Dołącz do czytelników
Brak wyników

Dodatek specjalny , Otwarty Dostęp

6 kwietnia 2021

NR 2 (Marzec 2021)

Rodzaje napędów w robotyce przemysłowej

0 164

Obecnie roboty wykorzystywane są we wszystkich gałęziach przemysłu. Dzięki nim przedsiębiorcy mogą obniżyć koszt produkcji. Maszyny te pozwalają odsunąć ludzi od wykonywania prac szkodliwych i monotonnych. Zastosowanie robotów pozwala na uzyskanie dużej dokładności, szybkości i powtarzalności wykonywanych operacji.

ROBOTY W PRZEMYŚLE

Roboty zaczęto wykorzystywać w przemyśle na szerszą skalę na początku lat 60. XX w. Wówczas to w fabryce General Motors zamontowano roboty Unimate 1900. Te wielozadaniowe maszyny manipulacyjne wyręczyły robotników w wykonywaniu niebezpiecznej pracy w środowisku niekorzystnie wpływającym na zdrowie.

Początkowo do poruszania aktuatorów robotów stosowano głównie napędy hydrauliczne oraz pneumatyczne. Współczesne maszyny manipulacyjne o wielu stopniach swobody posiadają głównie napędy elektryczne. Siłowniki pneumatyczne na ogół wykorzystywane są tam, gdzie wystarczająca jest ograniczona liczba punktów pozycjonowania, jak np. w niektórych chwytakach ramion robotycznych. Przemysłowe roboty o napędach hydraulicznych dysponują bardzo dużą siłą, co pozwala im znaleźć zastosowanie przy produkcji wymagającej manipulowania ciężkimi elementami. 

TROCHĘ HISTORII

Od dawien dawna ludzi fascynowało konstruowanie automatów, które naśladowały żywe istoty, dostarczały rozrywki bądź pozwalały uwolnić się od żmudnych albo niebezpiecznych prac. Jednym z najstarszych znanych przykładów pomysłowości człowieka w tej dziedzinie jest drewniany gołąb stworzony przez Archytasa z Tarentu (V–IV w. p.n.e.). Do napędu ptaka mogła być wykorzystywana energia sprężonego powietrza, które uwalniane z wewnętrznego zbiornika pozwalało na pokonanie w powietrzu niemałej odległości. Do wprawiania automatów w ruch niejednokrotnie wykorzystywano także energię przepływającej wody, jak miało to miejsce np.  w odznaczającym się dużą dokładnością odmierzania czasu zegarze wodnym Ktesibiosa z Aleksandrii (III w. p.n.e.). Inny interesujący automat nazwany „Pisarzem” zbudował szwajcarski zegarmistrz Pierre Jaquet-Droz (XVIII w. n.e.). Ten składający się z sześciu tysięcy części mechaniczny chłopiec, posługując się gęsim piórem, mógł kaligrafować zdania o długości do czterdziestu znaków. Zarówno kształt liter, jak i wypisywany tekst definiowane były za pomocą szeregu krzywek. Android ów był urządzeniem całkowicie mechanicznym. Do jego pracy wykorzystywano energię sprężyny napędowej, uprzednio nakręconej za pomocą korby. „Pisarza” można zobaczyć w muzeum Musée d'art et d'histoire znajdującym się w szwajcarskim mieście Neuchâtel. Aby wprawiać w ruch mechanizmy starych automatów, posługiwano się także parą.

Ciekawy przykład stanowi kroczący mechaniczny człowiek zbudowany przez urodzonego w Kanadzie George’a Moore’a (XIX w. n.e.). Android ten posiadał wewnątrz kocioł oraz silnik parowy. Przedstawione przykłady pokazują, że dawni konstruktorzy wykorzystywali do napędu tworzonych przez siebie mechanizmów m.in. energię sprężyny napędowej, sprężonego powietrza, pary bądź płynącej wody.

„Pisarz”, autor Pierre Jaquet-Droz, ©Musée d’art et d’histoire de Neuchâtel (Switzerland)

NAPĘDY WSPÓŁCZESNYCH ROBOTÓW PRZEMYSŁOWYCH

Aktuatory współczesnych robotów przemysłowych poruszane są na ogół za pomocą napędów elektrycznych, pneumatycznych lub hydraulicznych.

Układom napędowym robotów przemysłowych stawia się szereg wymagań, takich jak:

  • duża niezawodność;
  • duża dynamika;
  • szeroki zakres regulacji prędkości ruchu;
  • duża przeciążalność;
  • mała bezwładność;
  • mały rozmiar.

NAPĘDY PNEUMATYCZNE

Manipulatory przemysłowe z zasilaniem sprężonym powietrzem stosuje się tam, gdzie wystarczające są relatywnie niewielkie siły oraz ograniczona liczba punktów pozycjonowania. Najczęściej siłowniki pneumatyczne umożliwiają uzyskanie dwóch położeń, a niekiedy także kilku. Z tego powodu układy pneumatyczne są niejednokrotnie używane do napędu chwytaków ramion robotycznych, w których wystarczają dwie pozycje (uchwycenie albo oswobodzenie manipulowanego przedmiotu). Sprężone powietrze może być dostarczone z istniejącej w zakładzie przemysłowym sieci bądź z niezależnej sprężarki. Wymagane parametry sprężonego powietrza są uzyskiwane za pomocą zespołu przegotowania powietrza, w którego skład zwykle wchodzą takie podzespoły, jak elektrycznie sterowany zawór odcinający, separator wilgoci, zawór redukcyjny, naolejacz, manometr oraz czujnik ciśnienia.

Zalety:

  • powszechny dostęp do sprężonego powietrza w zakładach przemysłowych;
  • nieskomplikowana budowa układów napędowych;
  • wysoka niezawodność;
  • możliwość uzyskania relatywnie dużej prędkości ruchu;
  • możliwość pracy w trudnych warunkach środowiskowych;
  • możliwość uzyskania relatywnie wysokiej mocy w stosunku...

Dalsza część jest dostępna dla użytkowników z wykupionym planem

Przypisy