Moduł przegubu robota jest podstawową jednostką wykonawczą robotów przemysłowych, odpowiedzialną za kluczowe funkcje, takie jak przenoszenie mocy, regulacja położenia i precyzyjne sterowanie. Jego skład bezpośrednio determinuje nośność robota, dokładność ruchu, szybkość reakcji i niezawodność. Moduły przegubowe klasy przemysłowej są zwykle projektowane w sposób zintegrowany (inny niż konstrukcje dzielone klasy cywilnej lub badawczej), a ich podstawowe elementy można podzielić na cztery moduły: konstrukcję mechaniczną, układ napędowy, układ sprzężenia zwrotnego wykrywającego, układ smarowania i ochrony. Każdy moduł współpracuje ze sobą, aby uzyskać pełną-pętlę zamkniętą „precyzyjnego sterowania konwersją ruchu wejściowego mocy”. Poniżej szczegółowy demontaż:
1, moduł konstrukcji mechanicznej (łożysko-rdzenia i przenoszenie ruchu)
Struktura mechaniczna stanowi fizyczny fundament modułu przegubowego, który musi jednocześnie spełniać trzy wymagania: „wysoka sztywność, lekkość i wysoka-precyzyjność transmisji”. Podstawowe komponenty obejmują:
1. Reduktor harmonicznych/reduktor RV (element przekładni rdzeniowej)
Funkcja: Przekształca wyjściowy moment obrotowy silnika przy-wysokiej prędkości na wysoki moment obrotowy przy niskiej-prędkości, zapewniając jednocześnie dokładność i sztywność przekładni. Jest to „rdzeń wzmacniający moc” modułu złącza.
Rodzaje i scenariusze zastosowań:
Reduktor harmonicznych: składający się z generatora fal, kół elastycznych i kół sztywnych, z zakresem przełożeń 50-320 i luzem powrotnym mniejszym lub równym 1 minucie kątowej. Jest lekki, ma zwartą konstrukcję i nadaje się do stawów takich jak przedramię i nadgarstek robotów o małych i średnich obciążeniach (z obciążeniem 10-50 kg);
Reduktor RV: złożony z cykloidalnego wiatraczka, wspornika planetarnego i obudowy przekładni igłowej, z zakresem przełożeń 30-120 i luzem powrotnym mniejszym lub równym 0,5 minuty kątowej. Ma dużą sztywność i wyjątkową odporność na uderzenia i nadaje się do kluczowych połączeń, takich jak podstawa, wysięgnik i ramiona robotów o dużej wytrzymałości (o obciążeniu ponad 50 kg).
2. Wał wyjściowy silnika i sprzęgło
Wał wyjściowy silnika: wykonany ze-stalowej stali stopowej o wysokiej wytrzymałości, której powierzchnia została poddana nawęglaniu i hartowaniu w celu zapewnienia odporności na zużycie i wytrzymałość na skręcanie, sztywno połączona z wejściowym końcem reduktora;
Sprzęgło: Służy do kompensacji błędu współosiowości pomiędzy wałem silnika a wałem wejściowym reduktora, dzieli się na sprzęgła sztywne (takie jak połączenia wpustowe, tuleje rozprężne) i sprzęgła elastyczne (takie jak podkładki gumowe, typy rur falistych). W robotach przemysłowych powszechnie stosuje się sprzęgła sztywne, aby uniknąć opóźnień w transmisji.
3. Płaszcz i kołnierz montażowy
Skorupa: wykonana ze stopu aluminium, stop aluminium nadaje się do wymagań lekkich, a żeliwo nadaje się do scenariuszy o dużej sztywności; Wewnętrzna konstrukcja płaszcza obejmuje komorę montażową reduktora, gniazdo montażowe silnika, rowek montażowy czujnika oraz zewnętrzne żebra odprowadzające ciepło i rowki uszczelniające;
Kołnierz montażowy: przy użyciu standardowych interfejsów do łączenia modułów złącznych i segmentów ramion robota powierzchnia kołnierza jest precyzyjnie obrobiona (płaskość mniejsza lub równa 0,01 mm), aby zapewnić dokładność montażu.
4. Wał wyjściowy i elementy łożyskowe
Wał wyjściowy: podłączony do wyjściowego końca reduktora, używany do przenoszenia momentu obrotowego na sekcję ramienia robota, powierzchnia musi być precyzyjnie obrobiona, a koniec jest zaprojektowany z rowkiem wpustowym, gwintowanym otworem lub tuleją rozprężną;
Elementy łożysk: Zwykle stosuje się łożyska poprzeczne lub łożyska harmoniczne. Łożyska poprzeczne charakteryzują się dużą nośnością-(obciążenie promieniowe i osiowe złożone) oraz dużą sztywnością. Łożyska harmoniczne nadają się do pasujących reduktorów harmonicznych, a poziom dokładności łożysk musi osiągnąć P4 lub więcej, aby zapewnić dokładność obrotu złącza.
2, moduł układu napędowego (moc wyjściowa i rdzeń sterujący)
Układ napędowy zapewnia moc modułu przegubowego, umożliwiając precyzyjną regulację prędkości i momentu obrotowego. Podstawowe komponenty obejmują:
1. Silnik serwo (źródło zasilania)
Typ: Wszystkie moduły łączące robotów przemysłowych wykorzystują serwomotory synchroniczne z magnesami trwałymi, które charakteryzują się dużą gęstością mocy, dużą szybkością reakcji, małą bezwładnością itp. Zgodnie z metodą instalacji dzielą się one na typ wewnętrzny (silnik i reduktor są zintegrowane z obudową) i typ zewnętrzny (silnik jest połączony z obudową za pomocą kołnierza);
Kluczowe parametry: moc znamionowa (100W-15kW), prędkość znamionowa (3000-6000 obr./min), bezwładność wirnika (0,01-0,5kg · m²), stały moment obrotowy (0,1-5N · m/A), dostosowany do przełożenia skrzyni biegów (wyjściowy moment obrotowy silnika x przełożenie=łącznego wyjściowego momentu obrotowego).
2. Serwonapęd (jednostka sterująca)
Funkcja: odbieranie instrukcji sterujących (sygnały położenia, prędkości, momentu obrotowego) z górnego komputera (sterownika robota), wysyłanie sygnałów PWM poprzez regulację PID w celu napędzania serwosilnika do działania i uzyskiwania funkcji zabezpieczających, takich jak przetężenie, przepięcie, przeciążenie i przegrzanie;
Podstawowa technologia: Obsługuje tryb pozycji (kontrola kąta obrotu przegubu), tryb prędkości (kontrola prędkości przegubu) i tryb momentu (kontrola wyjściowego momentu obrotowego). Niektóre-zaawansowane sterowniki integrują elektroniczne skrzynie biegów, tłumienie drgań i algorytmy sterowania adaptacyjnego, aby poprawić płynność i dokładność ruchu.
3. Kable zasilające i interfejsy
Kabel zasilający: przesyła-trójfazowe zasilanie (U/V/W) i sygnały hamulca serwomotoru za pomocą elastycznych kabli (o wytrzymałości na zginanie co najmniej 10 milionów razy), a zewnętrznym materiałem powłoki jest PVC lub PUR, który charakteryzuje się odpornością na olej, zużycie i-zakłócenia;
Interfejs: Przyjmując standardowy interfejs przemysłowy, interfejs zasilania i interfejs sygnałowy są projektowane oddzielnie, aby uniknąć zakłóceń elektromagnetycznych.
3, moduł systemu sprzężenia zwrotnego czujnika (precyzyjna kontrola i monitorowanie stanu)
System sprzężenia zwrotnego z czujnika zbiera-dane w czasie rzeczywistym dotyczące pozycji stawu, prędkości, momentu obrotowego itp., co stanowi podstawę sterowania w-pętli zamkniętej i jest kluczem do zapewnienia dokładności ruchu robota. Podstawowe komponenty obejmują:
1. Czujnik położenia (główny element sprzężenia zwrotnego)
Typ: Główny nurt przyjmuje enkodery wartości bezwzględnej, które są podzielone na typy fotoelektryczne, magnetoelektryczne i pojemnościowe. W robotach przemysłowych stosowane są głównie fotoelektryczne przetworniki wartości bezwzględnej (rozdzielczość większa lub równa 17 bitów, niektóre-produkty z najwyższej półki do 25 bitów).
Metoda instalacji: instalowana bezpośrednio na końcu serwosilnika (w celu wykrywania prędkości silnika) lub sprzężona przez wał wyjściowy reduktora (w celu bezpośredniego wykrywania rzeczywistego położenia przegubu i eliminacji błędów przekładni);
Funkcja: Wydawanie w czasie rzeczywistym informacji o położeniu bezwzględnym (wartości kąta) przegubów. Górny komputer oblicza błąd pozycji na podstawie tych danych i dostosowuje stan pracy serwomotoru, aby zapewnić dokładność pozycjonowania złącza (powtarzalna dokładność pozycjonowania mniejsza lub równa ± 0,02 mm).
2. Czujnik prędkości
Zwykle zintegrowana z czujnikami położenia (takimi jak funkcja pomiaru prędkości enkoderów), prędkość połączenia jest obliczana poprzez wykrywanie częstotliwości sygnału impulsowego enkodera. Niektóre-najwyższej klasy moduły przegubowe będą dodatkowo instalować czujniki Halla lub generatory prędkości, aby poprawić dokładność wykrywania prędkości podczas pracy z małą-prędkością.
3. Czujnik momentu obrotowego (element opcjonalny)
Funkcja: wykrywa wyjściowy moment obrotowy połączeń w celu monitorowania obciążenia, wykrywania kolizji i operacji kontroli siły (takich jak montaż i polerowanie);
Typy: tensometr, magnetoelastyczny i optyczny. Czujniki momentu obrotowego tensometrycznego charakteryzują się niskim kosztem i wysoką dokładnością (± 0,5% pełnej skali) i są głównym wyborem dla robotów przemysłowych. Montuje się je pomiędzy wałem wyjściowym a sekcją ramienia lub wewnątrz reduktora.
4. Czujniki temperatury i czujniki wibracji
Czujnik temperatury: instalowany na uzwojeniu silnika i obudowie reduktora w celu pomiaru temperatury podzespołów. Gdy temperatura przekroczy próg (zwykle 80-100 stopni), serwonapęd uruchamia zabezpieczenie przed przegrzaniem;
Czujnik wibracji: wykorzystuje czujnik przyspieszenia do wykrywania amplitudy i częstotliwości drgań podczas pracy złącza, używany do ostrzegania o usterkach (takich jak zużycie reduktora, uszkodzenie łożyska), konfigurowany tylko w-najwyższej klasy modułach złączy robotów przemysłowych.
4, moduł systemu smarowania i ochrony (zapewnienie niezawodności)
System smarowania i ochrony służy do przedłużenia żywotności modułów przegubowych i przystosowania ich do trudnych warunków w obiektach przemysłowych. Podstawowe komponenty obejmują:
1. Elementy smarne
Smar: w reduktorze zastosowano specjalny smar o wysokim wskaźniku lepkości, właściwościach zapobiegających-zużyciu i-starzeniu, a do łożysk silnika zastosowano olej lub smar;
Struktura smarowania: reduktor ma wewnątrz otwory wtrysku oleju i otwory wylotowe oleju, a niektóre produkty-z wyższej półki są wyposażone w automatyczne systemy smarowania (wtrysk oleju czasowy i ilościowy). Okienko obserwacyjne smaru znajduje się na zewnątrz obudowy, co ułatwia konserwację.
2. Elementy uszczelniające
Uszczelnienie statyczne: zastosowanie-o-ringu i płaskiej uszczelki do połączenia pomiędzy płaszczem a kołnierzem, silnikiem a płaszczem, aby zapobiec przedostawaniu się oleju smarowego i przedostawaniu się pyłu;
Uszczelnienie dynamiczne: przy użyciu szkieletowych uszczelek olejowych i pierścieni uszczelniających w kształcie litery V-, stosowanych w obracających się częściach wału wyjściowego i obudowy. Szkieletowe uszczelnienia olejowe nadają się do zastosowań przy średnich i niskich-prędkościach.
3. Powłoka ochronna i struktura rozpraszania ciepła
Powłoka ochronna: powierzchnia skorupy jest poddawana anodowaniu (stop aluminium) i malowaniu (żeliwo), co ma właściwości antykorozyjne i-zużyciowe. W niektórych produktach zastosowano trzyodporną powłokę (zabezpieczającą przed mgłą solną, chroniącą przed wilgocią i pleśnią), odpowiednią do stosowania na zewnątrz lub w trudnych warunkach warsztatowych;
Struktura rozpraszania ciepła: obudowa silnika została zaprojektowana z żebrami rozpraszającymi ciepło, a niektóre moduły złącza-o dużej mocy są wyposażone w wentylatory rozpraszające ciepło lub kanały{{1}chłodzone wodą, aby zapewnić stabilną temperaturę silnika i sterownika podczas długotrwałej-pracy.