Témata
Reklama

Průmyslové roboty s integrovanými servopohony

09. 10. 2007

Prakticky každá výroba trpí nedostatkem výrobní plochy. Při stále rostoucí složitosti moderních výrobních buněk tento tlak stále sílí. Provozovatelé zařízení proto žádají, aby se prostor pro rozvaděče a instalační techniku zredukoval na minimum. Tyto požadavky nyní splňují roboty řady „2000iD“ firmy KUKA-Roboter GmbH z Augsburgu. Zkratka „iD“ zde znamená „integrated Drives“ a vyjadřuje, že pohonná technika je plně integrována do mechaniky robotů. V tomto článku jsou popsány požadavky na součásti pohonů, které z toho vyplývají.

U konvenčních robotických systémů v automobilovém průmyslu patří ke každému robotu kompletní rozvaděčová skříň obsahující výkonové napájení, servoregulátory, řídicí počítač, periferie a zabezpečovací techniku. Výrobní buňka pro bodové svařování se zpravidla skládá ze šesti až dvanácti robotů, přičemž každý z nich má vlastní skříň řízení, na ní nástavec pro řízení svařování a samozřejmě je zde také skříň s počítačem pro buňku, PLC a instalační techniku.

Reklama
Reklama
Reklama
Konvenční skříň řízení robotu systému KRC2

Stálé zkracování výrobních cyklů při zvyšování počtu variant vyžaduje nové přístupy ve výrobní technice, sahající až ke zcela novým koncepcím zařízení. Přitom se stále znovu objevuje požadavek na snížení objemu rozvaděčových skříní a instalační techniky. První krok v tomto směru učinila firma KUKA spolu s Lenze, svým dlouholetým partnerem na úseku pohonné a automatizační techniky, a to vytvořením robotu, který má osvědčenou pohonnou techniku řízení KRC2 zabudovanou do mechaniky robotu.

Požadavky na integrovanou pohonnou techniku

Úkolem bylo posunout vývoj servoregulátorů Lenze, používaných dosud v rozvaděčových skříních, aby umožňovaly integraci do robotu. S tím se vyrojilo mnoho dalších otázek: Jak zajistit kompatibilitu funkcí s původní skříňovou variantou? Jak realizovat pasivní chlazení v nejmenším prostoru? Jak bude pohonná technika v robotu odolávat vibracím a otřesům? Jak zajistit stupeň krytí IP65 pro celý systém? Integrace pohonné techniky položila také otázku, zda lze manipulaci a údržbu zlepšit použitím jednoduché techniky zásuvných konektorů.

Mechanická integrace pohonné techniky

Pro integrovanou pohonnou techniku byla provedena v podstatě mechanická přizpůsobení, vycházející z osvědčené techniky konvenčních součástí pohonu pro robotický systém KRC2, a tím byl zachován rozsah funkcí varianty s rozvaděčovou skříní.

Pro napájení těchto součástí byl vyvinut systém zásuvných konektorů, který musí být na jedné straně snadno použitelný a na druhé straně musí zajistit spolehlivou funkci. Lenze spolu s KUKA vyvinul řešení, které používá držák pro uchycení pohonných jednotek, pevně spojený se strukturou robotu. Tato součást, nazývaná Backplane, uchycuje všechny kabelové svazky kladené uvnitř robotu a přivádí je ke zvlášť uloženým zásuvným systémům. Systémy pohonů pak jsou propojeny s kontakty na Backplane pomocí speciálního vodicího systému.

Vývoj nového chlazení

Nově koncipované součásti pohonů se přitom obejdou bez aktivního chlazení. Princip pasivního chlazení přitom není závislý na pohybech robotu a chlazení je zajištěno i při stojícím robotu. V této souvislosti se uvažuje také potenciální znečištění robotu, jaké typicky vzniká například při bodovém svařování. Vývojáři kromě toho dbali, aby chladič byl izolován od okolních struktur robotu. Tím jsou omezeny teplotně podmíněné změny geometrických rozměrů a s tím spojené ztráty přesnosti nastavené polohy.

Simulace tepelných poměrů na CAD modelu chladiče

Při vývoji optimálního chladiče pro tuto aplikaci bylo nutné provést podrobné simulace řadu podrobných simulací s různými tvary chladičů v různých polohách a za rozdílných podmínek proudění. Po zhotovení prvních prototypů následovaly série podrobných měření v pokusné laboratoři a na systému robotu pro porovnání požadovaných vlastností se skutečně dosaženými.

Zvýšení odolnosti proti vibracím a otřesům

Ve zkušebních laboratořích byly provedeny předběžné zkoušky odolnosti proti vibracím a otřesům na stávající řadě přístrojů pro rozvaděčovou variantu. Z nich získané poznatky proto mohly být včas vyhodnoceny a promítnuty již do prvních prototypů. Všechny součásti s větší hmotností musely být nahrazeny nebo mechanicky uchyceny.

Roboty s integrovanými pohony

Lenze vyvinul pro novou generaci robotů s integrovanou pohonnou technikou s nosností 150 až 210 kg napájecí jednotku a regulátory pro hlavní a vedlejší manipulační osy. Tento nový typ robotu KUKA představuje první podstatný krok k integraci pohonné techniky. Za hlavní výhody nové série 2000iD lze považovat snížení nároků na instalaci standardní robotické buňky a zvětšení prostoru pro vstupní a výstupní zařízení k dopravě obrobků. V současné době je tento typ robotu testován v podmínkách výroby.

Robot KUKA KR150 s integrovanou pohonnou technikou

KUKA dodává roboty jak s diskrétním jednotlivým řízením, tak s centrální skříní, která může sloužit pro čtyři až šest robotů. Lze zvolit také možnost, při níž je v centrální rozvaděčové skříni umístěna infrastruktura pro celý „RoboTeam“, složený z kooperujících robotů.

Dipl.-Ing. Joachim Hanke, Dipl.-Ing. Thomas Finsterwalder

Lenze

www.lenze.cz

PesekP@lenze.cz

Reklama
Vydání #10
Kód článku: 71022
Datum: 09. 10. 2007
Rubrika: Výroba / Pohony
Autor:
Firmy
Související články
Svět mobility se mění

Společnost Schaeffler představila optimalizované pohony se spalovacími motory, které přispívají k dosažení klimatických cílů, jež plynou z Pařížské klimatické dohody. Další novinkou v jejím portfoliu jsou elektromotory dotažené do stavu připravenosti na sériovou výrobu.

Jak se vyvíjí a vyrábí proudový motor?

V letošním roce uvedla První brněnská strojírna Velká Bíteš (PBS) na trh nový turbínový motor PBS TJ150. Jedná se o proudový motor, u kterého se výkon, resp. tah motoru uvádí v jednotkách Newton. Maximální tah tohoto motoru činí 1 500 N. Je to již pátý typ proudového motoru, který tato exportně orientovaná firma dodává na zahraniční trhy.

Špičkové technologie pro letectví a kosmonautiku

Jako jedno z nejinovativnějších a nejprogresivnějších odvětví na světě spojuje letectví a kosmonautika téměř všechny dnešní špičkové technologie. Elektronika a robotika se zde setkávají v měřicí, regulační a řídicí technice. Přitom se letectví a kosmonautika v první řadě ujímají vývoje a provozu leteckých objektů, jako jsou letadla nebo speciální kosmické dopravní prostředky a družice.

Související články
Optimalizace koncepce pohonu strojů

Pomocí celkové dynamické simulace různých vzájemně působících posuvových systémů stroje může být již v návrhu posuzována vzájemná souhra mezi jednotlivými souřadnými osami. Dále je možné pomocí takové simulace navrhnout cenově příznivý koncept celkového pohonu menších rozměrů s vysokou přesností.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Navrhování ložisek s využitím systémových znalostí

Společnost Schaeffler uvedla novou verzi svého výpočetního softwaru Bearinx 10.0. Ten nyní zahrnuje i novou řadu toroidních ložisek TORB a přináší nové funkce také v zákaznických verzích.

Klínové řemeny pro pohony obráběcích strojů

Klínové řemeny ContiTech Conti V jsou určeny pro vysoká zatížení a osvědčují se ve ztížených provozních podmínkách. Snadno se instalují a vyznačují se nízkou hlučností v širokém spektru aplikací.

Najít svou konkurenční výhodu

„Najít svou konkurenční výhodu je v dnešní době zásadní,” říká v rozhovoru Ing. Radek Socha, ředitel SKF CZ, a. s.

Profilové válečkové vedení

Produktivita a ekonomický úspěch každého zařízení závisí především na kvalitě vybraných dílů lineárního vedení. Tyto díly často rozhodují o tom, s jakým přijetím se zařízení setká na trhu, a tedy pomáhají výrobci získat konkurenční výhodu. Z toho důvodu musí umožňovat v co největší možné míře přesné přizpůsobení vedení požadavkům aplikace a navíc, v ideálním případě, s využitím standardních dílů.

Bezpečnostní spojka pro řemenové pohony

Aplikace bezpečnostních spojek se používají ve všech oblastech techniky, v každém stroji nebo zařízení, kde je třeba omezit krouticí moment z důvodu ochrany strojů či výrobků před přetížením.

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.

Vysoký výkon a antistatická úprava

Řemen navržený pro snížení bezpečnostních rizik v prostředích s nebezpečím výbuchu. Jeho hlavní předností je trvalá elektrostatická vodivost.

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.

Místo převodovky řemenové pohony

Synchronní řemeny se v mnoha průmyslových odvětvích prosazují jako nejlepší volba.

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