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
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.

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.

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.

Související články
Inovace mechanické pohonové techniky

V tomto článku je představeno několik novinek v sortimentu firmy TAT - pohonová technika a jejích zahraničních obchodních partnerů v oblasti pohonové techniky.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Elektrické pohony pro výrobce nápojů

Nový koncept elektrických pohonů VLT FlexConcept od firmy Danfoss nabízí dodavatelům i provozovatelům technologií výroby nápojů flexibilitu ve výběru komponent pohonů.

Hydrostatické pohony

Společnost Hydro-Gear je světovým lídrem v oblasti designu a výroby hydrostatických pohonů. Ve spolupráci s výrobci zařízení po celém světě vyrábí rozsáhlou řadu vysoce výkonných a účinných hydrostatických převodovek a náprav, redukčních převodovek, variabilních pístových čerpadel, hydromotorů kol a elektrických pohonů. Portfolio této společnosti zahrnuje výrobky od spotřebních po komerční aplikace.

Příčiny vzniku a omezení ložiskových proudů motoru

Asynchronní motory jsou díky svým vlastnostem nejrozšířenějším druhem motorů v celém spektru aplikací, ať již v průmyslu, vodárenství nebo zařízení budov a mnoha dalších. Historie vývoje asynchronních motorů je naplněna touhou po zvyšování efektivnosti přenosu energie, účinnosti samotného stroje a zejména také o úsporách v konstrukčním provedení a v samotné výrobě.

Elektrické pohony

Evropská divize Elektromechaniky společnosti Parker Hannifin uvádí na trh novou řadu elektrických pohonů Motornet DC.

Ozubené řemeny v pohonech ekologických taxi člunů

Britská firma vyvinula hybridní pohon pro 550 vodních taxíků pro Benátky. Kombinace dieselového motoru a elektromotoru zde snižuje hluk, emise i náklady, přičemž vysoce výkonný řemen Synchrochain Carbon umožňuje použití kompaktního motoru s nízkou hmotností.

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.

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.

Správně kalkulované pohony strojů bez bolesti zubů

V minulém čísle zmiňoval ve svém rozhovoru k 10. výročí založení firmy majitel TAT - pohonová technika Ing. Matthias Mayer silné komodity, které firma obzvláště v oblasti převodovek - hlavně těch přesných - zákazníkovi nabízí. Partnery jsou zde již posledně zmiňované německé firmy Atlanta Antriebssysteme, Neugart a francouzská firma Redex. Vedle přesných převodovek zajímá zákazníky i velmi široká paleta ozubených tyčí - jak kvalitou, přesností nebo rozměry.

Novinky ve světě pohonů

V tomto čísle se představí další novinky obchodních partnerů společnosti TAT - pohonová technika, německé firmy Neugart a italské firmy P.E.I. Obě firmy patří se svými produkty ke špičkovým výrobcům na světovém trhu.

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