로봇 및 자동화 제조에 있는 유체의 역할

유체 파워는 압력(압력)과 가스(압력)을 이용하여 생성, 제어, 전달력으로, 로봇]로봇에서 기초기술을 활용하고, ]로 자동화된 제조를 통해 전기 서보 및 직접 구동 모터가 인기를 얻고 있는 동안 유체 파워 시스템은 탁월한 전력을 전달하고, 산업적 요구에 맞는 정밀성을 구현할 수 있도록 합니다.

유체의 힘

핵심에서 유체 전력은 기계식 모션 또는 힘으로 일하는 유체의 압력과 흐름을 변환합니다. 2 가지 주요 지점은 다음과 같습니다.

Hydraulics – 오일이나 물 글리콜 혼합물과 같은 불쾌한 액체를 사용합니다. 그것은 매우 높은 힘을 생성하고, 무거운 리프팅, 누르고, 대규모 로봇 팔에 이상적입니다.
Pneumatics – 압축 가능한 가스를 사용(보통 압축 공기). 그것은 신속하고 깨끗하고 가벼운 작동을 위해 값이 되며, 일반적으로 픽업 로봇, 그리퍼 및 저전력 조립 스테이션에서 발견됩니다.

두 시스템은 일반적인 아키텍처를 공유합니다. 주요 이동 장치는 펌프 또는 압축기를 구동합니다. 밸브 직접 흐름; 액추에이터 (실린더 또는 로터리 모터)는 유체 에너지를 모션으로 변환합니다. 센서는 다시 압력, 위치 또는 컨트롤러에 힘을 공급합니다. 유압과 공압 사이의 선택은 응용의 힘, 속도, 정밀도 및 환경 요구 사항에 따라 다릅니다.

유체 전력 시스템의 주요 구성 요소

펌프 및 컴프레서 – 유체 에너지로 기계 에너지를 변환합니다. 유압 펌프(가어, 바니, 피스톤)는 고압을 제공합니다. 공기 압축기는 조절 압력에 일정한 흐름을 제공합니다.
Valves – 제어 흐름, 방향, 압력. 방향 제어 밸브 (솔레노이드 작동, 서보) 정확한 모션 스큐 닝을 가능하게 합니다. 비례 및 서보 밸브는 폐쇄 루프 위치 및 전원 제어를 허용 합니다.
Actuators – 선형 실린더 또는 회전하는 모터. 액압 실린더는 힘의 수천을 생성할 수 있습니다; 공압 실린더는 최소 관성으로 급속한 주기 시간을 달성합니다.
조건 구성 – 필터, 레귤레이터, 윤활유(공압용) 및 열교환기, 누수기(유압용)는 유체정밀과 시스템 효율을 보장합니다.

로봇의 응용

유체 파워는 산업 및 서비스 로봇 모두에 깊이 통합됩니다. 기어링없이 낮은 속도로 높은 토크를 전달하고 과열없이 안전하게 쌓아 올립니다. 많은 작업에서 순수 전기 시스템에 대한 이점을 제공합니다.

중장비용 유압 로봇

자동차 제조, 건설 및 광산에서 사용되는 대형 산업용 로봇은 유압에 의존합니다. 예를 들어, 용접 또는 재료 취급 용 유압 로봇 팔은 매끄럽고 지속 된 힘을 가진 여러 톤을 들어 올릴 수 있습니다. [[FLT : 0]Festo Hydraulic Robot[[FLT : 1]]은 서보 유압 축축 축축 축축이 밀리미터의 10ths까지 포지셔닝 반복성을 달성하는 방법을 설명합니다. 이와 유사한 크기의 전기 모터가 일치 할 수 없다는 것을 배제합니다.

공압 그립 및 픽 앤 플레이스 시스템

고속 조립 라인에서, 압축 공기에 모두 실행되는 진공 컵 및 콜렛 척. 압축 공기에 대한 경량의 특성은 로봇이 낮은 에너지 소비로 빠르게 이동할 수 있도록 허용. 공동 로봇 (cobots)는 종종 공압 엔드 효과기를 사용하여 인간 상호 작용에 대한 엄격한 준수 및 안전에 맞게 설계 할 수 있기 때문에.

모바일 및 휴먼노이드 로봇의 유체 전력

유압 시스템은 또한 높은 대역폭 힘 제어를 제공 할 수있는 능력에 대한 다리가 달린 로봇에 사용됩니다. 예를 들어, Boston Dynamics Spot]은 동적 가이에 대한 유압 액추에이터를 사용하며, DARPA의 Atlas]는 폭발적인 locomotion 및 치열을 수행하기 위해 유압에 의존합니다.

Robotics의 유체 전력의 장점

High Power density – 유압 시스템은 동등한 무게의 전기 모터보다 10배 더 많은 힘을 생산할 수 있습니다. 이것은 소형 로봇 팔과 다리가 로봇에 중요한 것입니다.
Precision Control – 서보 밸브 및 위치 변환기는 ±0.01 mm의 정확도로 닫히는 루프 제어를 가능하게 합니다. 압력이 전해지는 힘으로 직접 팽창하기 때문에 힘 제어가 의도합니다.
Reliability and Durability – 유체 파워 시스템은 충격 하중, 진동 및 오염을 전기 모터보다 잘 견딜 수 있습니다. 그들은 제대로 필터링하고 밀봉 할 때 최소한의 유지 보수가 필요합니다.
Safety – 유압 시스템은 실패 안전 (예를들면, 동력 손실의 경우 부하를 보류하는 카운터밸런스 밸브)에 설계 될 수 있습니다. 공압 시스템은 불꽃이 발생하기 때문에 폭발적인 환경에서 본질적으로 안전합니다.
Smooth Motion – 유압 유체의 불확실성은 연속 경로 용접 또는 그림에 이상적 부드럽고 backlash-free 모션을 제공합니다.

전기법률 비교

전기 선형 액추에이터 및 로타리 서보는 고효율 및 저소음을 제공합니다. 그들은 종종 무게와 백래시를 추가하기 위해 기어를 필요로합니다. 대조적으로 압력이 직접 변환하여 유체 전력. 국립 유체 전력 협회 많은 무거운 부하 응용 프로그램에 대한 노트, 유압 시스템은 동등한 정격 전기 드라이브보다 비용 효율적이고 견고합니다.

자동화된 제조에 대한 역할

자동화된 제조 라인은 가동의 스펙트럼을 위한 유동성 힘에 달려 있습니다: 압박, 죄기, 각인, 이동, 조형, 및 포장. 반복할 수 있는 속도에 immense 힘을 생성하는 기능은 능률적으로 흐르는 생산을 지킵니다.

유압 프레스 및 성형

금속 가공 및 플라스틱 생산에서 유압 프레스는 재료에 제어 된 힘을 적용합니다. 자동화 된 프레스 라인 사용 프로그래밍 가능한 논리 컨트롤러 (PLCs)는 깊은 그림, 단조 및 복합 성형을위한 여러 유압 실린더를 시퀀스하기 위해 여러 유압 실린더를 사용합니다. [[FLT : 0]] 서보 유압 프레스의 Bosch Rexroth[FLT : 1] 시리즈는 에너지 효율적인 펌프 제어를 통해 기존 유압 시스템에 비해 최대 30 %까지 사이클 시간을 줄입니다.

공압 운반 및 재료 취급

공압 시스템은 대량 재료, 분말 및 작은 부품을 공기 압력으로 사용하여 튜브를 통해 이동합니다. 자동화 된 공장, 비전 가이드 로봇 컨베이어에서 부품, 공압 흡입 컵 리프트 시트 금속 또는 판지 손상없이. 공압 도구의 경량 특성은 로봇 손목을 과부하없이 미립자 팔에 장착 할 수 있습니다.

회의 및 클램핑

자동화된 나사드레이닝, 리벳팅, 용접 작업은 종종 위치에 부품을 클램핑하기위한 공압 액추에이터를 사용합니다. 유압 클램프는 미세 미터 수준의 반복성을 유지하면서 가공 작업에 필요한 높은 보유력을 제공합니다. 로봇식 엔드-팔 툴링은 종종 작업의 전환을 위해 공압 및 유압 회로를 모두 통합합니다.

포장 및 라벨링

고속 포장 라인은 판지 직립, 제품 삽입 및 케이스 바다표범 어업을 위한 압축 공기를 넣은에 의지합니다. 압축 공기를 넣은 액추에이터의 급속한 주기 시간은 - 전기 액추에이터가 과열 없이 경기에 투쟁할 것을 돕는 분 당 120 주기를 초과하는 것을 허용합니다. 간단한 압력 규칙을 통해 치기 길이와 힘을 조정하는 융통성은 제품 변경을 위해 대중적인 압축 공기를 넣은 만듭니다.

기업에 있는 이익

속도와 효율성 – 공압 시스템은 1m/s 이상의 velocities를 달성하고 신속한 픽업 및 장소로 충분히 높은 가속 할 수 있습니다. 유압 시스템은, 느린 동안, 스트로크를 통해 일정한 힘을 유지하고, 충격력과 마모를 줄입니다.
Flexibility - 밸브는 모션 프로파일을 변경하거나 교체할 수 있습니다. 동일한 기본 시스템은 최종 효과만 변경하여 다른 제품에 적용할 수 있으며 컨트롤러를 프로그래밍할 수 있습니다.
Cost-Effectiveness – 압축 공기는 상대적으로 저렴하고, 공압 부품은 대량 생산, 초기 장비 비용을 낮추는 것입니다. 유압 부품은 더 비싸고, 더 긴 수명을 제공합니다.
Automation Integration – 현대 유체 파워 시스템은 실시간 모니터링 및 예측 유지 보수를 위한 Industry 4.0 프로토콜(IO-Link, Profibus, Ethernet/IP)과 통합합니다. 센서-equipped 실린더는 마모 레벨을 보고할 수 있으며, 계획되지 않은 가동 시간을 줄여줍니다.

에너지 효율 고려

기존의 유체 전력은 전기 시스템에 비해 낮은 에너지 효율을 위해 비판되었습니다. 그러나 가변 속도 펌프 드라이브, 하이브리드 누적 시스템 및 디지털 유압과 같은 혁신은 간격을 좁히고 있습니다. 예를 들어 닫히는 루프 유압 서보 시스템은 버킹 중에 에너지를 회복하고 다음 사이클 동안 재사용 할 수 있으며, 70% 이상의 전반적인 효율성을 달성합니다.

도전과 미래 트렌드

그것의 힘에도 불구하고, 유동성 힘은 도전을 직면합니다: 누출, 소음, 열 발생 및 유동성 청결을 위한 필요. 응답에서는, 제조자는 발전합니다:

Electro-Hydraulic Servo Systems (EHS) – 정확한 에너지 최적화 모션을 위한 전자의 지능을 가진 유압의 힘을 결합합니다.
Digital Hydraulics – throttling losses를 감소시키는 가변 개구부 지역을 창조하기 위하여 온/오프 벨브의 은행을 이용합니다.
Smart Pneumatics – 센서와 분산 컨트롤러를 통합하여 흐름, 압력, 위치, 자기 진단 및 적응 제어를 가능하게 합니다.
바이오 기반 친환경 유체] – 식물성 오일과 합성 에스테르는 환경 영향과 안전성을 향상시킵니다.

로봇과 자동화를 따라 계속해서 진화할 수 있는 유체 파워를 찾고 있습니다. 협업 로봇을 향한 추세는 유입 안전에 대한 공압의 사용을 증가시킬 수 있지만 유압 액추에이터는 물류, 건설 및 제조 분야에서 중장비 자동화를 위한 고투 솔루션에 남아 있습니다.