Témata
Reklama

Alternativní pohon v robotice

Na podzim roku 2012 vzešla na půdě Ústavu výrobních strojů a zařízení Fakulty strojní ČVUT v Praze myšlenka využít k pohonu podvozku v oblasti mobilní robotiky síly podtlaku. Snažení výzkumné skupiny pod vedením doc. Ing. Vladimíra Andrlíka, CSc., vyvrcholilo na jaře následujícího roku zápisem průmyslového užitného vzoru CZ 25115 U1.

Práce dále pokračovala za finanční podpory z grantu SGS13/189/OHK2/3T/12 Inovace, výzkum a experimentální vývoj, zaměřeného na konstrukci zařízení a uzlů automatizační, robotizační a výrobní techniky. Vývoj přinesl další výsledky, které vedly k úpravám a zlepšování celého zařízení.

Při výrobě jednotlivých součástí byla využita technologie 3D tisku (obr. 1), kterou pracoviště Ústavu výrobních strojů a zařízení disponuje. Tento způsob výroby dílů představuje velmi rychlou cestu získání výrobků ve srovnání s výrobou tradičním způsobem (obráběním).

Reklama
Reklama
Reklama
Obr. 1. Sestava kola podtlakového pneumotoru s přídavnou jednotkou

První krok: funkční model

První verze prototypu byla z úsporných důvodů vyrobena jako zmenšený model celého podvozku s malými přísavkami. Byl vyzkoušen samotný princip rotace a přísavné síly. Při tomto pokusu byly navrženy potřebné konstrukční úpravy. Důležitým parametrem byla i samotná velikost přísavek, kdy bylo nutné pro další experimenty zvýšit adhezní sílu. Naše pozornost se dále soustředila na hledání přísavek nabízejících optimální poměr mezi jejich velikostí a přísavnou silou. Po zvolení optimální velikosti nastal problém s relativně velkou pořizovací cenou přísavky, kterou umocňoval požadavek na potřebný velký počet. Z toho hlediska jsme se rozhodli pro méně nákladnou vlastní výrobu. Přísavky byly vyrobeny v potřebném množství odléváním dvousložkového silikonu do trvalých forem vyrobených z materiálu ABS také již zmiňovanou technologií 3D tisku.

Nový prototyp byl zaměřen na samotný princip rotace, z čehož vyplynula potřeba výroby pouze jedné sestavy pojezdového kola. Přesnost použité 3D technologie výroby s sebou přináší určitý rozptyl rozměrů, který v této aplikaci vedl k vyšším pasivním odporům. V tomto případě je tento problém o to složitější, protože při snaze snížit pasivní odpory je nutné zachovat také těsnost podtlakových komor tak, aby byla zajištěna dostatečná přísavná síla. Postupným vývojem a zkoušením bylo nakonec původní kluzné uložení oběžného kola postupně nahrazeno uložením valivým, které přineslo očekávaný pokles pasivních odporů při zachování poměrně dobré těsnosti podtlakových komor (obr. 2).

Obr. 2. Výsledná realizace podtlakového pneumotoru s přídavnou jednotkou a odměřováním natočení

Přetlakový pohon

Dalšího zvyšování efektivity provozu bylo dosaženo doplněním prototypu o přídavný přetlakový pohon, který umožňuje dosáhnout dostatečného výkonu. Špatná dostupnost vhodného rotačního pneumatického motoru vedla k rozhodnutí vytvořit pohonné jednotky vlastní konstrukce. Byla tak navržena pohonná jednotka, která se skládá z pneumatického kyvného motoru firmy Norgren a převodového zařízení pro převod kyvného pohybu na rotační. K tomuto převodu charakteru pohybu je využito jednosměrné ložisko (volnoběžka) a střídavou reverzací směru otáčení kyvného motoru je vyvozen potřebný krokový rotační pohyb na výstupu této pohonné jednotky. Reverzace pohybu kyvného motoru je řízena pomocí programovatelné logické jednotky (PLC) firmy SMC. Zařazením této pohonné jednotky do mechanismu pojezdového kola vzniklo zařízení, které pro pohyb využívá efektivnější přetlakový pohon a podtlak, který je využit k zajištění adheze na povrchu pojezdové plochy. Při následujících testech byl zkoumán vliv použití podtlaku na plynulost chodu pohonné jednotky.

Měřicí část

Měření bylo uspořádáno tak, že místo pohybu kola po nehybném podkladu byl s využitím metody záměny rámu vyvozován pohyb podkladu (pojezdová plocha) po valivých vedeních vlivem otáčení pevně ukotveného modelu oběžného kola. Z uvedeného grafu (obr. 3) provedených měření časového průběhu otáček oběžného kola se zapnutým nebo vypnutým přisáváním při stejném napájecím tlaku pohonné jednotky a stejném časování reverzace pohybu je patrné, že přisávání zvyšuje pasivní odpory oběžného kola, čímž sice snižuje výslednou rychlost otáčení, avšak chod motoru se tak stává plynulejší.

Obr. 3. Naměřené hodnoty časového průběhu rychlosti otáčení oběžného kola
Obr. 4. Rotační přetlakový pomaluběžný pneumotor

Pomaluběžné stroje

Další vývoj vedl na podzim roku 2013 ke zrodu nové myšlenky na možnost využití podtlaku i k pohonu různých pomaluběžných strojů. Na jaře následujícího roku i tato inovativní myšlenka získala ochranu vyplývající ze zápisu průmyslového užitného vzoru CZ 26684 U1. Existuje rozšíření tohoto principu náhradou podtlaku přetlakem, kdy vzniká verze rotačního přetlakového pomaluběžného pneumotoru (obr. 4) – chráněno CZ26779U1 a PV 2014-130 Úřadem průmyslového vlastnictví v Praze.

Ing. Tomáš Krannich

VCSVTT, Fakulta strojní, ČVUT v Praze

T.Krannich@rcmt.cvut.cz

Reklama
Vydání #7,8
Kód článku: 140719
Datum: 25. 06. 2014
Rubrika: Trendy / Pohony
Autor:
Firmy
Související články
Kuličkové šrouby a matice ve stavbě CNC obráběcích strojů, část 5.

V současné době se jako jedna z několika možných alternativ využívá ve stavbě obráběcích center pro realizaci přímočarých posuvů elektromechanická posuvová soustava tvořená servomotorem s kuličkovým šroubem a maticí. Princip kuličkového šroubu a matice je znám více než sto let. V tomto seriálu vás krok za krokem provedeme zajímavým světem tohoto typu pohybových (polohovacích) šroubů.

Globoidní převodovky

O přenosu krouticího momentu z jedné hřídele na druhou můžeme číst v mnoha odborných publikacích či učebních textech pro technické vysoké školy. Vidíme v nich, jak jsou jednotlivé elementy převodovek konstruovány a jaké prvky jsou použity pro jejich celkovou stavbu i přenos otáčivého pohybu mezi rovnoběžnými, různoběžnými či mimoběžnými osami otáčení jednotlivých hřídelí.

Výzkum převodových mechanismů s ozubenými koly, brzd a spojek

Výzkum převodových mechanismů, brzd a spojek je pro Ústav konstruování a částí strojů Fakulty strojní ČVUT v Praze tradiční disciplínou. Ústav disponuje výpočtářskou a experimentální kapacitou v tomto oboru. V aplikační sféře se ústav zaměřuje na transportní, zemědělskou a stavební techniku a stroje a zařízení pro těžbu a zpracování nerostných surovin.

Související články
Kuličkové šrouby a matice ve stavbě CNC obráběcích strojů, část 4.

V současné době se jako jedna z několika možných alternativ využívá ve stavbě obráběcích center pro realizaci přímočarých posuvů elektromechanická posuvová soustava tvořená servomotorem s kuličkovým šroubem a maticí. Princip kuličkového šroubu a matice je znám více než sto let. V tomto seriálu vás krok za krokem provedeme zajímavým světem tohoto typu pohybových (polohovacích) šroubů.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Kuličkové šrouby a matice ve stavbě CNC obráběcích strojů, část 3.

V současné době se jako jedna z několika možných alternativ využívá ve stavbě obráběcích center pro realizaci přímočarých posuvů elektromechanická posuvová soustava tvořená servomotorem s kuličkovým šroubem a maticí.

Kuličkové šrouby a matice ve stavbě CNC obráběcích strojů, část 2.

V současné době se jako jedna z několika možných alternativ využívá ve stavbě obráběcích center pro realizaci přímočarých posuvů elektromechanická posuvová soustava tvořená servomotorem s kuličkovým šroubem a maticí. Princip kuličkového šroubu a matice je znám více než sto let. V tomto seriálu vás krok za krokem provedeme zajímavým světem tohoto typu pohybových šroubů. Ve druhém pokračovaní se budeme zabývat konstrukcí vlastního kuličkového šroubu a matice a představíme jediného českého výrobce kuličkových šroubů a matic.

Harmonizace ve svařování

Mezinárodní harmonizace norem a pravidel pro svařování je důležitá z mnoha důvodů. Primárním důvodem je skutečnost, že svařování je považováno za "zvláštní proces" (EN ISO 9001), při kterém nelze zcela zjistit jakost po skončení procesu inspekcí, ale jakost musí být sledována před i v průběhu celého procesu svařování.

Zprovoznění motorových vřeten systémem Plug and Play

Společnost Siemens AG spolu se svým dceřiným podnikem Weiss Spindeltechnologie GmbH ze Schweinfurtu vyvinula elektronický modul pro vřetena s označením SMI 24, který ve spojení se systémem Sinumerik CNC výrazně ulehčuje zprovoznění vřetena obráběcího stroje. Uživatel si navíc může nechat zobrazit, pokud je vřeteno příslušně vybaveno, různá statistická vyhodnocení, jako např. teplotní průběhy, dobu běhu, otáčky a profily krouticích momentů.

Modulární vřetenové jednotky s převodovkou

Novou variabilní řadu vřeten MGS představila firma Weiss Spindeltechnologie, dceřiná společnost koncernu Siemens AG, výrobcům obráběcích center požadujícím velké krouticí momenty. Tímto počinem konstruktéři strojů získávají pro své projekty řešení pomocí modulárních vřeten různých krouticích momentů.

Pomocník pro plánování výroby

Většina lidí dnes ví, že žádná firma, která chce být konkurenceschopná, neobejde bez kvalitního ERP. Díky němu lze především řídit procesy, a to doslova všechny. Ne každý si však uvědomuje, jak velké mohou být rozdíly mezi systémy pro jednotlivé oblasti podnikání. Asi nejsofistikovanější ERP najdeme bezesporu ve výrobních firmách.

Lesk a bída českých obráběcích strojů

Česká republika, resp. tehdejší Československo, mělo bohatou historii ve výrobě obráběcích strojů. Kde v období největší slávy byli ve svých inovačních počinech současní světoví lídři, když např. kovosviťácký konstruktér Ladislav Borkovec se již v roce 1977 začal zaobírat myšlenkou multifunkčního soustružnicko-frézovacího stroje? Přes dřevěný kinematický model, který si vytvořil doma v dílně, vedla dlouhá cesta až k prototypu prezentovanému  na EMO v Paříži v roce 1980. Po vyrobení 45 strojů řady MCSY, které nenazval nikdo jinak než „Boháro“, byla z ekonomických důvodů a nedostupnosti kvalitní řídicí elektroniky bohužel výroba v tehdejším Kovosvitu ukončena. Dva bývalé kovosviťáky, srdcem i duší, Jiřího Mindla a Vladislava Čítka, jsem díky jejich letitým zkušenostem celoživotního zasvěcení oboru obráběcích strojů požádal o rozpravu nad současným stavem tuzemského oboru výrobních strojů a nad tím, jaké jsou jeho případné perspektivy.

Pokročilé mazání pro úspornost a spolehlivost

Věda a výzkum přinášejí zcela unikátní řešení i pro procesy zdánlivě zavedené a v oblastech, kde by inovace laik neočekával. Každý pozitivní a použitelný krok ke zlepšení klimatické situace naší planety je přínosem a jednou z nesmírně efektivních, užitečných, a vlastně poměrně snadných a finančně nenáročných záležitostí. Takovými by mohly být aplikace pokročilých tribologických řešení především pro dopravu, průmysl a výrobu energií.

Od konstrukce strojů po parkovací věže

Mezi starší generací strojařů pravděpodobně není nikoho, kdo by neznal původem škodováka Josefa Bernarda z Jičína. Tento strojírenský nadšenec příští rok oslaví své sedmdesátiny. Před třiceti lety po odchodu z místního Agrostroje položil základy společnosti Vapos, která dává perspektivní práci patnácti desítkám lidí z Jičína a blízkého okolí.

Pod dvou letech opět na EMO do Hannoveru

Od 16. do 21. září 2019 se uskuteční 22. ročník největšího světového veletrhu zpracování kovů EMO. Megaakce se koná opět v Německu, které je po Číně a USA třetím největším trhem obráběcích strojů na světě. Veletrhu se účastní téměř 2 100 vystavovatelů ze 47 zemí světa. Z České republiky se očekává účast 28 firem na ploše necelých 1 700 m2. Na minulý veletrh v roce 2017 přijelo do Hannoveru z České republiky přes 2 200 odborníků.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit