Laser tehnologija

Varilni roboti so jedro sodobnih avtomatiziranih varilnih proizvodnih linij. Njihova natančnost gibanja, hitrost odziva in nosilna zmogljivost v veliki meri зависijo od zmogljivosti pogonskega sistema. Pogonski sistem je odgovoren za pretvorbo krmilnih ukazov v gibanja sklepov robota.

Pogonske metode varilnih robotov se glavno razlikujejo po naslednjih osnovnih tipih:

1.Hidravlični roboti:  Kot ime nakazuje, ta vrsta robota uporablja hidravlično moč za izvajanje mehanskih gibanj. Njene značilnosti vključujejo: prijemno zmogljivost več kot 100 kg, gladko prenosno delovanje, kompaktno konstrukcijo in občutljivo gibanje. Vendar so za tesnilne naprave zelo strogi zahtevi.

Prednosti:

Visok razmerje moči in mase:  Izhodna sila je veliko večja kot pri pnevmatskih in električnih pogonih za enak volumen.

Gladko gibanje: Hidravlično olje ima dušilne lastnosti in visoko odpornost proti udarom.

Samomazilno:  Hidravlično olje mazila gibljive dele in zagotavlja dolgo življenjsko dobo.

Omejitve:

Nagnjenost k uhajanju:  Značilno je uhajanje olja zaradi obrabe tesnil, kar onesnažuje zvarjeno delo.

Občutljivost na dvig temperature: Spremembe temperature olja povzročijo spremembe njegove viskoznosti, kar vpliva na natančnost nadzora.

Zapletena vzdrževalna dejavnost:  Zahteva hidravlično postajo, hladilni in filtracijski sistem ter zavzema veliko površino.

2.Pnevmatski manipulatorji  so tisti, ki za pogon svojih aktuatorjev uporabljajo stisnjen zrak. Njihove glavne prednosti so: na voljo običajen vir zraka, nizka izhodna sila, hitra pnevmatska delovanja, relativno preprosta konstrukcija in nizka cena. Med pomanjkljivostmi pa so slaba stabilnost obratovalne hitrosti zaradi stisljivosti zraka, močan udarec ter splošno omejena nosilna teža okoli 30 kg zaradi relativno nizkega tlaka zraka. V primerjavi z hidravličnimi manipulatorji so pnevmatski manipulatorji bolj primerni za visokohitrostna, lahka breme, visokotemperaturna in prašna okolja.

Prednosti:

Nizki stroški:  Nizka cena zraka kot vira energije in aktuatorjev, preprosto vzdrževanje.

Brez pregrevanja: Dobra toplotna razpršitev, primerno za pomožna dejanja v visokotemperaturnih varilnih okoljih.

Očistite:  Izpušni zrak brez onesnaževanja.

Omejitve:

Slaba natančnost pozicioniranja:  Težko doseči poljubno pozicioniranje vmesnih točk; primerno le za končne položaje.

Pohajkanje pri nizkih hitrostih:  Nestabilen premik pri nizkih hitrostih.

Visoka raven hrupa:  Hrup izpuha običajno presega 75 dB.

3. Robotizirana roka z mehansko prenosno napravo: Ta vrsta robotizirane roke je poganjana z mehanskim prenosnim mehanizmom. Gre za specializirano robotizirano roko, pritrjeno na glavno orodno strojno opremo, pri čemer se moč predvsem prenaša s delovnega mehanizma. Glavne značilnosti so natančen in zanesljiv premik ter visoka frekvenci opravljanja gibanj, vendar ima večjo konstrukcijo in njegov program gibanja je fiksiran. Pogosto se uporablja za nalaganje in raznalaganje materialov na glavni orodni stroj.

Prednosti:

Visoka natančnost in natančno prenosno razmerje: Mehanski prenos temelji na togem zobnem ali stikalnem stiku (npr. zobniki ali vodilne vijake) brez prodrsanja, kar omogoča natančna prenosna razmerja in visoko ponovljivost. S tem se izognejo težavam, kot so uhajanje ali histeretični učinki, ki so pogosti pri hidravličnih sistemih.

Hitra odzivna hitrost:  Mehanski sestavni deli imajo visoko togost in nimajo stisljivosti hidravličnega olja ali plina, kar omogoča neposredno prenos gibanja ter hitro odzivanje pri zagonu, zaustavitvi in spremembi smeri, kar je primerno za delovanje na visokih hitrostih.

Močna nosilnost: S pomočjo dobro zasnovanega menjalnika ali vzvodnega mehanizma lahko prenese velike statične in dinamične obremenitve ter ima visoko učinkovitost prenosa (še posebej pri zobniškem prenosu, kjer učinkovitost doseže več kot 90 %).

Visoka zanesljivost in dolga življenjska doba:  Pri dobro mazanju in normalnih obratovalnih razmerah imajo mehanski sestavni deli dolgo utrujenostno življenjsko dobo, jasne načine odpovedi ter so enostavni za napovedovanje in vzdrževanje.

Prednosti:  Močna prilagodljivost okolju: V nasprotju z električnimi pogoni, ki so občutljivi na elektromagnetne motnje, in hidravličnimi pogoni, ki so ranljivi za onesnaženje olja, čisti mehanski prenosi imajo določeno zmogljivost za delovanje v zahtevnih okoljih, kot so visoke temperature, prašna okolja in sevanje.

Omejitve:  

Zapletena konstrukcija in velika velikost/teža:  Za dosego gibanj z več stopnjami prostosti so potrebne zapletene kombinacije povezav, ležajev in zobnikov, kar povzroči obsežnega robota z velikim vztrajnostnim momentom in omejuje njegovo dinamično zmogljivost pri visokih hitrostih.

Slaba gibljivost: Ko se končata načrtovanje in izdelava čisto mehanskih prenosov (npr. kamnov in vzvodnih mehanizmov), je tir gibanja in hod fiksiran, kar otežuje prilagoditev fleksibilnim proizvodnim zahtevam pri proizvodnji več vrst izdelkov v majhnih serijah. Sprememba gibanja običajno zahteva zamenjavo kamna ali nastavitev vzvodnega mehanizma, kar je časovno in delovno zahtevno.

Izstop (hladni prostor) obstaja:  Zobniško zajemanje in členkaste povezave neizogibno povzročajo izstop (hladni prostor). Dolgotrajno obraba izstop še poveča, kar vodi do zmanjšanja natančnosti prenosa in pozicioniranja ter vpliva na kakovost varilnih tirnic.

Visoki stroški izdelave in vzdrževanja:  Natančni zobniki, visoko natančni vodilni vijaki in drugi deli so težki in dragi za izdelavo. Hkrati mehanski sklepi zahtevajo redno mazanje, zaščito pred prahom in spremljanje obrabe, kar povzroča veliko vzdrževalno obremenitev.

Prednosti:  Hrup in vibracije: Med delovanjem na visokih hitrostih bodo udari pri zazobitvi zobnikov in vztrajnost povezav povzročili znaten hrup in mehanske vibracije, kar lahko vpliva na stabilnost varilne loka.

4. Električno pogonjena robotska roka: Ta vrsta robotske roke uporablja posebno konstruiran indukcijski motor, linearni elektromehanski sistem ali močan korakalni motor za neposreden pogon izvršilnega mehanizma. Ker ni potreben noben posredni pretvorbeni mehanizem, je mehanska struktura relativno preprosta. Linearni motorji za robotske roke so zlasti zelo hitri in omogočajo dolge premike ter so zelo enostavni za vzdrževanje in uporabo.

Prednosti:

Najvišja natančnost: Zmožna varjenja kompleksnih prostorskih krivulj (npr. krožnih lokov in zlepkovih krivulj).

Fleksibilno krmiljenje:  Enostavno za digitalizacijo, omreženje in izvajanje učne programiranja.

Visoka energijska učinkovitost: Učinkovitost pretvorbe energije lahko doseže več kot 90 %, z nizko porabo energije v pripravljenosti.

Nizko vzdrževanje:  Ni potrebe po hidravličnem olju ali zračnih ceveh, kar zagotavlja čistočo.

Omejitve:

Visoka cena: Servomotorji in natančni reduktorji so dragi.

Zaščita pred pregrevanjem: Hlajenje motorja je treba spremljati med dolgotrajnim varjenjem na polni obremenitvi s hitrimi hitrostmi.

Občutljiv na elektromagnetne motnje:  Zahteva ustrezno zaslonitev in ozemljitev.

Na splošno se sodobni varilni roboti razvijajo proti popolni elektrifikaciji, visoki natančnosti, omrežitvi in sodelovanju. Globoka integracija pogonskih in prenosnih sistemov (npr. izključitev reduktorja pri neposredno pogonjenih torzijskih motorjih in integracija pogonskih modulov znotraj sklepov) še naprej izboljšuje zanesljivost in zmogljivost sledenja poti. V prihodnje bodo varilni roboti s kombinacijo algoritmov servokontrole (npr. kontrole sile in vizualne servokontrole) ter tehnologije umetne inteligence postali še bolj inteligentni in prilagodljivi, da bodo lahko ustrezali vedno bolj zapletenim varilnim procesom in zahtevam proizvodnega okolja.