Зварювальних роботів можна класифікувати залежно від способу їх приводу.
Зварювальні роботи є основними виконавчими одиницями сучасних автоматизованих зварювальних виробничих ліній. Їх точність руху, швидкість реакції та несуча здатність значною мірою залежать від продуктивності приводної системи. Приводна система відповідає за перетворення команд керування на рухи суглобів робота.
Способи приводу зварювальних роботів переважно класифікуються за такими основними типами:
1.Гідравлічний привід робота: Як випливає з назви, цей тип робота використовує гідравлічну енергію для виконання механічних рухів. Його характеристики включають: здатність захоплення понад 100 кг, плавність передачі, компактну конструкцію та чутливість рухів. Однак до ущільнювальних пристроїв пред’являються дуже жорсткі вимоги.
Переваги:
Високе співвідношення потужності до маси: Вихідна сила значно перевищує вихідну силу пневматичних і електричних приводів того самого об’єму.
Плавний рух: Гідравлічне масло має демпфуючі властивості та високу стійкість до ударних навантажень.
Самозмащування: Гідравлічне масло змащує рухомі деталі й забезпечує тривалий термін служби.
Обмеження:
Схильність до витоків: Знос ущільнювальних кілець легко призводить до витоку масла, забруднюючи зварюваний виріб.
Чутливість до підвищення температури: Зміни температури масла викликають зміни його в’язкості, що впливає на точність керування.
Складне обслуговування: Потребує гідравлічної станції, системи охолодження та фільтрації й займає велику площу.
2.Пневматичні маніпулятори — це ті, що використовують стиснене повітря для приведення в дію своїх виконавчих механізмів. Їх основні переваги: легко доступне джерело повітря, низька вихідна сила, швидка пневматична дія, порівняно проста конструкція та низька вартість. Однак до їх недоліків належать погана стабільність робочої швидкості через стисливість повітря, значний ударний вплив та загалом обмежена вага захоплення — близько 30 кг — через порівняно низький тиск повітря. Порівняно з гідравлічними маніпуляторами пневматичні маніпулятори краще підходять для високошвидкісних, легких за навантаженням, високотемпературних та запилених середовищ.
Переваги:
Низька вартість: Недороге джерело повітря та виконавчі механізми, просте технічне обслуговування.
Відсутність перегріву: Добре тепло-відведення, придатне для допоміжних операцій у високотемпературному зварювальному середовищі.
Очистіть: Беззабруднюючий вихідний потік повітря.
Обмеження:
Погана точність позиціонування: Складно забезпечити позиціонування в довільних проміжних точках; придатне лише для кінцевих положень.
Повзучість на низьких швидкостях: Нестабільний рух при низьких швидкостях.
Високий рівень шуму: Шум вихлопних газів зазвичай перевищує 75 дБ.
3. Роботизована рука з механічною передачею: Цей тип роботизованої руки приводиться в дію за допомогою механічного передавального механізму. Це спеціалізована роботизована рука, прикріплена до основного верстата, а її потужність передається переважно від робочого механізму. Основними її характеристиками є точність і надійність руху, висока частота виконання операцій, однак вона має більш габаритну конструкцію, а програма її рухів є фіксованою. Зазвичай використовується для завантаження й розвантаження матеріалів на основному верстаті.
Переваги:
Висока точність і точне передавальне співвідношення: Механічна передача ґрунтується на жорсткому зачепленні або контакті без прослизання (наприклад, зубчасті колеса або ходові гвинти), що забезпечує точне передавальне співвідношення та високу повторюваність. Вона усуває проблеми, характерні для гідравлічних систем, такі як витікання рідини або гістерезис.
Швидка швидкість реакції: Механічні компоненти мають високу жорсткість і не мають стисливості гідравлічної рідини чи газу, що забезпечує безпосередню передачу руху та швидку реакцію під час запуску, зупинки та зміни напрямку руху, що робить їх придатними для роботи на високих швидкостях.
Висока вантажопідйомність: За допомогою добре спроектованого редуктора або важільного механізму вони можуть витримувати великі статичні й динамічні навантаження та забезпечують високий ККД передачі (особливо у зубчастих передачах, де ККД перевищує 90 %).
Висока надійність та тривалий термін служби: За умови якісної мастила й нормальних умов експлуатації механічні компоненти мають тривалий ресурс на втомлювання, чітко визначені режими відмови та легко піддаються прогнозуванню й технічному обслуговуванню.
Переваги: Висока адаптивність до навколишнього середовища: на відміну від електроприводів, які схильні до електромагнітних завад, і гідравлічних приводів, які вразливі до забруднення мастильної рідини, чисто механічні передачі мають певну стійкість до складних умов навколишнього середовища, таких як високі температури, пил та радіація.
Обмеження:
Складна конструкція та велика маса/габарити: Досягнення рухів з багатьма ступенями свободи вимагає складних комбінацій ланок, шарнірів та зубчастих передач, що призводить до громіздкого робота з великим моментом інерції й обмежує його динамічні характеристики на високих швидкостях.
Низька гнучкість: Після завершення проектування та виготовлення чисто механічних передач (наприклад, кулачкових або важільних механізмів) траєкторія руху та хід залишаються фіксованими, що ускладнює адаптацію до гнучких виробничих потреб, пов’язаних із випуском великої номенклатури в малих партіях. Зміна руху зазвичай вимагає заміни кулачка або регулювання важільного механізму, що є трудомістким і тривалим процесом.
Існує люфт: Зачеплення зубчастих коліс та шарнірні з’єднання неминуче супроводжуються люфтом. Тривала експлуатація посилює люфт, що призводить до зниження точності переміщення та позиціонування й впливає на якість зварювальних траєкторій.
Високі витрати на виробництво та обслуговування: Точні зубчасті колеса, високоточні ходові гвинти та інші деталі важко й дорого виготовляти. Одночасно механічні з’єднання потребують регулярного змащування, захисту від пилу та контролю зносу, що призводить до значного обсягу технічного обслуговування.
Переваги: Шум і вібрація: під час роботи на високих швидкостях ударне взаємодіяння зубчастих коліс та інерція ланок викликають помітний шум і механічну вібрацію, що може впливати на стабільність зварювальної дуги.
4. Роботизована рука з електроприводом: Цей тип роботизованої руки використовує спеціально побудований асинхронний двигун, лінійну електромеханічну систему або кроковий двигун для безпосереднього приведення в рух виконавчого механізму. Оскільки проміжний перетворювальний механізм не потрібен, механічна конструкція є порівняно простою. Зокрема, роботизовані руки з лінійними двигунами забезпечують високу швидкість і велику довжину ходу, а також є дуже зручними у технічному обслуговуванні й експлуатації.
Переваги:
Найвища точність: Здатна виконувати зварювання складних просторових кривих (наприклад, дуг кола та сплайн-кривих).
Гнучке керування: Легко оцифрувати, підключити до мережі та реалізувати навчальне програмування.
Висока Енергоефективність: ККД перетворення енергії може перевищувати 90 %, а споживання потужності в режимі очікування — низьке.
Низьке обслуговування: Не потрібно гідравлічної оливи чи повітряних шлангів, що забезпечує чистоту.
Обмеження:
Висока вартість: Сервомотори та прецизійні редуктори є дорогими.
Захист від перегріву: Під час тривалого зварювання на максимальній швидкості під повним навантаженням необхідно контролювати охолодження двигуна.
Чутливість до електромагнітних завад: Потрібне належне екранування та заземлення.
Загалом, сучасні зварювальні роботи розвиваються у напрямку повної електрифікації, високої точності, мережевої взаємодії та співпраці. Глибока інтеграція систем приводу та передачі (наприклад, усунення редуктора у двигунах-торк-моторах з прямим приводом та інтеграція модулів приводу всередині шарнірів) ще більше підвищує надійність та точність відтворення траєкторій. У майбутньому, завдяки поєднанню алгоритмів сервокерування (наприклад, керування силою та візуальне сервокерування) з технологіями штучного інтелекту, зварювальні роботи еволюціонуватимуть у бік більшої інтелектуальності та гнучкості, щоб відповідати все складнішим процесам зварювання та вимогам до виробничого середовища.
