Napędy elektrohydrauliczne robota przemysłowego

NAPĘDY ELEKTROHYDRAULICZNE robotów przemysłowych budowane są z reguły jako serwonapędy.

W skład napędu hydraulicznego robota przemysłowego wchodzą (rys. 4.8):
1) zespół zasilania hydraulicznego,
2) zespół urządzeń sterujących przepływem cieczy roboczej (układ serwozaworów – wzmacniaczy elektrohydraulicznych – zapewniający zadawanie stanów elementów wykonawczych napędu zgodnie z założonym programem),
3) zespół elementów wykonawczych napędu (siłowniki, silniki hydrauliczne).

W napędach hydraulicznych zespołów ruchu maszyn manipulacyjnych stosuje się układy ze zmienną wydajnością (ze zmiennym wydatkiem) oraz ciśnieniem. Układ ten, w przypadku gdy napędy robota są nieruchome (tzn. gdy chłonność układu jest zerowa), pozwala zminimalizować straty energetyczne układu spowodowane przelewaniem przez zawory przelewowe nadmiaru
cieczy roboczej do zbiornika.

Zadaniem zespołu sterowania przepływem cieczy roboczej jest takie zasilanie hydraulicznych elementów wykonawczych przemieszczających poszczególne człony kinematyczne maszyny manipulacyjnej, aby przyjmowały one określone przez program
położenia. Urządzeniami zasilającymi w ciecz roboczą siłowniki (silniki) hydrauliczne są serwozawory (wzmacniacze
elektrohydrauliczne). Istotą działania serwozaworu jest sterowanie strumieniem cieczy roboczej o dużej mocy hydraulicznej, sygnałami elektrycznymi o małej mocy. Sygnały te generowane są przez układ sterowania robota. W napędach hydraulicznych współczesnych robotów stosowane są wzmacniacze dwustopniowe.

Rys. 4.8. Struktura funkcjonalna napędu hydraulicznego maszyny manipulacyjnej.

Zadaniem elementów wykonawczych napędów hydraulicznych jest takie oddziaływanie na poszczególne człony układu kinematycznego, aby przyjmowały one położenia wynikające z programu działania robota. Najczęściej są to (rys. 4.9 oraz 4.10):
- siłowniki liniowe,
- silniki wysokomomentowe.

Napędy elektrohydrauliczne stosowane są w ok. 30% współcześnie produkowanych robotów - szczególnie robotów o dużym udźwigu.

Zaletami stosowania napędów elektrohydraulicznych są:

1) możliwość uzyskania dużej mocy napędu przy zachowaniu małej jego masy,
2) duża szybkość reakcji, dobre własności dynamiczne wynikające z korzystnego stosunku sił (momentów) czynnych do mas momentów bezwładności,
3) wysoka stabilność prędkości ruchu elementów wykonawczych, duża dokładność pozycjonowania niezależnie od zmian obciążeń,
4) bezstopniowe nastawianie prędkości ruchu elementu wykonawczego,
5) możliwość uzyskiwania małych prędkości ruchu elementu wykonawczego bez konieczności stosowania przekładni,
6) łatwość sterowania,
7) duża trwałość.

Do głównych wad napędów elektrohydraulicznych stosowanych w maszynach manipulacyjnych należą:

1) konieczność stosowania zespołów zasilania hydraulicznego, co znacznie zwiększa masę robota i niekorzystnie wpływa na jego mobilność i autonomiczność,
2) wrażliwość na zanieczyszczenie cieczy roboczej,
3) możliwość występowania przecieków, co ogranicza zastosowanie w niektórych procesach,
4) brak możliwości stosowania w środowisku zagrożonym pożarem lub wybuchem,
5) wysoki koszt eksploatacji napędów hydraulicznych w porównaniu z pneumatycznymi i elektrycznymi.

Opracowanie na podstawie materiałów KOWEZiU.