Článek ve formátu PDF je možné stáhnout
zde.
K humanoidním robotům Isaaca Asimova čeká lidstvo ještě dlouhá cesta, robotické a mechatronické systémy jsou však již nyní běžnou součástí průmyslových provozů. Vývoj aplikovaných řešení v této oblasti je mimořádně náročný a nákladný. Řešení společnosti Schneider Electric, využívaná dnes po celém světě, výrazně šetří čas potřebný na vývoj a následné zkoušky. Špičkové provedení, vysoká spolehlivost a dokonalý servis jsou samozřejmostí.
Výkonová elektronika a motory
Dvě řady servopohonů Lexium 05 a Lexium 15 tvoří základ nabídky z oblasti řízených pohonů, která bývá obecně označována jako motion control – řízení pohybu. K servozesilovačům Lexium jsou v naprosté většině řešení připojeny i vhodné střídavé synchronní servomotory s otáčkovou nebo polohovou zpětnou vazbou od společnosti Schneider Electric. Na hřídel motoru bývá přimontována vhodná převodovka navržená na základě výpočtu a podle požadavků na pohon (obr. 1). Synchronní servopohon může být nahrazen pohonem s krokovým třífázovým motorem se zpětnou vazbou nebo bez ní. V některých úzce specializovaných soustavách se používá motor EC – elektronicky komutovaný stejnosměrný synchronní motor.
Zmíněnou nabídku vhodně doplňují měniče frekvence Altivar 71, které lze konfigurovat pro funkci servozesilovače a používat k napájení servomotorů o výkonu až 500 kW. Takto je možné napájet motory společnosti Schneider Electric i jiných výrobců.
Z několika produktů pracujících s jednou osou lze sestavovat víceosé systémy, ve kterých jsou jednotlivé osy vzájemně elektricky svázány a synchronizovány v rovinném (2D) nebo prostorovém (3D) uspořádání. Vzájemnou vazbu a synchronizaci zabezpečuje řídicí systém, např. Modicon Premium nebo Modicon Quantum s nadstavbami pro řízení os.
Pro řízení pohonů nenáročných a prostorově úsporných soustav nebo pracovních strojů jsou stále častěji používány specializované řídicí systémy. Pro tyto „štíhlé“ soustavy vyvinula společnost Schneider Electric kompaktní systém Lexium Motion Controller (LMC). Při použití měniče Altivar 71 plní stejnou funkci karta Controller Inside (CI). Pro víceosé systémy s pohony nižších výkonů lze použít i inteligentní kompaktní pohon IclA. Ten představuje mimořádně výhodnou sestavu typu „vše v jednom“. Zahrnuje střídavý synchronní servomotor, krokový motor nebo motor EC se zpětnou vazbou a s převodovkou, výkonovou a řídicí elektroniku a komunikační rozhraní, např. CAN nebo Profibus DP. K tomuto kompaktnímu přístroji pak stačí pouze přivést dva kabely: napájecí a komunikační.
Mechanické nadstavby
Obecný rotační pohyb vytvářený přímo na hřídeli motoru nebo na výstupu převodovky je často nutné převést na pohyb lineární, a to v jedné, dvou nebo třech osách. Typickým příkladem jsou manipulační systémy pick-and-place, jejichž úlohou je uchopit předmět a přenést jej na jiné místo. Pohyby musí být vedeny po optimalizované trajektorii a operace vykonávány v co nejkratší době a synchronizovaně s okolními systémy zapojenými do výrobního procesu (obr. 2). Všechny mechanické nadstavby uvedené v dalším textu se vyrábějí v moderním závodě Schneider Electric Motion – SEM (dříve Berger Lahr) v německém městě Lahr.
Pro pohyb v jedné ose nabízí Schneider Electric lineární vedení označovaná jako osy PAS. Rotační pohyb na lineární se zde převádí s využitím kuličkového šroubu nebo ozubeného řemenu. Typická délka vedení je od několika decimetrů do několika metrů. Osy PAS jsou dodávány jako celek, tedy včetně motorů s převodovkou a příslušným regulátorem. Mechanickou modifikací osy PAS je výložníkový systém LMA. Na rozdíl od osy PAS se u LMA pohybuje celé tělo osy včetně motoru s převodovkou. Maximální zátěž je 18 kg.
Pro složitější úlohy s řízením ve dvou osách jsou k dispozici specializovaná zařízení upravená podle konkrétních požadavků zákazníka. Jedním z nich je manipulátor MAXP pro řízení pohybu v osách x a z. Vedení jednotlivých os jsou vyrobena z duralového profilu o rozměrech od 40 × 40 do 110 × 110 mm. Motor pro pohyb ve svislé ose je vybaven elektromechanickou brzdou. Systém MAXP lze dodat i v tříosém provedení. Jestliže úloha vyžaduje, aby bylo vedení MAXP upraveno pro větší zatížení, konkrétně do 175 kg, rozšíří se základní vedení o další. Obě vedení jsou spojena společnou hřídelí. Tato modifikace nese označení MAXH, popř. MAXS, v závislosti na vzájemné vzdálenosti obou paralelních vedení.
Pro rozsáhlejší systémy ve dvou- nebo třírozměrném provedení, kde se základní pohyby provádějí v převážně horizontální rovině, nabízí Schneider Electric portálové roboty MAXR (obr. 3). Základní nosný profil je stejný jako u manipulátoru MAXP a osa pro svislý pohyb je rovněž vybavena brzdou. Rozměry systému, délky os a další charakteristiky jsou opět vždy přizpůsobeny požadavkům zákazníka. Maximální zátěž je 137 kg.
Jestliže se hlavní pohyby provádějí převážně ve vertikálním směru, je ideálním řešením stěnový portál WR (obr. 4). V tomto případě jsou použity nosné duralové profily o rozměrech 40 × 40 nebo 80 × 80 mm. Maximální zátěž verze s profilem 80 mm je 25 kg.
Rotační pohyb s převodovkou s většími požadavky na přesnost nebo mechanickou odolnost lze řešit rotačními polohovacími moduly RM368. V tomto případě je na servomotor nebo krokový motor namontována harmonická bezvůlová převodovka nebo planetová převodovka s vysokou účinností a převodovým poměrem až 1 : 50.
Všechna uvedená řešení společnosti Schneider Electric již byla vyzkoušena v mnoha úlohách. Aplikační specialisté společnosti jsou připraveni profesionálně je přizpůsobit konkrétním potřebám zákazníka.
Ing. David Wurst,
Schneider Electric CZ, s. r. o.
Obr. 1. Servomotor BSH, servoměnič Lexium 05 a převodovka PLE
Obr. 2. Mechatronické prvky v balicí lince
Obr. 3. Portálové roboty MAXR pro pohyb v rovině (2D) nebo v prostoru (3D)
Obr. 4. Stěnový portálový robot WR převážně pro vertikální pohyb