaitteille.

Edut:

Korkea tehon ja painon suhde:  Tulovoima on huomattavasti suurempi kuin pneumatisilla ja sähköisillä toimilaitteilla samassa tilavuudessa.

Sileä liike: Hydrauliikkaöljyllä on vaimennusominaisuuksia ja vahva iskunkestävyys.

Itselubrikoitu:  Hydrauliikkaöljy lubrikoi liikkuvia osia ja sen käyttöikä on pitkä.

Rajoitukset:

Vuotaa helposti:  Tiivisteen kulumisen seurauksena öljy voi vuotaa helposti, saastuttaen hitsattavan työkappaleen.

Lämpötilan nousun herkkyys: Öljyn lämpötilan muutokset aiheuttavat viskositeetin muutoksia, mikä vaikuttaa säätötarkkuuteen.

Monimutkainen huolto:  Vaatii hydrauliikka-aseman, jäähdytys- ja suodatusjärjestelmän ja vie paljon tilaa.

2.Pneumaattiset manipulaattorit  ovat sellaisia, jotka käyttävät toimilaitteidensa käyttöön puristettua ilmaa. Niiden tärkeimmät edut ovat: helposti saatavilla oleva ilmalähde, alhainen ulostulovoima, nopea pneumaattinen toiminta, suhteellisen yksinkertainen rakenne ja alhainen hinta. Heikkouksia ovat kuitenkin ilman puristuvuuden vuoksi heikko toimintanopeuden vakaus, merkittävä iskuvaikutus sekä yleensä noin 30 kg:n rajoitettu tarttumispaino suhteellisen alhaisen ilmanpaineen vuoksi. Hydraulisiihin manipulaattoreihin verrattuna pneumaattiset manipulaattorit soveltuvat paremmin korkean nopeuden, kevyen kuorman, korkean lämpötilan ja pölyisen ympäristön vaatimiin tehtäviin.

Edut:

Alhainen kustannustaso:  Edullinen ilmalähde ja toimilaitteet, yksinkertainen huolto.

Ei ylikuumenemista: Hyvä lämmönhäviö, sopii aputoimintoihin korkean lämpötilan hitsaustyössä.

Puhtaus:  Saastuttamaton pakokaasu.

Rajoitukset:

Heikko sijoitustarkkuus:  Satunnaisen välipisteen tarkka sijoittaminen on vaikeaa; soveltuu vain loppupisteiden sijoittamiseen.

Alhaisen nopeuden kriippaaminen:  Epävakaa liike alhaisilla nopeuksilla.

Korkea melutaso:  Pakokaasumelun taso ylittää yleensä 75 dB:n.

3. Mekaaninen siirtomekanismiin perustuva robottikäsivarsi: Tämäntyyppinen robottikäsivarsi käyttää voimanlähteenä mekaanista siirtomekanismia. Se on erityisesti pääkoneen työkaluun kiinnitettävä robottikäsivarsi, jonka voima saadaan pääasiassa työkoneen toimintamekanismista. Sen keskeisiä ominaisuuksia ovat tarkka ja luotettava liike, korkea toimintataajuus, mutta sen rakenne on suurempi ja liikeohjelma on kiinteä. Sitä käytetään usein materiaalin lataamiseen ja purkamiseen pääkoneen työkalulla.

Edut:

Korkea tarkkuus ja tarkka siirtosuhde: Mekaaninen siirto perustuu jäykkyyspohjaiseen hammas- tai kosketuspinnan väliseen kytkeytymiseen ilman liukumista (esimerkiksi hammaspyörät tai kierrepyörät), mikä mahdollistaa tarkan siirtosuhteen ja korkean toistettavuuden. Se välttää nestejärjestelmien yleisiä ongelmia, kuten vuotoja tai hystereesiä.

Nopea vastausnopeus:  Mekaanisilla komponenteilla on korkea jäykkyys, eikä niillä ole hydrauliöljyn tai kaasun puristuvuutta, mikä johtaa suoraan liikkeen siirtoon ja nopeaan reaktioon käynnistyksessä, pysähtymisessä ja kääntymisessä, mikä tekee niistä sopivia korkean nopeuden toimintaan.

Vahva kuormituskyky: Hyvin suunnitellun vaihteiston tai vipumekanismin avulla se kestää suuria staattisia ja dynaamisia kuormia ja sillä on korkea tehonsiirtotehokkuus (erityisesti hammasvaihteistoissa tehokkuus saavuttaa yli 90 %).

Korkea luotettavuus ja pitkä käyttöikä:  Hyvällä voitelulla ja normaalissa käyttöolosuhteissa mekaanisilla komponenteilla on pitkä väsymisikä, selkeät vikaantumismuodot ja ne ovat helposti ennustettavissa ja huollettavissa.

Edut:  Vahva ympäristön sopeutumiskyky: Toisin kuin sähköajot, jotka ovat alttiita elektromagneettiselle häiriölle, ja toisin kuin hydrauli-ajot, jotka ovat alttiita öljysaastumiselle, puhtailla mekaanisilla vaihteistoilla on tietty siedollisuus ankariin ympäristöolosuhteisiin, kuten korkeisiin lämpötiloihin, pölyyn ja säteilyyn.

Rajoitukset:  

Monimutkainen rakenne ja suuri koko/paino:  Moniasteisen liikkeen saavuttaminen vaatii monimutkaisia yhdistelmiä niveliä, liitoksia ja vaihteistoja, mikä johtaa tilavuudeltaan suureen robottiin, jolla on suuri hitausmomentti ja joka rajoittaa korkean nopeuden dynaamista suorituskykyä.

Heikko joustavuus: Kun puhtaasti mekaanisten voimansiirtojen (esimerkiksi kammojen ja vipujärjestelmien) suunnittelu ja valmistus on valmis, liikkeen rata ja matka ovat kiinteät, mikä tekee siitä vaikeaa sopeutua monimuotoiseen ja pieniin eriin perustuvaan tuotantoon. Liikkeen muuttaminen vaatii yleensä kammun vaihtamista tai vipujärjestelmän säätämistä, mikä on aikaavievää ja työvoimavalloista.

Takaiskuilmiö esiintyy:  Hammaspyöräliitokset ja nivelet sisältävät välttämättä takaiskuilmiötä. Pitkäaikainen kulumisilmiö pahentaa takaiskuilmiötä, mikä johtaa voimansiirron matkan ja sijoituksen tarkkuuden heikkenemiseen sekä hitsausten liikeratojen laadun heikkenemiseen.

Korkeat valmistuskustannukset ja huoltovaatimukset:  Tarkkuusvaihteet, korkean tarkkuuden kulkuruuvi ja muut osat ovat vaikeita ja kalliita valmistaa. Samalla mekaaniset liitokset vaativat säännöllistä voitelua, pölynestoa ja kulumisen seurantaa, mikä johtaa suureen huoltotyömäärään.

Edut:  Melu ja värinä: Korkealla nopeudella toimittaessa hammaspyöräparin törmäysvaikutus ja kytkentäjännen vaikutus aiheuttavat merkittävää melua ja mekaanista värinää, mikä voi vaikuttaa hitsauskaaren vakauden.

4. Sähköisesti ohjattu robottikäsivarsi: Tämäntyyppinen robottikäsivarsi käyttää erityisrakenteista induktiomotoria, lineaarista sähkömekaanista järjestelmää tai teholaskumoottoria suoraan aktuaattorin käyttöön. Koska välillisiä muuntomekanismeja ei tarvita, mekaaninen rakenne on suhteellisen yksinkertainen. Erityisesti lineaarimoottorilla varustetut robottikäsivarret tarjoavat korkean nopeuden ja pitkän matkan sekä ovat erinomaisen helppokäyttöisiä ja huollettavia.

Edut:

Korkein tarkkuus: Kykenee hitsaamaan monimutkaisia avaruuskäyriä (esimerkiksi ympyräkaaria ja splinikäyriä).

Joustava ohjaus:  Helppoa digitalisoida, verkkototeuttaa ja ottaa käyttöön opetusohjelmointi.

Korkea energiatehokkuus: Energiamuuntotehokkuus voi saavuttaa yli 90 %:n, ja lepovirran kulutus on alhainen.

Vähähuoltoa:  Hydrauliöljyä tai ilmaputkia ei vaadita, mikä takaa puhtauden.

Rajoitukset:

Korkea hinta: Servomoottorit ja tarkkuusvähentäjät ovat kalliita.

Ylikuumenemissuojaus: Moottorin jäähdytystä on seurattava pitkäaikaisen täyskuormaisen korkeanopeuksisen hitsauksen aikana.

Herkkä sähkömagneettiselle häiriölle:  Vaatii asianmukaisen suojauksen ja maadoituksen.

Yleisesti ottaen nykyaikaiset hitsausrobotit kehittyvät kohti täyttä sähköistämistä, korkeaa tarkkuutta, verkkoyhteyttä ja yhteistyötä. Ajovälineiden ja vaihteiston syvä integraatio (esimerkiksi suoratoimisten momenttimoottoreiden vähentäminen tai poistaminen sekä ajomoduulien integrointi nivelihin) parantaa lisää luotettavuutta ja liikeradan seurantasuorituskykyä. Tulevaisuudessa servohallintaalgoritmien (kuten voimahallinta ja visuaalinen servohallinta) ja tekoälytekniikan yhdistelmän avulla hitsausrobotit kehittyvät älykkäämmiksi ja joustavammiksi, jotta ne pystyisivät vastaamaan yhä monimutkaisempiin hitsausprosesseihin ja tuotantoympäristön vaatimuksiin.