Elektronikus közelítéskapcsolók

Átírás

1 Elektronikus közelítéskapcsolók A Mechatronikában az érzékelők (szenzorok) szinte minden fajtáját alkalmazzák A közelítéskapcsolók csoportosítása a működési alapelvük szerint: 1. mágneses közelítéskapcsolók; 2. induktív közelítéskapcsolók; 3. optikai közelítéskapcsolók; 4. kapacitív közelítéskapcsolók 5. ultrahangos közelítéskapcsolók. Mágneses közelítéskapcsolók Működési elv: A mágneses közelítéskapcsoló permanens mágnes vagy elektromágnes tér jelenlétére kapcsol. Alkalmazási területe: Leggyakoribb alkalmazási területe a pneumatikus és hidraulikus munkahengerek végállás-jelzőiként. A munkahenger háza műanyag, így az állandó mágnest is tartalmazó dugattyútest a házon keresztül kapcsolni tudja a hengertest mentén, kívülről felerősített mágneses közelítéskapcsolót. Felépítése: Két speciális fém érintkező (Fe-Ni ötvözet) helyezkedik el semleges gázzal töltött (pl.nitrogén), két végén zárt üvegcsőben. Alaphelyzetben a két érintkező között néhány tized milliméter nagyságú rés van, tehát az érintkező pár(a kapcsoló) nyitott. Mágneses térben azonban az érintkezők deformálódnak, melynek során ráhajlanak egymásra: a kapcsoló zár. A mágneses tér megszűnésével a deformáció is megszűnik és a kapcsoló újból kinyit. Induktív közelítéskapcsolók: Működési elv: Az induktív közelítéskapcsoló az általa előállított mágneses terébe belépő mágnesezhető anyagok megjelenésére kapcsol. Alkalmazási terület: mindenhol, ahol rendkívüli körülmények fordulnak elő, mint: -szennyezett, olajos környezet (kenőanyagok, hűtőfolyadékok stb.); - rezgő szerelvények; - vízállósági követelmények; Felépítése: 1.csillapítható rezgőköri tekercses oszcillátor, 2.demodulátor, 3.trigger, 4.kimeneti erősítő. A tápfeszültség rákapcsolásával a közelítéskapcsoló aktív felülete előtt induktív, váltakozó mágneses tér alakul ki, amelyet a nagyfrekvenciás oszcillátor rezgőköri tekercse hoz létre. Az oszcillátor rezgőkörének tekercsét egy un. fazékvasmag veszi körül, amelynek tetejét szándékosan nem zárják le mágnesesen (aktív felület). A teljes áramkör egy mágnesesen jól árnyékolt fémcsőbe van szerelve. A műanyaggal lezárt cső vége mágnesesen nyitottnak tekinthető, így a nyitott vasmagos tekercs mágneses erővonalai kilépnek a cső végén. Ha ebbe a mágneses mezőbe fémtest kerül, az oszcillátor rezgése csillapodik, azaz egy előre meghatározott megszólalási szintnél csökken az

2 oszcillátor feszültség és ez által a demodulált feszültség is, mindaddig, míg átbillen a triggerfokozat és ez a kimeneti kapcsolási állapot megváltozásához vezet. Egyenfeszültségű kapcsolóknál a kiment PNP (pozitív kapcsolású), vagy NPN (negatív kapcsolású) teljesítménytranzisztorok kapcsolják. Váltakozófeszültségű kapcsolóknál Graetz-hídelőtétes tirisztorok vezérlik a kimenetet. Kiviteli forma: leggyakoribb a kívül menetes hengeres forma két hatlapfejű csavarral. A kapcsolási távolság a kapcsolást kiváltó anyag mágneses tulajdonságaitól és az érzékelő paramétereitől egyaránt függ. Optikai érzékelők: Működési elv: A fényérzékelők és fénysorompók pulzáló fényt sugároznak a nemlátható, infravörös tartományban. A kötegelt fénycsóva a felismerendő tárgyról közvetlenül vagy reflektor közbeiktatásával visszasugárzódik. Alkalmazási terület: A fényérzékelők és fénysorompók (fotócellák) közvetlen letapogatással szinte minden anyagot érzékelnek. Az induktív és kapacitív közelítéskapcsolókhoz képest lényegesen nagyobb megszólalási távolságuk van, azonos építési nagyság esetén. Minden területen létjogosultsága van felhasználásuknak, ahol nem kell tartani az optikai lencsék gyors elszennyeződésétől: szerszámgépek, műanyag feldolgozó gépek,fafeldolgozó gépek; textilgépek, csomagológépek, szerelőszalagok, szállítóberendezések. Felépítése:1.impulzus generátor, 2. infravörös fényt kibocsátó dióda, 3. infravörös fényt érzékelő tranzisztor, 4. jelformáló erősítő, 5. a kisugárzott és a vett fényimpulzusokat szinkronizáló fokozat, 6. trigger, 7. kimenti erősítő. Kapacitív közelítéskapcsolók: Működési elv: Az aktív felület tárggyal történő megközelítésekor (fém vagy nemfém) megnövekszik a test és az érzékelő aktív zónája közötti kapacitás. Alkalmazás terület: Különösen tartályok szintmérésére alkalmas folyékony, por alakú vagy szemcsés anyagok esetén. Természetesen felhasználják a kapacitív közelítéskapcsolót, mint érintésnélküli érzékelőt szerszámgépekben ellenőrzésre, tájolásra, mint impulzusadót számoló feladatokra, továbbá szinte minden fém és nemfém érzékelésére is. Felépítés: A beállított érték túllépésekor rezgésbe jön az oszcillátor, megváltozik az oszcillátor feszültség, átbillen a trigger fokozat és átkapcsolja a kimeneti állapotot. A kimeneti erősítő be van építve, így nincs szükség kiegészítő készülékre. Ultrahangos közelítéskapcsolók: Működési elv: az ultrahangos közelítéskapcsoló ultrahang csomagokat bocsát ki, amelyek az érzékelendő tárgy jelenléte esetén visszaverődnek (echo). Alkalmazás terület: az ultrahangos érzékelő egyaránt alkalmas szilárd, szemcsés, por alakú és folyékony anyagok jelenlétének érzékelésére függetlenül azok alakjára, színére, a közvetítő közeg lehet poros, füstös vagy gőzpárás is. Felépítés: Az érzékelő ultrahang csomagokat bocsát ki. A hang frekvenciája a hallhatósági határ felett van, tipikus tartománya 30 khz-300 khz tartományba esik (kiviteltől függően). A csomagok sűrűsége

3 1 Hz-125 Hz közötti, szintén kiviteltől függően. A rezgés előállítására leggyakrabban az elektrorestrikciós elvet alkalmazzák. A villamos oszcillátor feszültségével mechanikai rezgésbe hozott piezo-kerámia lap hanghullámokat sugároz a közvetítő közegbe. A kibocsátott hullámok terjedési sebessége a közeg jellemzőinek is függvénye: száraz, szobahőmérsékletű levegőben kb. 340 m/s. 1. kvarcoszcillátor, 2. mikrofon, 3.impulzus erősítő, 4. szinkronizáló fokozat, 5. trigger fokozat, 6. kimeneti erősítő A visszaverődő hullámcsomagot mikrofon (vagy a piezokerámia lap fordított üzemben) érzékeli. A visszaverődési idő kiértékelésének eredménye logikai jelként jelenik meg az érzékelő kimenetén. Az adó és vevő általában közös házba van építve, de külön házban is lehet egymással szemben elhelyezve.

4 7. Tétel Értelmezze az anyagszétválasztással történő képlékeny anyagalakításokat! Alapképlete: Tau=F(szükséges erő)/a(nyírt keresztmetszet) Rugalmasság: Az az állapot amikor a munkadarabról megszüntetjük az erőhatást még visszanyeri eredeti alakját. ( nem szenved deformációt) A képlékenység: a fémeknek az a tulajdonsága, hogy alakjuk megfelelő nagyságú külső terhelés hatására maradandóan megváltoztatható anélkül, hogy az anyag atomjai közötti kötés megszakadna. A fémek képlékeny alakítása általában rugalmas deformációval kezdődik. A képlékeny alakváltozás akkor következik be, amikor a ható feszültség meghaladja a rugalmassági határt vagy folyáshatárt Mechanikai tulajdonságok: olyan fizikai túlajdonságai az anyagnak amik csak igénybevétel esetén nyilvánulnak meg. A képlékeny alakítás: a fémek alakításának az a módszere, amikor a darab alakját úgy változtatjuk meg, hogy arra megfelelő

5 nagyságú erőt fejtünk ki, miközben az anyagfolytonosság nem szakad meg (nincs szakadás, törés) és a test tömege változatlan marad. Az alakítás befejezése után a darab alakja megmarad (maradó alakváltozás), szemben a rugalmas alakváltozással Anyagszétválasztással végzett eljárások: Az anyagszétválasztó eljárások közé azok a műveletek sorolhatók, amelyek a lemez eredeti körvonalát változtatják meg teljes, vagy részbeni anyagszétválasztással. Darabolás: a) az anyag teljes szétválasztása, nem zárt vonalon. Ezt leggyakrabban a nyíróvágással valósítják meg, amely olyan forgácsnélküli mechanikus anyagszétválasztás, amelyet két nyírószerszám egymás felé mozgó, egymás mellett elhaladó vágóéle végez A darabolásnak ismeretes a hulladékmentes és a hulladékos változata. Munkadarab egymást követő két oldalán azonosak a vágási vonalak, ezáltal a darabok között nincs hulladék. Lemezdarabolás esetei: b) A hasítás olyan folyamatos nyíróvágás, amelynél a szétválasztást a munkadarab vágási vonala mentén folyamatosan végighaladó két, egymással szemben forgó, tárcsa alakú, egyélű nyírószerszám, vagy a munkadarabon a vágási vonal mentén felfekvő álló szerszám éle mellett folyamatosan végighaladó és forgó mozgást végző, tárcsa alakú, egyélű nyírószerszám végzi. Főleg tekercselt lemez hosszirányú darabolására, keskenyebb szalagok előállítása, illetve táblalemez sávokra vágása céljából alkalmazzák. A lemez egyenetlen szélének hasítással végzett eltávolítását szélezésnek is nevezik. c) Kicsípés: a kezdeti külső, vagy belső körvonal részleges megváltoztatása anyagszétválasztással (beugró részek képzése céljából) egylöketű vágással d) Kivágás: az anyag teljes szétválasztása önmagában zárt vonalon; a munkadarab külső körvonalának előállítására, a körvonalnak megfelelő vágó élekkel rendelkező szerszámban, a gép egy lökete során. A kivágott (kieső) rész a munkadarab. A kivágó és lyukasztó műveletek sajtolószerszámmal, zárt körvonal mentén egy löketben végzett vágások. Kivágásnál a kieső darab a munkadarab és a megmaradó rész a hulladék, lyukasztásnál pedig fordítva. e) Körülvágás: az anyag teljes szétválasztása ollókon (körolló, rezgőolló), önmagában zárt, vagy majdnem zárt vonalon, általában a vágások sorozatával.

6 f) Lyukasztás: az anyag teljes szétválasztása önmagában zárt belső körvonal előállítása céljából, a kivágáshoz hasonló módon, de itt a kieső darab a hulladék, míg a megmaradó rész a munkadarab. g) Ellenirányú vágás (konter vágás): két vagy három fokozatban, ellentétes irányú mozgásokkal végzett nyíróvágás. Zárt körvonalú vágáskor három fokozatot alkalmaznak, míg nyitott vonalú vágáskor csak kettőt. h) Utánvágás (pontossági vágás): kivágást, lyukasztást követő utólagos anyagleválasztás (lényegében forgácsolás, hántolás) éles körvonal részletek, sima vágott felületek, fokozottabb méretpontosság érdekében i) Finomvágás: a kivágás, lyukasztás továbbfejlesztett változata, amelyben a vágási keresztmetszet a nyíróvágás során gyakorlatilag végig, háromtengelyű nyomófeszültségek keltette képlékeny állapotú, a kiegészítő szerszámelemek összehangolt, járulékos erőhatásai következtében. Ez a megoldás a gép egy lökete alatt, fokozott méretpontosságú és alakhűségű, szép, fényes vágott felületű munkadarab előállítását teszi lehetővé. j) Sarkítás: a darabolt vagy kivágott munkadarab külső körvonalának részleges megváltoztatása a sarokrészen, egyenes vonal mentén végzett teljes anyagszétválasztással. k) Bevágás: az anyag kismértékű hajlításával egybekötött részleges helyi átvágása, nem zárt vonal mentén, általában további képlékenyalakító művelet előkészítése céljából. l) Széllevágás: a munkadarab kerületén lévő megmunkálási ráhagyások levágása. Süllyesztékes kovácsolásnál ezt sorjázásnak, lemezalakításkor pedig alakvágásnak (körülvágásnak) is nevezik. m) Szétvágás: egy közbülső darab (félkész gyártmány) két vagy több részre való szétválasztása, több kész munkadarab előállítása céljából. A vágott felület a nagymértékű képlékeny alakváltozás hatására felkeményedik. A szerszámnak a vágást közvetlenül végző, a külső terhelést átadó éleit vágóéleknek, a vágóélek közötti - a vágás irányára merőleges - legrövidebb távolságot (u) pedig vágórésnek nevezzük. A vágási folyamat, pozitív vágórésnél (u > 0) időrendben a következők szerint irható le. A vágószerszám megnyomja az anyagot, ennek hatására az meggörbül, a nyomófeszültségek a vágóél környezetében lokalizálódnak, ezáltal hajlító nyomaték keletkezik (Mhj) és oldalirányú erő is ébred (T). A vágóerő növelésével a vágóéleknél keletkező képlékeny zónák összeérnek, megkezdődik a vágott darab elmozdulása. Az elmozdulás egy meghatározott értékénél repedések keletkeznek a vágóélnél, majd azok gyorsan tovaterjednek a vágandó felületen. Ha a vágórés értéke optimális, akkor a két repedés közvetlenül egymásba fut, míg ha kisebb, akkor egymást elkerülik, amelynek következtében egy összekötő felület (híd) alakul ki, majd az a vágóerő hatására szétszakad és ezzel befejeződik a vágás. A vágóéleket összekötő felület környezetében a nagymértékű alakváltozás miatt jelentős felkeményedés következik be. A vágórés nagyságával összefüggő jelenségek Az eddigiek szerint már ismeretes az, hogy az optimálisnál kisebb vágórés esetén a maximális erő kisebb, a munkaszükséglet nagyobb mértékben megnő, a vágott felület pedig rossz, alászakadozott lesz. A szakadozott felület erősen koptatja a vágószerszám dolgozó felületeit, csökkenti annak élettartamát! A kisebb vágórés előállítása a szerszámgyártás költségeit is számottevően növeli. Az optimális mértéket meghaladó vágórésnél megnő a hajlítónyomaték karja, fokozódik a darab meggörbülése, csökken a nyomófeszültség koncentrálódása a

7 vágóéleknél, megnő a külső erővel nem terhelt részekben ébredő húzófeszültség nagysága, szélesebb lesz a képlékeny zóna. Az ollók különböző méretű és alakú lemezek vágására alkalmas gépek. A kések vágóélei lehetnek egyenes vonalúak, íveltek vagy kör alakúak. A kések végezhetnek alternáló vagy forgó mozgást. A vágási vonal szempontjából véges vagy végtelen hossz, egyenes vagy tetszőleges görbe vágására alkalmas ollók ismeretesek.

8 8. Tétel Magyarázza el az anyagszétválasztás nélkül történő lemezalakító eljárásokat! Sok olyan lemezalakító eljárás ismert, amelyeknél a megmunkálandó lemezt nem választjuk szét, hanem a síkbeli elhelyezkedésből eltérítjük, ezáltal egy térbeli alakzatot hozunk létre. Leggyakoribb ilyen eljárások az alábbiak: - hajlítás, - mélyhúzás, - egyengetés, simítás, vasalás, - egyéb eljárások Hajlítás Hajlítás: Olyan eljárás, amelynek során a kiinduló sík lemez egyes részeit egymáshoz viszonyítva szögbe állítjuk, vagy az előírt görbületi sugárral a kívánt formára alakítjuk. Hajlítási sugár: A meghajlított lemez hajlítási élén mérhető belső rádiusz megegyezik a hajlító szerszám élének lekerekítési sugarával. - Minimális hajlítási sugár: r min = c s [mm], ahol c a lemez anyagminőségétől függő tényező, s a lemez vastagsága Semleges szál: A hajlítás helyén a lemezben húzó és nyomófeszültség ébred, amelyet a semleges szál választ el. A semleges szálban nem ébred feszültség. Visszarugózás: A terhelés megszűnte után jelentős feszültségek maradnak vissza a hajlított lemezben, amely a lemez visszarugózását okozza. A visszarugózás kiküszöbölésére (mérséklésére) használó eljárások: - túlhajlítás - vasalás - billenőtuskós, vagy forgó görgős szerszámokban történő hajlítás Szabad hajlítás: Aminél sem a bélyegnek, sem a matricának nincs a hajlítási szöget egyértelműen meghatározó alakja. Élhajlítás: Az élhajlítás során meglévő lemeztáblákból vagy félkész alkatrészekből történik az alaksajátosság létrehozása. Süllyesztékes hajlítás: Ahol mind a bélyeg, mind a matrica a hajlítási szögnek megfelelő alakú. Hajlítás nyomatékszükséglete: A lemeznek a semleges réteget körülvevő húzott és nyomott részei vastagságban csak rugalmasan, a semleges rétegtől távolabbi részei képlékenyen alakváltoznak. Ezért a hajlítás nyomatéka két nyomaték összegeként is számítható: M = M rug + M képl V alakú hajlítás erőszükséglete: A V alakú hajlítás esetén a hajlító erővel szemben fellépő F r erők karja x, a szerszám zárásának pillanatában a legkisebb. Ezért az F r erők ekkor a legnagyobbak. F v = 2F r sin α/2 U alakú hajlítás erőszükséglete: A hajlító erőnek az alábbi vázlat szerint fellépő reakció erők és a matrica élén fellépő súrlódó erők függőleges összetevőit kell legyőzni. x - az F r reakció erő karja a közbenső geometriai összefüggésből határozható meg (r + s) sinα + x cosα = r + s x = (r + s)(l-sinα) / cosα Egyengetés: A gyártás, szállítás, tárolás, megmunkálás közben keletkezett deformációk megszűntetése, az eredeti alak visszaállítása Az egyengetés nyújtásból és zömítésből áll.

9 Anizotróp: Olyan anyag, amelynek tulajdonságai irányonként eltérőek. A szálerősítésű anyagok, például a kompozitumok gyakran mutatnak anizotrop tulajdonságokat. Anizotrópia egyéb anyagoknál, például olyan fémeknél is megfigyelhető, amelyeket hengereléssel vagy mélyhúzással alakítanak. Mélyhúzás Mélyhúzás: Olyan eljárás, amelynél sík lemezből húzó igénybevétellel üreges testet állítanak elő. A mélyhúzást képlékeny és különösen szívós anyagok képesek repedés nélkül elviselni. Mélyhúzás aktív szerszámelemei: - Húzótüske (húzóbélyeg): alakja a mélyhúzott munkadarab alakjának felel meg. - Húzógyűrű (matrica): alakja követi a mélyhúzóbélyeg alakját, attól a húzóréssel nagyobb. - Ráncgátló gallér: a húzandó lemez teríték ráncosodásának megakadályozására. - Teríték: a kiinduló mélyhúzandó lemez. Ráncosodás: A külső kerületen tangenciális nyomófeszültség ébred, ez okozhat ráncosodást. Ráncgátlós mélyhúzás: A mélyhúzó szerszámba helyezett tárcsát a húzóbélyeggel átsajtoljuk a húzórésen és közben a tárcsa sík részét a ráncgátlóval leszorítjuk. Ha a megmunkálandó lemez átmérője a vastagsághoz képest viszonylag kicsi, akkor nincs szükség ráncgátlóra. Húzási fokozatok száma: Azokat a munkadarabokat, amelyek mélysége a keresztmetszethez képest nagy, több fokozatban húzzák. A húzási fokozatok száma a lemez vastagságától, anyagától, anyagszerkezetétől és a kész munkadarab méreteitől függ. A falvékonyítás nélküli mélyhúzásnál (amelyet általában egyszerűen mélyhúzásnak nevezünk) a falvastagságot az alakítás során szándékoltan nem változtatjuk. A falvékonyító mélyhúzásnál a falvastagságot rendszerint jelentős mértékben csökkentjük. Fülesedés: Mélyhúzás során a lemez körszimmetrikus igénybevételnek van kitéve. Mivel a lemez tulajdonságai nem szimmetrikusak a mélyhúzás során a csésze fülesedni fog. Továbbhúzás: Mélyhúzáskor a végső alak több húzással alakítható ki, a második, harmadik, stb. húzást nevezik továbbhúzásnak. A továbbhúzás történhet egyenes állásban, illetve kifordító húzásként Fenékleszakító erő: Az üregen való áthúzás erőszükséglete nem haladhatja meg a csésze falának teherbírását, különben a fenék leszakad. Különleges lemezalakító eljárások Hidroform eljárás: Nagynyomású folyadékkal és egyidejűleg az alakítás típusától függő irányú alakító erővel, jelentős hidrosztatikus nyomással kényszerítjük az anyagot az alakot adó üreg kitöltésére. Hidromechanikus eljárás: Folyadékpárnás (hidromechanikus) mélyhúzáskor az alakítandó lemezterítékkel folyadékpárna érintkezik közvetlenül. A bélyeg elmozdulása következtében megnő a nyomás a folyadékkamrában, s a lefelé mozgó bélyegre a folyadék folyamatosan rásajtolja a lemezt. Robbantásos lemezalakítás A terítéket ráteszik a kívánt alakú szerszámra, a lemez fölé robbanóanyagot helyeznek. A robbanáskor a lökéshullám rásajtolja a lemezt a szerszámra. Elektrohidraulikus eljárás: Az alakítási lökéshullámot elő lehet állítani villamos árammal is, pl. víz alatti szikrakisüléssel. Elektromágneses alakítás: Az alakváltozáshoz szükséges erőt a nagy sűrűségű mágneses erőtér magában az anyagban hozza létre. Így közvetítő közegre nincs szükség. A mágneses erőtér a munkadarabban áramot indukál, amelynek mágneses tere ellentétes a mágnestekercs mágneses terével.

10 9-es tétel: Mutassa be a robotok elvi felépítését és az egyes részegységek feladatát! Csoportosítsa az ipari robotokat és manipulátorokat! A robotok felépítése Az egyes alkotórészek feladata A robotok csoportosítása különböző szempontok szerint A robot definíciója: A robot elektromechanikai szerkezet, amely előzetes programozás alapján képes különböző feladatok végrehajtására. Lehet közvetlen emberi irányítás alatt, de önállóan is végezheti a munkáját egy számítógép felügyeletére bízva. Funkcionális egységeit tekintve az alábbi részekből áll: karrendszer hajtások útmérő rendszer irányítás környezet felismerő rendszer Manipulátor: kézi irányítású mozgatóberendezés, amelyet főként anyagkezelési célokra használnak. Szabadsági fokok: A mozgások lehetséges mozgásirányainak a száma. Az előbb felsorolt alaptípusoknál ez a szám 3, de ez több koordinátarendszer kombinációjával növelhető. (pl: henger, és gömb kombinációval a főmozgás lehet 4 szabadságfokú) Kinematikus állapot: Akinematika (mozgástan) a fizika azon részterülete, amelynek feladata a mozgások leírása. A mozgástant hagyományosan a mechanika tudományágába soroljuk, de feladata alapvetően matematikai jellegű. A mozgások leírása alatt azt értjük, hogy tetszőleges időpontban meghatározzuk egy test helyét, illetve helyzetét egy másik testhez képest.(robotoknál ez a mozgás koordinátarendszerének a meghatározása) Az egyes részegységek feladata: A mechanikai váz funkcióját tekintve leginkább az emberi törzs, kar és kéz csontrendszeréhez hasonlítható. Természetesen bonyolult térbeli mozgásokra csak akkor van lehetőség, ha a mechanikai váz egyes elemeinek egymáshoz viszonyított elmozdulása biztosított. Az elmozdulást az embernél ízületek, a robotoknál csuklók teszik lehetővé Logikusan tovább gondolkozva a következő szerkezeti egység a csuklókban (esetleg másutt) elhelyezett meghajtó, vagy beavatkozó egység. Működési mód szerint osztályozva megkülönböztetünk hidraulikus, pneumatikus és villamos hajtású robotokat. A következő fontos részegység az irányítóegység (angolul: control unit), amely a robot egyes csuklóinak (ezáltal kartagjainak) célirányosan összerendezett mozgását teszi lehetővé.

11 A legfejlettebb robotok a fentieken túlmenően még különböző bonyolultsági fokú érzékelő rendszerekkel is rendelkeznek, melyek képessé teszik a robotot arra, hogy a külvilágból érkező információkat érzékeljék, feldolgozzák, és egyes esetekben valamilyen döntési folyamat eredményeként működésüket, vagy akár mozgásukat is korrigálják. Robotok csoportosítása: -Munkaterület szerint: hasáb henger gömb SCARA típusú robotok Hasáb koordinátarendszerű robot: Henger koordinátarendszerű robot: hengerkoordináta-rendszerű robot tagjait összekapcsoló kényszerek közül a transzlációs mozgásokat megvalósítók ortogonálisan helyezkednek el. A forgó mozgást realizáló kényszer tengelyvonala pedig egybeesik az egyik transzlációs kényszer tengelyvonalával, így alakul ki a henger koordináta rendszer. Gömb koordinátarendszerű robot: A robotkarokat összekapcsoló kinematikai kényszerek közül a rotációs mozgást megvalósítók tengelyei merőlegesek és metszik egymást. Ugyanezen metszésponton átmegy a transzlációs mozgás és így képződik a gömbi koordináta rendszer. SCARA típusú robotok: Egy SCARA robotkar munkatere korlátainak meghatározása felhasználva az direkt geometriai feladatot megoldó programot. SCARA robot el_írt, világkoordinátákban megadott pályájának megfelel_ csuklószögek megkeresése felhasználva az inverz

12 geometriai feladatot megoldó szoftvert. -Robotok hajtása szerint: villamos hidraulikus pneumatikus Villamos hajtási rendszerek: Napjainkban az ipari robotok hajtását szinte kizárólagosan villamos hajtási rendszerekkel realizálják. Ennek elsődleges oka, a teljesítmény-elektronika és a mikroelektronika fejlesztésében elért óriási eredmények, az ebből következő üzembiztonság és a teljesítményelektronika mikroszámítógéppel való irányíthatóságából adódó pontosság. Hidraulikus hajtási rendszerek: A hidraulikus hajtórendszerek két változata terjedt el: - hidrosztatikus, - szabályozott szervo rendszer. A hajtó-rendszer végrehajtó szerve a pneumatikus hajtáséhoz hasonlóan itt is a lineáris mozgást megvalósító munkahenger vagy forgómozgást létrehozó hidromotor. Pneumatikus hajtási rendszerek: A hajtórendszer végrehajtószerve a lineáris mozgást megvalósító munkahenger vagy a pneumatikus forgómotor. A végrehajtószervek mozgását a beavatkozószervek irányítják, amelyek mágnesekkel működtetett útváltó szelepek. Mozgásuk szerint: PTP CP PTP (Point To Point= Pontvezérlés): pontvezérlés esetén a megmunkálás csak az adott koordinátarendszer adott pontjában folyik. Két pont között a mozgatás az alapmeghatározás szerint csak a tengelyekkel párhuzamosan lehetséges. CP (Continous Path= Pályavezérlés): irányítás során csak a pálya tartópontjait definiáljuk, a közöttük bejárt pályagörbét nem. A vezérlőegység számára az egyedüli szempont az, hogy a robot a lehető legrövidebb idő alatt jusson el a kezdőhelyzetből a végállapotba.

13 ipari robotok programozásához szükséges jellemző pontok, koordináta-rendszereket A robotprogramozás két nagy csoportra osztható: O N - L I N E O F F - L I N E. Az ON-LINE programozás: magát a robotot programozzák. Előnye, hogy a programozó számításba tudja venni a munkaterületen elhelyezkedő tárgyakat és azonnal ellenőrizni tudja a működést. Hátránya: különösen ipari szempontból jelentős a programozás idejére a robotot le kell állítani, tehát ezalatt nem dolgozik. A sokfajta elvégzendő munkafolyamat, illetve az ezekhez tervezett különféle robotok más és más programozási technikákat igényelnek. Az ún. ON-LINE programozás megköveteli a robot jelenlétét: a robotot vagy annak modelljét mozgatva tanítjuk be a bejárandó útvonalat. Az OFF-LINE programozási mód alkalmazásakor nincs szükségünk a robotra, egy számítógép mellett ülve, 3 dimenziós objektum-szimuláció segítségével, vagy egyszerű szöveges bevitellel írjuk meg a programot. ON-LINE programozás Az online programozás fogalma különböző technikákat takar: Direkt betanítás (Direct Teach-In): Olyan helyeken alkalmazzák, ahol a robot folytonos pályairányítással vagy sebességvezérléssel mozgatja a szerszámot, viszonylag bonyolult pályát bejárva (például autókarosszériák festésénél). A kezelő végigvezeti a robot karját a kívánt útvonalon, miközben a vezérlőegység folyamatosan feljegyzi a robotkar helyzetét, így később önállóan visszajátszhatja azt. Nagyméretű robotoknál a robotkar könnyített, hajtások nélküli modelljét mozgatja a betanító. Ezt a módszert angolul Master-Slave Teach-in (mesterszolga betanítás) néven említik. Indirekt betanítás (Indirect Teach-In, vagy egyszer űen Teach-In): Egy kézi vezérlőberendezés segítségével a robotot a pálya lényeges pontjaiba mozgatjuk, és ezek helyzetét memorizáljuk. A robot feladata lesz a pontok közötti pálya megtervezése és kiszámítása. Pontvezérlésű robotok programozása: Lényege, hogy a robotot a kezelő számítógép, vezérlőkonzol vagy kézivezérlőkészülék segítségével tanítja meg a szükséges mozgásokra. A tanítás során a kezelő pontonként halad, és az egyes pontokat külön-külön beírja a robot memóriájába. A vezérlőkonzol a robotra vagy mellé rögzített kezelőpult, míg a kézi vezérlőkészülék egy kisméretű, hordozható billentyűzet. A mozgáspontok rögzítése után valamilyen programnyelven meg kell írni azt a programot, amelyik közli a robottal, hogy mit kezdjen az előzetesen letárolt pontokkal.

14 Az OFF-LINE programozás Ennek során a programozó egy számítógép termináljánál, a robottól függetlenül fejleszti ki a működést irányító programot. Ezután ezt a programot rögzítik a robot memóriájában. A legnagyobb előnye ennek az eljárásnak, hogy a programozás illetve a programfejlesztés alatt a robotot nem kell kikapcsolni. Ennek az ipari alkalmazásokban van nagy gazdasági jelentősége. Ugyanakkor igen nehéz feladat ilyen programot írni, különösen, ha a működési területen sok tiltott zóna van. Az OFF-LINE programozás Offline programozásnál a robot működésének definiálása általában valamilyen magas szintű nyelven történik. A program megírása előtt minden esetben be kell táplálni a bejárandó mozgáspálya kitüntetett pontjait. Ez történhet online betanítással, vagy a robottól teljesen függetlenül, szöveges vagy grafikus adatbevitellel. Bár a TCP helyzetének és orientációjának leírásához elég a robotizületeinek aktuális állását rögzíteni, a programozó számára ez nem elég szemléletes, és nehezen kiszámítható. Éppen ezért a robot munkakörnyezetében különböző koordináta-rendszereket definiálunk, és a pontokat ezekre vonatkoztatjuk. Az OFF-LINE programozás, KOORDINÁTARENDSZEREK A világ (vagy bázis) koordinátarendszer a teljes munkaterület alapkoordinátarendszere. A TCP mozgását az egyszerűbb esetekben erre vonatkoztatjuk. A robot alapkoordinátarendszerét legtöbbször a könnyebb számolás kedvéért a világ koordinátarendszerrel azonosnak tekintjük. Ha több robot dolgozik együtt a munkatérben, akkor ez nem valósítható meg. KOORDINÁTARENDSZEREK: A munka- vagy más néven aktuális koordinátarendszer az éppen végzett munkafolyamat alapját jelöli. Ehhez a koordináta-rendszerhez rendelhetjük a munkadarabok helyzetét. A munkadarabokhoz további koordináta-rendszereket is rendelhetünk TCP (szerszám) koordináta-rendszer: pozíciója és orientációja a világ koordinátarendszerhez képest egyértelműen definiálja a szerszám helyzetét. A TCP koordinátarendszerben kiszámíthatjuk a megfogandó munkadarab távolságát és megközelítési irányát. Az off-line programozás illetve a szabadon definiált koordináta-rendszerek használata több olyan lehetőséget nyújt, amelyet az egyszerűbb programozási módok nem biztosítottak: A pálya algoritmikus módszerekkel számítható, így könnyedén beprogramozhatunk olyan ciklikusan változó paraméterű folyamatokat, mint például a rácsszerűen elhelyezkedő furatok egymás utáni elkészítése. A térpontok helyzetét mindig csak abban a koordinátarendszerben kell megadnunk, amelyikben az a legszemléletesebb, a legkönnyebben számítható. Egy, a munkadarabon levő lyuk helyzetét a leglogikusabb magához a munkadarabhoz illetve a hozzá rendelt koordináta-rendszerhez viszonyítani. Ha a munkadarab valamilyen mozgást végez, annak mozgásának alapján a későbbiekben tárgyalt

15 módszerekkel a lyuk mozgása is viszonylag könnyedén meghatározható bármely vonatkoztatási rendszerben. A mozgások definiálása is szemléletesebbé válik, ha a megfelelő koordinátarendszerre vonatkoztatjuk őket. Az ábra a szerszám szemszögéből elvégezhető mozdulatokat mutatja be: ezek a TCP koordinátarendszerben történő egyszerű eltolások és elforgatások eredményei. A koordináta-rendszereknek nem kell feltétlenül derékszögűnek lenniük. Ha a robot geometriája mást kíván meg, alkalmazhatunk henger- vagy gömb koordinátarendszereket is. (RTT illetve RRT karoknál)