Laserová technológia

Zváracie roboty sú základnými vykonávacími jednotkami moderných automatických zváracích výrobných liniek. Ich presnosť pohybu, rýchlosť reakcie a nosná kapacita v značnej miere závisia od výkonu pohonného systému. Pohonný systém je zodpovedný za premenu riadiacich príkazov na pohyby kĺbov robota.

Pohonné metódy zváracích robotov sa hlavne delia na nasledujúce základné typy:

1.Hydraulický prenosový robot:  Ako názov napovedá, tento typ robota využíva hydraulickú energiu na vykonávanie mechanických pohybov. Jeho charakteristickými vlastnosťami sú: úchopná kapacita nad 100 kg, hladký prenos, kompaktná konštrukcia a citlivý pohyb. Avšak k tesniacim zariadeniam kladie veľmi prísne požiadavky.

Výhody:

Vysoký pomer výkonu k hmotnosti:  Výstupná sila je oveľa väčšia ako u pneumatických a elektrických pohonných systémov rovnakého objemu.

Plynulá pohybovanie: Hydraulický olej má tlmiace vlastnosti a vysokú odolnosť voči nárazom.

Samomazivosť:  Hydraulický olej mazie pohyblivé časti a zabezpečuje dlhú životnosť.

Obmedzenia:

Náchylnosť na úniky:  Opotrebovanie tesniacich prvkov môže ľahko spôsobiť únik oleja, čím sa kontaminuje zváraný diel.

Citlivosť na zmenu teploty: Zmeny teploty oleja spôsobujú zmenu jeho viskozity, čo ovplyvňuje presnosť riadenia.

Zložitá údržba:  Vyžaduje hydraulickú stanicu, chladiaci a filtračný systém a zaberá veľkú plochu.

2.Pneumatické manipulátory  sú tie, ktoré na poháňanie svojich aktuátorov využívajú stlačený vzduch. Ich hlavné výhody sú: ľahko dostupný zdroj vzduchu, nízka výstupná sila, rýchla pneumatická činnosť, relatívne jednoduchá konštrukcia a nízka cena. Medzi ich nevýhody však patria: zlá stabilita prevádzkovej rýchlosti spôsobená stlačiteľnosťou vzduchu, výrazný náraz a všeobecne obmedzená hmotnosť uchopovania približne okolo 30 kg kvôli relatívne nízkemu tlaku vzduchu. V porovnaní s hydraulickými manipulátormi sú pneumatické manipulátory vhodnejšie pre prostredia s vysokou rýchlosťou, malou zaťaženosťou, vysokou teplotou a prachom.

Výhody:

Nízke náklady:  Nedrahý zdroj vzduchu a aktuátory, jednoduchá údržba.

Žiadne prehrievanie: Dobrá odvod tepla, vhodné pre pomocné pohyby v prostredí s vysokou teplotou pri zváraní.

Čistota:  Čistý výfuk bez znečistenia.

Obmedzenia:

Zlá presnosť polohovania:  Ťažko sa dosahuje polohovanie v ľubovoľnom medzipozícií; vhodné len pre koncové pozície.

Plazivý pohyb pri nízkych rýchlostiach:  Nestabilný pohyb pri nízkych rýchlostiach.

Vysoká úroveň hluku:  Hluk z výfuku zvyčajne presahuje 75 dB.

3. Robotické rameno s mechanickým prenosom: Tento typ robotického ramena je poháňaný mechanickým prenosovým mechanizmom. Ide o špeciálne robotické rameno pripevnené k hlavnému obrábacímu stroju, pričom jeho energia pochádza predovšetkým z pracovného mechanizmu. Jeho hlavnými charakteristikami sú presný a spoľahlivý pohyb, vysoká frekvencia pohybov, avšak má väčšie konštrukčné rozmery a jeho pohybový program je pevne daný. Často sa používa na náklad a vyklad materiálu na hlavnom obrábací stroji.

Výhody:

Vysoká presnosť a presný premenový pomer: Mechanický prenos je založený na tuhom zasadení alebo kontakte (napr. ozubené kolesá alebo prevodové skrutky) bez prešmyku, čo umožňuje dosiahnuť presný premenový pomer a vysokú opakovateľnosť. Vyvaruje sa tak problémom netesností alebo hysterezie, ktoré sú bežné v hydraulických systémoch.

Rýchla rýchlosť reakcie:  Mechanické súčiastky majú vysokú tuhosť a nemajú stlačiteľnosť hydraulického oleja alebo plynu, čo má za následok priame prenášanie pohybu a rýchlu reakciu pri štarte, zastavení a obrátení, čo je vhodné pre prevádzku pri vysokých rýchlostiach.

Vysoká nosná schopnosť: Prostredníctvom dobre navrhnutého prevodového mechanizmu alebo klzného mechanizmu dokáže vydržať veľké statické a dynamické zaťaženia a má vysokú účinnosť prenosu (najmä pri ozubeniach, kde účinnosť dosahuje viac ako 90 %).

Vysoká spoľahlivosť a dlhá životnosť:  Za dobrého mazania a normálnych prevádzkových podmienok majú mechanické súčiastky dlhú únavovú životnosť, jasné režimy porúch a sú ľahko predvídateľné a údržbársky prístupné.

Výhody:  Vysoká odolnosť voči vonkajším vplyvom prostredia: Na rozdiel od elektrických pohonov, ktoré sú citlivé na elektromagnetické rušenie, a na rozdiel od hydraulických pohonov, ktoré sú zraniteľné voči kontaminácii oleja, čisto mechanické prenosy majú určitú odolnosť voči nepriaznivým prostrediam, ako sú vysoké teploty, prach a žiarenie.

Obmedzenia:  

Zložitá štruktúra a veľká veľkosť/hmotnosť:  Dosiahnutie pohybov s viacerými stupňami voľnosti vyžaduje zložité kombinácie článkov, kĺbov a ozubených kolies, čo má za následok objemný robot s veľkým momentom zotrvačnosti, čím sa obmedzuje jeho dynamický výkon pri vysokých rýchlostiach.

Nízka pružnosť: Keď je návrh a výroba čisto mechanických prevodov (ako sú kamové alebo článkové mechanizmy) dokončená, trajektória pohybu a zdvih sú pevne dané, čo komplikuje prispôsobenie sa flexibilným požiadavkám výroby s množstvom druhov a malými sériami. Zmena pohybu zvyčajne vyžaduje výmenu kamu alebo nastavenie článkového mechanizmu, čo je časovo náročné a pracne náročné.

Vzniká hrebeňový chod:  Zabudovanie ozubených kolies a kĺbové spojenia nevyhnutne spôsobujú hrebeňový chod. Dlhodobé opotrebovanie tento hrebeňový chod zhoršuje, čo vedie k zníženiu presnosti prenosu a polohovania a ovplyvňuje kvalitu zváracích trajektórií.

Vysoké výrobné náklady a nároky na údržbu:  Presné ozubené kolesá, vysokopresné závitové skrutky a iné súčiastky je ťažké a drahé vyrábať. Súčasne mechanické kĺby vyžadujú pravidelné mazanie, ochranu pred prachom a monitorovanie opotrebovania, čo má za následok veľký objem údržby.

Výhody:  Hluk a vibrácie: Počas prevádzky pri vysokých rýchlostiach spôsobuje zásah ozubených kolies a zotrvačnosť prepojení významný hluk a mechanické vibrácie, čo môže ovplyvniť stabilitu zváracieho oblúka.

4. Robotická paža s elektrickým pohonom: Tento typ robotickej paže využíva špeciálne konštruovaný indukčný motor, lineárny elektromechanický systém alebo krokový motor na priame ovládanie aktuátora. Keďže nie je potrebný žiadny medzistupňový prevodný mechanizmus, mechanická štruktúra je relatívne jednoduchá. Robotické paže s lineárnym motorom ponúkajú najmä vysokú rýchlosť a dlhý zdvih a sú veľmi pohodlné v údržbe a používaní.

Výhody:

Najvyššia presnosť: Schopná zvárať zložité priestorové krivky (napr. kruhové oblúky a spline-krivky).

Prispôsobivé riadenie:  Jednoduché na digitalizáciu, pripojenie do siete a implementáciu učiaceho programovania.

Vysoká energetická účinnosť: Účinnosť premeny energie môže dosiahnuť viac ako 90 %, pri nízkej spotrebe energie v režime pohotovosti.

Nízka údržba:  Nie je potrebný hydraulický olej ani vzduchové hadice, čo zaisťuje čistotu.

Obmedzenia:

Vysoké náklady: Servomotory a presné reduktory sú drahé.

Ochrana pred prehriatím: Chladenie motora je potrebné monitorovať počas dlhodobého zvárania pri plnom zaťažení a vysokých rýchlostiach.

Citlivé na elektromagnetické rušenie:  Vyžaduje vhodné stínenie a uzemnenie.

Celkovo sa moderné zváracie roboty vyvíjajú smerom k úplnej elektrifikácii, vysokému presnosti, sieťovosti a spolupráci. Hlboká integrácia pohonných a prenosových systémov (napríklad odstránenie reduktora v priamo poháňaných krútiacich momentových motoroch a integrácia pohonných modulov do kĺbov) ďalej zvyšuje spoľahlivosť a výkon sledovania dráhy. V budúcnosti sa zváracie roboty prostredníctvom kombinácie algoritmov servo riadenia (ako je riadenie sily a vizuálne servo riadenie) a technológií umelej inteligencie vyvinú smerom k vyššej inteligencii a flexibilité, aby mohli zvládať čoraz zložitejšie zváracie procesy a požiadavky výrobného prostredia.