11.5 Základné moduly robota
Pojazdné (pohybové) ústrojenstvo – pre pohyb motora po dlhšej dráhe
→ otočné kolieska umiestnené na robote
→ špeciálne podvozky (pásový, kráčajúci,...)
Dráha
- koľajnicová
- závesná visutá
- priamočiary – posuvné jednotky: suportové, šmykové, teleskopické (pre minimálne trenie: valivé uloženie – gulôčky, valčeky, ihly, kladky)
→ priamy náhon (= točňa je priamo spojená s motorom)
→ nepriamy náhon s prevodom – ozubené kolesá
- remeň
- ozubený remeň
( = točňa a motor sú oddelené a prepojené pomocou niektorého typu prevodu – pre ↑ prevod je to prevodová skriňa)
- kývavý (= majú obmedzený pohyb do 360°)
→ priamy náhon (= na výstupe motora je priamo aplikovaná natáčavá časť jednotky)
→ nepriamy náhon
každá riadená os robota potrebuje vlastný servopohon, ktorý musí byť schopný zaistiť veľmi pomalý a presný nájazd, ale aj rýchloposuv s dostatočným
zrýchlením a brzdením. Podľa druhu použitej energie pohony delíme: - mechanické
- pneumatické
- hydraulické
- elektrické
- kombinované
- mechanický pohon (pri jednoduchých a jednoúčelových manipulátorov)
→ vačkové a pákové mechanizmy
- pneumatický pohon ( u manipulátorov) – čistota prostredia, nízke obstarávacie
náklady, jednoduchá údržba
- nevýhody: ťažká regulácia, hlučnosť, energetické náklady
- hydraulický pohon (značné sily pri malých rozmeroch, plynulé riadenie pracovných rýchlostí, bezpečnosť pri preťažení)
- nevýhody: tepelná závislosť, nízka účinnosť, netesnosť oleja
- elektrické servopohony – najrozšírenejšie (zjednodušujú montáž, náklady na údržbu a ↓ vplyv teploty)
- jednosmerné motory s kotúčovým rotorom (malý moment zotrvačnosti)
stator: permanentná magnet s 8 pármi pólových nástavcov
rotor: vinutie technológiou plošných spojov, prúd cez dve kefky
- ak prechádza vinutím rotora prúd, pôsobí magnetické pole permanentného magnetu statora na rotor točivým momentom.
nevýhoda: teplo z rotora sa zle odvádza, pri preťažení sa môže prehriať; opotrebovanie kilf (6000 hodín prevádzky)
- krokové motory: do cievok statora sa postupne prepínajú prúdové impulzy, čím sa vytvára točivé magnetické pole. Frekvencia spínania určuje
rýchlosť rotácie magnetického poľa = otáčky motora.
→ s aktívnym rotorom: na rotore majú permanentný magnet (bezkefkové motory) alebo budiace vinutie, na statore je m – fázové vinutie
→ reakčné: bezkefkové. Rotory majú zubové póly. Medzi pólmi statora a rotora vznikajú tangenciálne elektromagnetické sily, snažiace sa pootočiť
rotor tak, aby došlo k maximálnemu magnetickému toku. Rotor je z magneticky mäkkého materiálu, šírka pólov je 0,5mm → 720 krokov na
1 otáčku.
Pri robotoch sa stretávame so všetkými bežnými typmi prevodov ako ozubené kolesá, ozubené hrebene, ozubené remene a reťazové prevody.
Otáčky servopohonov sú často redukované prostredníctvom vysoko zaťažiteľných špeciálnych prevodoviek s veľkým prevodom do pomala a pracujúcich bez vôle. Vysoké prevody umožňujú získať veľké krútiace momenty potrebné pre pohyby ramien robotov.
Meracím zariadením sa zisťuje skutočná poloha riadeného člena, ktorá sa porovnáva s požadovanou hodnotou. Podľa veľkosti rozdielu týchto hodnôt koriguje riadenie robotov daný pohyb. K stanoveniu polohy jednotlivých riadených osí sa používajú tieto spôsoby merania:
Jedná sa o meranie dráhy po jednotlivých krokoch pomocou rotačného snímača. Sklenený kotúč obsahuje až 10 000 rysiek. Každá ryska. ktorá prejde medzi zdrojom svetla a fotodiódou, poskytne jeden čítací impulz. Pomocou prevodovky s prevodom do pomala dosahujeme veľmi presné meranie.
Do systému je vložené meranie základnej polohy deliaceho kotúča (nulovej rysky). Tým je začaté počítanie jednotlivých krokov.
Väčšina robotov pracuje s inkrementálnym meraním dráhy. Po zapnutí robotov musí byť pre stanovenie počiatku súradnicového systému nastavený vo všetkých osiach tzv. referenčný bod.
Nastavenie do referenčného bodu sledujú bezdotykové snímače pre stanovenie hrubej polohy a snímače polohy s nulovou ryskou pre presné nastavenie. Nastavenie do referenčného bodu sa prevádza automaticky po zadaní tejto funkcie.
Každá pozícia generuje signál, ktorý jednoznačne definuje aktuálnu polohu, tj. okamžitý uhol natočenia.
Pre meranie rýchlosti otáčania je v každej pohonovej jednotke zabudovaný tzv. tachogenerátor. Pracuje na podobnom princípe ako dynamo na bicykli. Vytvára jednosmerné napätie, ktorého hodnota zodpovedá otáčkam motora. V zosilňovači pohonu sú takto merané otáčky porovnávané s požadovanou hodnotou a na základe rozdielu je riadený prúd do motora.
Polohovanie osí pri priemyselných robotov sa často prevádza pomocou dvoch prekrývajúcich sa regulačných obvodov.
Pracovné hlavice slúžia k uchyteniu nástrojov a vykonávanie pracovnej operácie.
Chápadlá sú koncové členy určené na uchytenie a vkladanie predmetov do pracovného priestoru a ich vyberanie. Pracovné hlavice aj chápadlá by mali byť čo najľahšie, pretože hmotnosť znižuje užitočné zaťaženie.
Chápadlá delíme na mechanické, pneumatické a magnetické.
Najčastejšie sa používajú mechanické chápadlá s hydraulickým a pneumatickým pohonom. Motory k ovládaniu čelustí tvoria s úchopovou hlavicou jeden kompaktný celok.
Vlastné čeluste sú väčšinou ovládané prostredníctvom mechanických prevodov, kde a jedná o prevody pákové alebo s ozubením.
Pneumatické chápadlá alebo vákuové (podtlakové) hlavice sa používajú na prenášanie rovinných materiálov (tabule plechov, dosky dreva, papier) alebo ľahko rozbitné materiály (sklo). Hlavnými časťami sú prísavné misky z elastického materiálu na prispôsobenie povrchu manipulovaného predmetu. Prísavný podtlak sa dosahuje vývevou alebo ejektorom.
Magnetické chápadlá sú vhodné pre menšie predmety z feromagnetických materiálov. K vyvolaniu upínacieho efektu sa používajú najčastejšie elektromagnety na jednosmerný prúd alebo permanentné magnety.
Pre manipuláciu s rôznymi typmi súčastí alebo prevádzanie väčšieho množstva pracovných operácií sa používajú viacnásobné hlavice alebo výmenné hlavice uložené v zásobníku. Príslušnú hlavicu opatrenú rýchloupínacím zariadením si rameno robota vytiahne zo zásobníku podľa prevádzanej operácie.
