Jako důležitá větev průmyslové robotiky získaly spolupracující roboti v posledních letech rychlé uplatnění na celosvětové úrovni. Díky výhodám, jako je vysoká flexibilita, zvýšená bezpečnost a přívětivost k uživateli, jsou široce využívány v odvětvích, jako je automobilový průmysl, medicína a výroba – a stávají se klíčovým faktorem průmyslové automatizace a inteligentního rozvoje.
1. Co je to spolupracující robot?
Inteligentní inovace robotů jsou klíčovou vlastností nové průmyslové revoluce. Lidé však zůstávají nepostradatelní v určitých výrobních oblastech a linkách. Například při montáži vysoce přesných komponent nebo při pracovních úkonech vyžadujících velkou pružnost spolupracují roboti s lidmi, aby maximalizovali efektivitu robotů a inteligenci lidí. Ve srovnání s tradičními průmyslovými roboty nabízejí lepší návratnost investic, vyšší bezpečnost a větší pohodlí – což výrazně přispívá k rozvoji výrobních podniků.
Klíčové vlastnosti spolupracujících robotů:
◾ Lehká hmotnost: Zvyšuje ovladatelnost a bezpečnost.
◾ Uživatelsky přátelský design: Hladké povrchy a klouby, bez ostrých hran nebo mezera, které by mohly ohrozit obsluhu.
◾ Percepce prostředí: Schopnost vnímat okolí a přizpůsobovat činnosti podle změn v prostředí.
◾ Spolupráce člověka a robota: Vybavený citlivou silovou zpětnou vazbou; okamžitě se zastaví, jakmile je dosaženo přednastavené prahové hodnoty síly, což umožňuje bezpečnou spolupráci člověka a robota – dokonce i bez bezpečnostních bariér v některých situacích.
2. Tendence v napájecích systémech pro pohony spolupracujících robotů
Roboti integrují více funkčních prvků – jako je například připojení, vizuální vnímání, snímání polohy a řízení motoru – v závislosti na jejich aplikacích a funkcích. Zahrnují také různé napájecí podsystémy, včetně střídavého a stejnosměrného měniče, správy baterie, stejnosměrného a stejnosměrného měniče, vícefázových měničů, senzorů a ovladačů motorů. Mezi těmito systémy je systém pohonu motoru jádrem spolupracujících robotů, který je primárně odpovědný za přesnou kontrolu pohybu kloubů a napájení.
Tradiční pohonné systémy dlouhodobě spoléhaly na 12V řešení. Nárůst použití 48V systémů vychází z toho, že 48V je nejvyšší univerzálně uznávané bezpečné napětí. Ve srovnání s zařízeními napájenými přímo ze síťového proudu mohou inženýři hardware zjednodušit návrh ochrany systému, snížit rozměry produktu a tím pádem i jeho hmotnost, náklady a ztráty energie. Motory napájené přímo z 48V jsou obecně menší, což umožňuje kompaktnější a lehčí klouby – zvyšuje se energetická účinnost, obratnost a spolehlivost při současném snížení hmotnosti a nákladů. To otevírá nové možnosti pro robotické aplikace a urychluje průmyslovou automatizaci.
3. Výběr tlumivky pro napájecí systémy motorových pohonů 48V
Induktory jsou kritické součástky ve 48V výkonových systémech pohonů motorů, hlavně používané v DC-DC měničích (např. obvody typu Buck, Boost a Buck-Boost). Jejich hlavní funkce zahrnují ukládání energie, filtraci, potlačování rušení a zajištění stability systému. Výběr induktorů s nízkými ztrátami, vysokou nasycenou proudovostí a vysokým proudem může výrazně zlepšit účinnost a stabilitu systému. Kromě toho induktory poskytují účinné potlačení EMI, čímž snižují rušení vypínacího šumu DC-DC měničů na jiné citlivé obvody.
Ve 48V pohonových výkonových systémech výkon induktoru přímo ovlivňuje stabilitu, účinnost a spolehlivost systému. Proto je výběr správného induktoru zásadní pro hardware inženýry. Je třeba pečlivě vyvážit klíčové parametry, včetně hodnoty indukčnosti, proudové nasycenosti, stejnosměrného odporu a provozní frekvence.
Klíčové parametry pro výběr induktoru:
◾ Indukčnost: Určuje velikost vlnivého proudu a kapacitu pro uchování energie. Správné hodnoty indukčnosti zajišťují hladký průběh proudu a zvyšují stabilitu systému.
◾ Proudová nasycenost: Stejnosměrný proud, při kterém se magnetické jádro nasycuje. Výběr materiálů s vysokým bodem nasycení a vynikající tepelnou stabilitou zajišťuje stabilní provoz.
◾ Stejnosměrný odpor (DCR): Nižší DCR snižuje ztráty výkonu a zvyšuje účinnost. Monolitické konstrukce s plochým vodičem kombinují nízký DCR s vysokou výkonovou hustotou.
◾ Provozní frekvence: Díky použití polovodičů s širokou zakázanou zónou (SiC, GaN) vzrostly spínací frekvence do řádu MHz. Vysokofrekvenční, kompaktní a vysokoproudové výkonové cívky jsou klíčové pro efektivní a stabilní provoz systémů.
4. Codaca Řešení s cívkami
Prostřednictvím nezávislého výzkumu a technologických inovací nabízí CODACA komplexní řadu řešení s cívkami pro 48V pohonové výkonové systémy v kolaborativních robotech, čímž podporuje rozvoj průmyslové automatizace. Společnost poskytuje širokou škálu produktových kategorií a modelů, z nichž každý má unikátní elektrické vlastnosti, jež splňují náročné výkonnostní požadavky těchto systémů.
4.1 Výkonové cívky s vysokým proudem
Využití magnetických práškových jader s plochým vodičem, které disponují vysokým nasycovacím proudem, nízkými ztrátami, vysokou účinností přeměny a širokým rozsahem provozních teplot. Ideální pro 48V DC-DC měniče vyžadující vysoký proud, nízké ztráty a vysokou výkonovou hustotu.
4.2 Válcové stroje
Vyrobeny z práškových jader s nízkými ztrátami a plně stíněnou strukturou, poskytují silnou odolnost proti EMI, nízký stejnosměrný odpor, vysokou proudovou zatížitelnost a nízké ztráty v jádře. Splňují požadavky systémů na kompaktní rozměry, vysoký proud a robustní výkon v oblasti EMI.
Zahrnují vysokofrekvenční magnetická jádra s nízkými ztrátami, díky čemuž jsou ztráty ve vysokých frekvencích minimální. Jejich kompaktní rozměry umožňují montáž s vysokou hustotou a návrh s magnetickým stíněním zajišťuje silnou odolnost proti EMI – což je činí ideálními pro kompaktní a výkonné napájecí systémy.
Jakmile se spolupracující roboti rozšiřují do různých odvětví, stává se výkon a spolehlivost jejich pohonových systémů 48V čím dál tím více kritickými faktory. Pečlivý výběr tlumivky – s ohledem na indukčnost, proudovou nasycenost, stejnosměrný odpor a provozní frekvenci – zaručuje stabilní, efektivní a vysoký výkon. Díky inovativním řešením od dodavatelů jako je CODACA mohou spolupracující roboti dosáhnout vyšší energetické účinnosti, přesnosti a spolehlivosti, čímž podporují další vlnu průmyslové automatizace a inteligentní výroby.
EN