Download - Roboty a manipulátory Pohony RaM I
![Page 1: Roboty a manipulátory Pohony RaM I](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/56815214550346895dc053fc/html5/thumbnails/1.jpg)
Katedra elektrotechniky a automatizace
Technická fakulta, ČZU v Praze
Miloslav LindaMichal Růžička
Vladislav Bezouška
Roboty a manipulátory
Pohony RaM I.
![Page 2: Roboty a manipulátory Pohony RaM I](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/56815214550346895dc053fc/html5/thumbnails/2.jpg)
Elektrický pohon
Postupným rozšířením moderních stejnosměrných a v poslední době i střídavých motorů v kombinaci s harmonickými a cykloidními převodovkami se dostal elektrický pohon na přední místo v konstrukcích, zejména u robotů střední nosnosti.
Tím je dána možnost využívat servo-pohony určené pro NC obráběcí stroje, které se vyznačují velkým regulačním rozsahem rychlosti
![Page 3: Roboty a manipulátory Pohony RaM I](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/56815214550346895dc053fc/html5/thumbnails/3.jpg)
Elektrický pohon
Výhody: snadno dostupný zdroj energie jednoduchost vedení zdroje k motoru jednoduchost spojení s řídicími prvky poměrně jednoduchá údržba čistota provozu oproti hydraulickému pohonu nižší hlučnost,
menší nároky na chlazení a na celkový instalovaný prostor
nižší pořizovací, provozní i udržovací náklady.
![Page 4: Roboty a manipulátory Pohony RaM I](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/56815214550346895dc053fc/html5/thumbnails/4.jpg)
Elektrický pohon
Nevýhody: závislost na dodávce elektrické energie značné požadavky na kvalitu provedení
všech částí mnohdy složitých systémů nebezpečí úrazu elektrickým proudem
![Page 5: Roboty a manipulátory Pohony RaM I](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/56815214550346895dc053fc/html5/thumbnails/5.jpg)
Elektrický pohon
s rotačním výstupem rotační motory se spojitým pohybem rotační krokové motory otočné elektromagnety
s přímočarým výstupem lineární motory se spojitým pohybem lineární krokové motory hybridní motory přímočaré elektromagnety
![Page 6: Roboty a manipulátory Pohony RaM I](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/56815214550346895dc053fc/html5/thumbnails/6.jpg)
Elektrický pohon
Elektrické motory se uplatňují ve dvou verzích : střídavé motory stejnosměrné motory
Nejjednodušším typem elektrického pohonu s rotačním pohybem je pohon asynchronním elektromotorem s kotvou nakrátko.
Pro menší výkony se používají jednofázové motory s pomocnou fází a kondenzátorem. Pro větší výkony se používají asynchronní motory třífázové s kotvou nakrátko.
![Page 7: Roboty a manipulátory Pohony RaM I](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/56815214550346895dc053fc/html5/thumbnails/7.jpg)
Elektrický pohon
Výhody: Dostupnost energie Velké možnosti řízení
Nevýhody: Nelze použít v některých provozech U mobilních robotů problém s přívodem
energie
![Page 8: Roboty a manipulátory Pohony RaM I](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/56815214550346895dc053fc/html5/thumbnails/8.jpg)
Asynchronní motory (střídavé motory)
Pro otáčky asynchronního motoru platí známý vztah
změnou napájecího kmitočtu; používají se tyristorové nebo tranzistorové měniče, kmitočtové řízení umožňuje plynulé řízení motoru s velkou hospodárností ve velkém rozsahu,
změnou počtu pólů; jde o nenáročný způsob řízení, který však neumožňuje plynulou změnu otáček, ale pouze stupňovité nastavení v poměru synchronních rychlostí. Elektromotory s přepínáním počtu pólů jsou rovněž poměrně těžké a vyskytují se v konstrukcích manipulátorů a robotů výjimečně.
p
fn
*60
![Page 9: Roboty a manipulátory Pohony RaM I](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/56815214550346895dc053fc/html5/thumbnails/9.jpg)
Asynchronní motory (střídavé motory)
Změna smyslu pohybu pohonu asynchronním motorem se provádí buď přímo přepnutím fází nebo zejména u jednodušších konstrukcí manipulátorů pomocí reverzačních elektromagnetických spojek, často kombinovaných s elektromagneticky ovládanými brzdami.
Momentová charakteristika asynchronního motoru je tvrdá
![Page 10: Roboty a manipulátory Pohony RaM I](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/56815214550346895dc053fc/html5/thumbnails/10.jpg)
Trojfázové synchronní servo
[Obrázky převzaty z literatury č.1]
![Page 11: Roboty a manipulátory Pohony RaM I](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/56815214550346895dc053fc/html5/thumbnails/11.jpg)
Řízení trojfázového serva
[Obrázky převzaty z literatury č.1]
![Page 12: Roboty a manipulátory Pohony RaM I](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/56815214550346895dc053fc/html5/thumbnails/12.jpg)
[Ob
ráze
k p
řevz
at z
lit
erat
ury
č.1
]
![Page 13: Roboty a manipulátory Pohony RaM I](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/56815214550346895dc053fc/html5/thumbnails/13.jpg)
Stejnosměrné motory
Představují vhodný typ motoru pro polohové servomechanismy, vzhledem k vynikajícím předpokladům pro regulaci otáčivé rychlosti ve velkém rozsahu.
s paralelním buzením (derivační); motor má tvrdou momentovou charakteristiku, tj. otáčky se mění málo se zatížením,
se sériovým buzením (sériové); motor má měkkou momentovou charakteristiku a ne smí pracovat nezatížen, protože by došlo k nebezpečnému zvýšení otáček, při kterých by se poškodila kotva. Jsou vhodné pro velké záběrové momenty,
s cizím buzením; motor má dostatečně tvrdou momentovou charakteristiku ve velkém rozsahu zátěžných momentů a velmi dobré dynamické vlastnosti.
![Page 14: Roboty a manipulátory Pohony RaM I](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/56815214550346895dc053fc/html5/thumbnails/14.jpg)
Stejnosměrné motory
V konstrukci elektrických pohonů manipulátorů a robotů se rozšířily stejnosměrné motory s cizím buzením, kde budicí vinutí ve statoru je nahrazeno permanentním magnetem.
Velkou předností motorů s permanentními magnety jsou malé příčné rozměry, které jsou menší v porovnání s elektromagneticky buzeným motorem.
![Page 15: Roboty a manipulátory Pohony RaM I](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/56815214550346895dc053fc/html5/thumbnails/15.jpg)
Stejnosměrné motory -motor s diskovým rotorem
[Obrázky převzaty z literatury č.1]
![Page 16: Roboty a manipulátory Pohony RaM I](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/56815214550346895dc053fc/html5/thumbnails/16.jpg)
Řízení stejnosměrného motoru
Krokové motory [Obrázky převzaty z literatury č.1]
![Page 17: Roboty a manipulátory Pohony RaM I](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/56815214550346895dc053fc/html5/thumbnails/17.jpg)
Krokové motory
Pracují s využitím nespojité změny složek elektromagnetického pole.
Této diskrétní změny se dosahuje impulsním buzením vinutí motoru.
Proudovými impulsy do prostorově rozložených cívek se vytváří nespojitě se otáčející pole, které unáší působením synchronizačního momentu rotor.
Poloha hřídele motoru je úměrná počtu přivedených impulsů, rychlost otáčení je závislá na frekvenci impulsu.
![Page 18: Roboty a manipulátory Pohony RaM I](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/56815214550346895dc053fc/html5/thumbnails/18.jpg)
Otočné elektromagnety
Používají se pro natáčení o určitý úhel, k realizaci přímočarých vratných pohybů, popřípadě ve spojení s rohatkovým mechanismem i kratších přímočarých pohybů.
Výhodná je možnost řízení krouticího momentu změnou proudu.
Otočné elektromagnety přicházejí v úvahu pro pohon ústrojí přídavných pohybů pracovních hlavic a k ovládání úchopných čelistí.
![Page 19: Roboty a manipulátory Pohony RaM I](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/56815214550346895dc053fc/html5/thumbnails/19.jpg)
Elektrické lineární motory
Patří mezi nejmodernější typy převodníků energie. Umožňují přímou transformaci elektrické energie na mechanickou energii translačních pohybů postupných nebo kmitavých.
Pro číslicové řízení jsou vhodné zejména krokové a hybridní motory.
U lineárních krokových motorů se v podstatě uplatňuje princip činnosti rotačních krokových motorů. Lineární krokový motor charakterem funkce nahrazuje rotační krokový motor s převodem rotačního pohybu na translační.
![Page 20: Roboty a manipulátory Pohony RaM I](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/56815214550346895dc053fc/html5/thumbnails/20.jpg)
Přímočaré elektromagnety
Používají se v konstrukcích ovládacích mechanismů úchopných hlavic, popřípadě v pohonech pohybových jednotek s menšími rozsahy pohybu - jde tedy především o realizaci přídavných pohybů pracovních hlavic, ovládání přestavitelných dorazů apod.
Rozsáhlé využití nacházejí jako ovládací prvky rozváděčů, ventilů, spojek a brzd.
Stejnosměrné magnety jsou vhodné pro větší stálé síly a menší zdvihy, zatímco střídavé elektromagnety se používají pro větší zdvihy.
![Page 21: Roboty a manipulátory Pohony RaM I](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/56815214550346895dc053fc/html5/thumbnails/21.jpg)
Trendy ve vývoji pohonů
Mechatronická struktura
Zjednodušování
Modularita
[Obrázek převzat z literatury č.4]
![Page 22: Roboty a manipulátory Pohony RaM I](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/56815214550346895dc053fc/html5/thumbnails/22.jpg)
Stanovení parametrů pohonu
Redukce sil
Redukce momentu
jjiiRED vFMv
F 1
jjiiRED vFMM 1
Redukce hmotnosti
jjiiRED vFMv
m 222
1 Redukce momentu setrvačnosti
jjiiRED vFMI 22
2
1
Rovnost výkonů
Fj síla ve směru vj
Rovnost kinetické energie
![Page 23: Roboty a manipulátory Pohony RaM I](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/56815214550346895dc053fc/html5/thumbnails/23.jpg)
Rovnice pohonu
Přímočarý pohon
Rotační pohon
kRED dEdxFF
kRED dEdMM
F- hnací síla motoruEk – kinetická energie soustavyx – zdvihv – rychlostmRED – redukovaná hmotnost
2..2
1vmE REDk
![Page 24: Roboty a manipulátory Pohony RaM I](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/56815214550346895dc053fc/html5/thumbnails/24.jpg)
Měnič Micromaster 440
120 W až 75 kW
![Page 25: Roboty a manipulátory Pohony RaM I](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/56815214550346895dc053fc/html5/thumbnails/25.jpg)
Měnič Micromaster 440
Velikost A Napájení 1x230 V; 0,12 kW až 0,75 kW Napájení 3x400 V; 0,37 kW až 1,5 kW
Velikost B Napájení 1x230 V; 1,1 kW až 2,2 kW Napájení 3x400 V; 2,2 kW až 4 kW
Velikost C Napájení 1x230 V; 3 kW Napájení 3x400 V; 5,5 kW až 11 kW Napájení 3x500 V; 0,75 kW až 11 kW
![Page 26: Roboty a manipulátory Pohony RaM I](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/56815214550346895dc053fc/html5/thumbnails/26.jpg)
Měnič Micromaster 440
Velikost D Napájení 400 V; 15 kW až 22 kW Napájení 3x500 V; 15 kW až 22 kW
Velikost E Napájení 400 V; 30 kW až 37 kW Napájení 3x500 V; 30 kW až 37 kW
Velikost F Napájení 400 V; 45 kW až 75 kW Napájení 3x500 V; 45 kW až 75 kW
![Page 27: Roboty a manipulátory Pohony RaM I](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/56815214550346895dc053fc/html5/thumbnails/27.jpg)
Měnič Micromaster 440
Velikost A Velikost F
![Page 28: Roboty a manipulátory Pohony RaM I](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/56815214550346895dc053fc/html5/thumbnails/28.jpg)
Měnič Micromaster 440
![Page 29: Roboty a manipulátory Pohony RaM I](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/56815214550346895dc053fc/html5/thumbnails/29.jpg)
Měnič Micromaster 440
![Page 30: Roboty a manipulátory Pohony RaM I](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/56815214550346895dc053fc/html5/thumbnails/30.jpg)
Měnič Micromaster 440
![Page 31: Roboty a manipulátory Pohony RaM I](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/56815214550346895dc053fc/html5/thumbnails/31.jpg)
Měnič Micromaster 440
![Page 32: Roboty a manipulátory Pohony RaM I](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/56815214550346895dc053fc/html5/thumbnails/32.jpg)
Měnič Micromaster 440
Pro různé snímače je nutné nastavit parametr měniče P0601
![Page 33: Roboty a manipulátory Pohony RaM I](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/56815214550346895dc053fc/html5/thumbnails/33.jpg)
Měnič Micromaster 440
Ovládací panel
![Page 34: Roboty a manipulátory Pohony RaM I](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/56815214550346895dc053fc/html5/thumbnails/34.jpg)
Měnič Micromaster 440
Tovární nastavení Start/stop chodu motoru Reverzace chodu otáčení motoru Nulování poruchy měniče Zadávání žádané hodnoty otáček pomocí analogového
vstupu AIN1 (potenciometr 5 – 10 kohm; 0 – 10 V) Stavové relé indikují při sepnutí stav měniče a výstrahu Na analogovém výstupu AOUT1 je je zobrazován aktuální
výstupní kmitočet 0 – 20 mA Maximální výstupní kmitočet 50 Hz Doba rozběhu je 10 s a doběhu je 10 s
![Page 35: Roboty a manipulátory Pohony RaM I](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/56815214550346895dc053fc/html5/thumbnails/35.jpg)
Měnič Micromaster 440
![Page 36: Roboty a manipulátory Pohony RaM I](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/56815214550346895dc053fc/html5/thumbnails/36.jpg)
Měnič Micromaster 440
Při továrním nastavení měniče je ovládání z BOP zakázáno, je nutné odblokování P0700=1
![Page 37: Roboty a manipulátory Pohony RaM I](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/56815214550346895dc053fc/html5/thumbnails/37.jpg)
Měnič Micromaster 440
Způsob řízení motoru P1300 Lineární char. U/f = konst. FCC řízení Kvadratická char. U/f2 = konst. Vícebodová U/f char. U/f char. pro tectilní aplikace FCC řízení pro textilní aplikace U/f char. s nezávislým nastavením napětí Vektorové řízení bez zpětné vazby SLVC Vektorové řízení se zpětnou vazbou VC Momentové řízení bez zpětné otáčkové vazby Momentové řízení se zpětnou vazbou
![Page 38: Roboty a manipulátory Pohony RaM I](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/56815214550346895dc053fc/html5/thumbnails/38.jpg)
Měnič Micromaster 440
Režim polohování
![Page 39: Roboty a manipulátory Pohony RaM I](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/56815214550346895dc053fc/html5/thumbnails/39.jpg)
Měnič Micromaster 440
Přístupové úrovně
![Page 40: Roboty a manipulátory Pohony RaM I](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/56815214550346895dc053fc/html5/thumbnails/40.jpg)
Měnič Micromaster 440
![Page 41: Roboty a manipulátory Pohony RaM I](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/56815214550346895dc053fc/html5/thumbnails/41.jpg)
Použitá literatura
[1] Schmid D. a kol.: Řízení a regulace pro strojírenství a mechatroniku. Europa Sobotáles.Praha, 2005.
[2] Talácko J., Matička R.: Konstrukce průmyslových robotů a manipulátorů. ČVUT. 1995.
[3] Chvála B., Nedbal J., Dunay G.: Automatizace. SNTL/ALFA. Praha , 1985.
[4] Novotný R.: Talácko J.: Pneumatické a hydraulické systémy pro automatizaci. Automa, č.1, 2002.
![Page 42: Roboty a manipulátory Pohony RaM I](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062309/56815214550346895dc053fc/html5/thumbnails/42.jpg)
Děkuji za pozornost