Modulul de îmbinare a robotului este unitatea de bază de execuție a roboților industriali, responsabil pentru funcții cheie, cum ar fi transmisia puterii, reglarea atitudinii și controlul de precizie. Compoziția sa determină direct capacitatea de încărcare a robotului, precizia mișcării, viteza de răspuns și fiabilitatea. Modulele de îmbinare de calitate industrială sunt de obicei proiectate într-o manieră integrată (diferită de structurile divizate de gradul civil sau de cercetare), iar componentele lor de bază pot fi împărțite în patru module: structură mecanică, sistem de antrenare, sistem de feedback de detectare, sistem de lubrifiere și protecție. Fiecare modul lucrează împreună pentru a obține o buclă completă închisă-de „control de precizie a conversiei mișcării de intrare a puterii”. Mai jos este o dezasamblare detaliată:
1, Modul de structură mecanică (lagăr-încărcare miez și transmisie mișcare)
Structura mecanică este fundația fizică a modulului de îmbinare, care trebuie să îndeplinească simultan cele trei cerințe de „rigiditate ridicată, greutate ușoară și transmisie de înaltă{0}}precizie”. Componentele de bază includ:
1. Reductor armonic/reductor RV (componenta centrală de transmisie)
Funcție: convertiți cuplul de ieșire de-înaltă viteză scăzută a motorului în cuplu de-înaltă viteză, asigurând în același timp precizia și rigiditatea transmisiei. Este „nucleul de amplificare a puterii” al modulului de îmbinare.
Tipuri și scenarii de aplicare:
Reductor armonic: compus dintr-un generator de undă, roți flexibile și roți rigide, cu un interval de raport de transmisie de 50-320 și un spațiu de retur mai mic sau egal cu 1 minut de arc. Este ușor, cu structură compactă și potrivit pentru articulații precum antebrațul și încheietura mâinii roboților cu încărcătură mică și mijlocie (cu o sarcină de 10-50 kg);
Reductor RV: compus din pinwheel cicloidal, suport planetar și carcasă angrenaj cu ac, cu un interval de raport de transmisie de 30-120 și un spațiu de retur mai mic sau egal cu 0,5 minute arc. Are o rigiditate puternică și o rezistență remarcabilă la impact și este potrivit pentru articulații cheie, cum ar fi baza, brațul și umerii roboților grei (cu o sarcină de peste 50 kg).
2. Arborele de ieșire a motorului și cuplajul
Arborele de ieșire al motorului: realizat din-oțel aliat de înaltă rezistență, suprafață tratată cu cementare și călire pentru a asigura rezistența la uzură și rezistența la torsiune, conectat rigid la capătul de intrare al reductorului;
Cuplaj: Folosit pentru a compensa eroarea de coaxialitate dintre arborele motorului și arborele de intrare al reductorului, este împărțit în cuplaje rigide (cum ar fi conexiuni cheie, manșoane de expansiune) și cuplaje elastice (cum ar fi plăcuțe de cauciuc, tipuri de tuburi ondulate). Cuplajele rigide sunt utilizate în mod obișnuit la roboții industriali pentru a evita întârzierea transmisiei.
3. Carcasă și flanșă de instalare
Carcasă: Fabricat din aliaj de aluminiu, aliajul de aluminiu este potrivit pentru cerințe ușoare, iar fonta este potrivită pentru scenarii de rigiditate ridicată; Designul intern al carcasei include o cameră de instalare a reductorului, un scaun de instalare a motorului, o canelură de instalare a senzorului și nervuri externe de disipare a căldurii rezervate și caneluri de etanșare;
Flanșă de instalare: Folosind interfețe standard pentru conectarea modulelor de îmbinare și a segmentelor de braț robot, suprafața flanșei este prelucrată cu precizie (planeitate mai mică sau egală cu 0,01 mm) pentru a asigura precizia instalării.
4. Arborele de ieșire și componentele rulmenților
Arborele de ieșire: conectat la capătul de ieșire al reductorului, folosit pentru a transmite cuplul la secțiunea brațului robotului, suprafața trebuie prelucrată cu precizie, iar capătul este proiectat cu interfață pentru cheie, orificiu filetat sau manșon de expansiune;
Componente ale rulmenților: de obicei se folosesc rulmenți cu role încrucișate sau rulmenți armonici. Rulmenții cu role transversale au o capacitate portantă-de sarcină puternică (sarcină compozită radială+axială) și rigiditate ridicată. Rulmenții armonici sunt potriviți pentru potrivirea reductoarelor armonice, iar nivelul de precizie al rulmenților trebuie să atingă P4 sau mai mult pentru a asigura precizia rotației articulației.
2, Modul de sistem de acționare (putere de ieșire și miez de control)
Sistemul de antrenare furnizează putere modulului de îmbinare, realizând o reglare precisă a vitezei și a cuplului. Componentele de bază includ:
1. Servomotor (sursa de alimentare)
Tip: Modulele de îmbinare ale roboților industriali folosesc toate servomotoare sincrone cu magnet permanenți, care au caracteristici de densitate mare de putere, viteză mare de răspuns, inerție redusă etc. Conform metodei de instalare, acestea sunt împărțite în tip intern (motorul și reductorul sunt integrate în carcasă) și tip extern (motorul este conectat la carcasă printr-o flanșă);
Parametri cheie: puterea nominală (100W-15kW), turația nominală (3000-6000rpm), inerția rotorului (0,01-0,5kg · m²), constantă de cuplu (0,1-5N · m/A), care trebuie asortată cu raportul de transmisie al cutiei de viteze (cuplul ieșire motor x raportul de transmisie=).
2. Servo drive (unitate de control)
Funcție: Primiți instrucțiuni de control (poziție, viteză, semnale de cuplu) de la computerul superior (controller robot), scoateți semnale PWM prin reglarea PID pentru a conduce servomotorul să funcționeze și pentru a realiza funcții de protecție cum ar fi supracurent, supratensiune, suprasarcină și supraîncălzire;
Tehnologia de bază: acceptă modul de poziție (controlul unghiului de rotație a articulației), modul de viteză (controlul vitezei articulației) și modul de cuplu (controlul cuplului de ieșire). Unele drivere-de ultimă generație integrează cutii de viteze electronice, suprimare a vibrațiilor și algoritmi de control adaptiv pentru a îmbunătăți fluiditatea și precizia mișcării.
3. Cabluri de alimentare și interfețe
Cablu de alimentare: transmite semnalele de alimentare trifazată (U/V/W) și de frână ale servomotorului, folosind cabluri flexibile (cu o rezistență la îndoire mai mare sau egală cu 10 milioane de ori), iar materialul exterior al pielii este PVC sau PUR, cu rezistență la ulei, rezistență la uzură și caracteristici anti-interferențe;
Interfață: Adoptând interfața standard industrială, interfața de alimentare și interfața de semnal sunt proiectate separat pentru a evita interferențele electromagnetice.
3, Modul de sistem de feedback al senzorului (control de precizie și monitorizare a stării)
Sistemul de feedback cu senzori colectează-date în timp real despre poziția articulației, viteza, cuplul etc., oferind o bază pentru controlul în buclă închisă-și este cheia pentru asigurarea preciziei mișcării robotului. Componentele de bază includ:
1. Senzor de poziție (componenta de feedback de bază)
Tip: curentul principal adoptă codificatoare cu valori absolute, care sunt împărțite în tipuri fotoelectrice, magnetoelectrice și capacitive. La roboții industriali se folosesc în principal codificatoare fotoelectrice cu valori absolute (rezoluție mai mare sau egală cu 17 biți, unele produse high-de până la 25 de biți);
Metoda de instalare: instalat direct la coada servomotorului (pentru a detecta turația motorului), sau cuplat prin arborele de ieșire al reductorului (pentru a detecta direct poziția reală a articulației și a elimina erorile de transmisie);
Funcție: Ieșire în timp real a informațiilor de poziție absolută (valoarea unghiului) a îmbinărilor. Calculatorul superior calculează eroarea de poziție pe baza acestor date și ajustează starea de funcționare a servomotorului pentru a asigura precizia de poziționare a articulației (precizia de poziționare repetată Mai mică sau egală cu ± 0,02 mm).
2. Senzor de viteza
De obicei, integrată cu senzori de poziție (cum ar fi funcția de măsurare a vitezei a codificatoarelor), viteza de îmbinare este calculată prin detectarea frecvenței semnalului impulsului codificatorului. Unele module de îmbinare-de înaltă calitate vor instala suplimentar senzori Hall sau generatoare de viteză pentru a îmbunătăți acuratețea detectării vitezei în timpul funcționării cu viteză redusă-.
3. Senzor de cuplu (componentă opțională)
Funcție: Detectează cuplul de ieșire al îmbinărilor pentru monitorizarea sarcinii, detectarea coliziunilor și operațiunile de control al forței (cum ar fi asamblarea și lustruirea);
Tipuri: tensiometru, magneto-elastic și optic. Senzorii de cuplu extensometrici au costuri reduse și precizie ridicată (± 0,5% FS) și sunt alegerea principală pentru roboții industriali. Sunt instalate între arborele de ieșire și secțiunea brațului sau în interiorul reductorului.
4. Senzori de temperatură și senzori de vibrații
Senzor de temperatură: instalat pe bobina motorului și carcasa reductorului pentru a detecta temperatura componentelor. Când temperatura depășește pragul (de obicei 80-100 de grade), servomotor declanșează protecția împotriva supraîncălzirii;
Senzor de vibrații: folosind un senzor de accelerație pentru a detecta amplitudinea și frecvența vibrațiilor în timpul funcționării îmbinării, utilizat pentru avertizare de defecțiuni (cum ar fi uzura reductorului, deteriorarea rulmenților), configurat numai în modulele de îmbinare a robotului industrial de ultimă generație-.
4, Modulul sistemului de lubrifiere și protecție (asigurare de fiabilitate)
Sistemul de lubrifiere și protecție este utilizat pentru a prelungi durata de viață a modulelor de îmbinare și pentru a se adapta la mediile dure din șantierele industriale. Componentele de bază includ:
1. Componente de lubrifiere
Lubrifiant: pentru reductor se folosește grăsime specială cu indice de vâscozitate ridicat, cu caracteristici anti-uzură și anti-îmbătrânire, iar pentru rulmenții motorului se utilizează ulei sau grăsime lubrifiantă;
Structura de lubrifiere: reductorul este proiectat cu orificii de injecție a uleiului și orificii de descărcare a uleiului în interior, iar unele produse-de ultimă generație sunt echipate cu sisteme automate de lubrifiere (injecție de ulei temporizată și cantitativă). O fereastră de observare a grăsimii lubrifiante este rezervată în afara carcasei pentru întreținere ușoară.
2. Componente de etanșare
Etanșare statică: folosind inel O- și garnitură plată pentru legătura dintre carcasă și flanșă, motor și carcasă, pentru a preveni scurgerea uleiului lubrifiant și pătrunderea prafului;
Etanșare dinamică: folosind garnituri de ulei schelet și inele de etanșare în formă de V-, utilizate pentru părțile rotative ale arborelui de ieșire și ale carcasei. Garniturile de ulei schelet sunt potrivite pentru scenariile cu viteză medie și joasă-.
3. Acoperire de protecție și structură de disipare a căldurii
Acoperire de protecție: suprafața carcasei este tratată cu anodizare (aliaj de aluminiu) și vopsire (fontă), care are caracteristici anti-coroziune și rezistență-la uzură. Unele produse folosesc un strat de trei rezistență (anti pulverizare de sare, anti umiditate, anti mucegai), potrivit pentru medii exterioare sau dure de atelier;
Structura de disipare a căldurii: carcasa motorului este proiectată cu nervuri de disipare a căldurii, iar unele module de îmbinare-de mare putere sunt echipate cu ventilatoare de disipare a căldurii sau canale răcite cu apă-pentru a asigura o temperatură stabilă a motorului și a driverului în timpul funcționării pe termen lung-.