Η μονάδα άρθρωσης ρομπότ είναι η βασική μονάδα εκτέλεσης των βιομηχανικών ρομπότ, υπεύθυνη για βασικές λειτουργίες όπως η μετάδοση ισχύος, η ρύθμιση της στάσης και ο έλεγχος ακριβείας. Η σύνθεσή του καθορίζει άμεσα την ικανότητα φόρτωσης, την ακρίβεια κίνησης, την ταχύτητα απόκρισης και την αξιοπιστία του ρομπότ. Τα δομοστοιχεία αρμών βιομηχανικής ποιότητας σχεδιάζονται συνήθως με ολοκληρωμένο τρόπο (διαφορετικά από δομές διαχωρισμού πολιτικού ή ερευνητικού βαθμού) και τα βασικά εξαρτήματά τους μπορούν να χωριστούν σε τέσσερις ενότητες: μηχανική δομή, σύστημα μετάδοσης κίνησης, σύστημα ανάδρασης ανίχνευσης, σύστημα λίπανσης και προστασίας. Κάθε μονάδα λειτουργεί μαζί για να επιτύχει έναν πλήρη κλειστό-«έλεγχο ακριβείας μετατροπής κίνησης εισόδου ισχύος». Ακολουθεί αναλυτική αποσυναρμολόγηση:
1, Μονάδα μηχανικής δομής (φορτίο πυρήνα-ρουλεμάν και μετάδοση κίνησης)
Η μηχανική δομή είναι το φυσικό θεμέλιο της μονάδας άρθρωσης, η οποία πρέπει να πληροί τις τρεις απαιτήσεις της "μετάδοσης υψηλής ακαμψίας, ελαφρού βάρους και υψηλής-ακρίβειας" ταυτόχρονα. Τα βασικά συστατικά περιλαμβάνουν:
1. Αρμονικός μειωτήρας/μειωτήρας RV (εξάρτημα πυρήνα μετάδοσης)
Λειτουργία: Μετατρέψτε την έξοδο ροπής υψηλής-χαμηλής ροπής του κινητήρα σε χαμηλή-ροπή υψηλής ταχύτητας, διασφαλίζοντας παράλληλα ακρίβεια και ακαμψία μετάδοσης. Είναι ο «πυρήνας ενίσχυσης ισχύος» της μονάδας άρθρωσης.
Τύποι και σενάρια εφαρμογής:
Αρμονικός μειωτήρας: αποτελείται από γεννήτρια κυμάτων, εύκαμπτους τροχούς και άκαμπτους τροχούς, με εύρος σχέσης μετάδοσης 50-320 και διάκενο επιστροφής Μικρότερο ή ίσο με 1 λεπτό τόξου. Είναι ελαφρύ, συμπαγής στη δομή και κατάλληλο για αρθρώσεις όπως ο πήχης και ο καρπός ρομπότ μικρού και μεσαίου μεγέθους (με φορτίο 10-50 κιλά).
Μειωτήρας RV: Αποτελείται από κυκλοειδή τροχό, πλανητικό φορέα και περίβλημα γραναζιού βελόνας, με εύρος σχέσης μετάδοσης 30-120 και διάκενο επιστροφής Μικρότερο ή ίσο με 0,5 λεπτά τόξου. Έχει ισχυρή ακαμψία και εξαιρετική αντοχή στην κρούση και είναι κατάλληλο για βασικές αρθρώσεις όπως η βάση, η μπούμα και οι ώμοι ρομπότ βαρέως τύπου (με φορτίο άνω των 50 κιλών).
2. Άξονας εξόδου κινητήρα και σύνδεσμος
Άξονας εξόδου κινητήρα: κατασκευασμένος από-κράμα χάλυβα υψηλής αντοχής, επιφάνεια επεξεργασμένη με ενανθράκωση και σβέση για εξασφάλιση αντοχής στη φθορά και αντοχή στη στρέψη, άκαμπτα συνδεδεμένη με το άκρο εισόδου του μειωτήρα.
Ζεύξη: Χρησιμοποιείται για την αντιστάθμιση του σφάλματος ομοαξονικότητας μεταξύ του άξονα του κινητήρα και του άξονα εισόδου του μειωτήρα, χωρίζεται σε άκαμπτους συνδέσμους (όπως συνδέσεις κλειδιών, χιτώνια επέκτασης) και ελαστικούς συνδέσμους (όπως ελαστικά μαξιλαράκια, τύπους κυματοειδούς σωλήνα). Οι άκαμπτοι σύνδεσμοι χρησιμοποιούνται συνήθως σε βιομηχανικά ρομπότ για την αποφυγή υστέρησης μετάδοσης.
3. Κέλυφος και φλάντζα εγκατάστασης
Κέλυφος: Κατασκευασμένο από κράμα αλουμινίου, το κράμα αλουμινίου είναι κατάλληλο για απαιτήσεις ελαφρού βάρους και ο χυτοσίδηρος είναι κατάλληλος για σενάρια υψηλής ακαμψίας. Ο εσωτερικός σχεδιασμός του κελύφους περιλαμβάνει έναν θάλαμο εγκατάστασης μειωτήρα, ένα κάθισμα εγκατάστασης κινητήρα, ένα αυλάκι εγκατάστασης αισθητήρα και εξωτερικές δεσμευμένες νευρώσεις απαγωγής θερμότητας και αυλακώσεις στεγανοποίησης.
Φλάντζα εγκατάστασης: Χρησιμοποιώντας τυπικές διεπαφές για τη σύνδεση αρθρώσεων και τμημάτων βραχίονα ρομπότ, η επιφάνεια της φλάντζας υποβάλλεται σε μηχανική επεξεργασία ακριβείας (επιπεδότητα Μικρότερη ή ίση με 0,01 mm) για να διασφαλιστεί η ακρίβεια εγκατάστασης.
4. Εξαρτήματα άξονα εξόδου και ρουλεμάν
Άξονας εξόδου: συνδεδεμένος στο άκρο εξόδου του μειωτήρα, που χρησιμοποιείται για τη μετάδοση της ροπής στο τμήμα του βραχίονα ρομπότ, η επιφάνεια πρέπει να κατεργαστεί με ακρίβεια και το άκρο έχει σχεδιαστεί με κλειδί, οπή με σπείρωμα ή διεπαφή χιτωνίου επέκτασης.
Εξαρτήματα ρουλεμάν: Συνήθως χρησιμοποιούνται εγκάρσια ρουλεμάν ή αρμονικά ρουλεμάν. Τα ρουλεμάν εγκάρσιας κυλίνδρου έχουν ισχυρή φέρουσα ικανότητα-(ακτινικό + αξονικό σύνθετο φορτίο) και υψηλή ακαμψία. Τα αρμονικά ρουλεμάν είναι κατάλληλα για αντιστοίχιση αρμονικών μειωτών και το επίπεδο ακρίβειας των ρουλεμάν πρέπει να φτάσει το P4 ή παραπάνω για να διασφαλιστεί η ακρίβεια περιστροφής της άρθρωσης.
2, μονάδα συστήματος κίνησης (εξόδου ισχύος και πυρήνας ελέγχου)
Το σύστημα μετάδοσης κίνησης παρέχει ισχύ στη μονάδα άρθρωσης, επιτυγχάνοντας ακριβή ρύθμιση της ταχύτητας και της ροπής. Τα βασικά συστατικά περιλαμβάνουν:
1. Σερβοκινητήρας (πηγή τροφοδοσίας)
Τύπος: Οι αρθρώσεις των βιομηχανικών ρομπότ χρησιμοποιούν όλες σύγχρονους σερβοκινητήρες μόνιμου μαγνήτη, οι οποίοι έχουν τα χαρακτηριστικά υψηλής πυκνότητας ισχύος, υψηλής ταχύτητας απόκρισης, χαμηλής αδράνειας κ.λπ.
Βασικές παράμετροι: ονομαστική ισχύς (100W-15kW), ονομαστική ταχύτητα (3000-6000rpm), αδράνεια ρότορα (0,01-0,5kg · m ²), σταθερά ροπής (0,1-5N · m/A), που πρέπει να αντιστοιχιστεί με την αναλογία μετάδοσης του κιβωτίου ταχυτήτων (motor transmission ratio }ioque{output rotque x).
2. Μονάδα σερβομηχανισμού (μονάδα ελέγχου)
Λειτουργία: Λήψη οδηγιών ελέγχου (θέση, ταχύτητα, σήματα ροπής) από τον επάνω υπολογιστή (ελεγκτής ρομπότ), έξοδος σημάτων PWM μέσω ρύθμισης PID για τη λειτουργία του σερβοκινητήρα και επίτευξη λειτουργιών προστασίας όπως υπερένταση, υπέρταση, υπερφόρτωση και υπερθέρμανση.
Τεχνολογία πυρήνα: Υποστηρίζει τη λειτουργία θέσης (έλεγχος γωνίας περιστροφής της άρθρωσης), τη λειτουργία ταχύτητας (έλεγχος της ταχύτητας της άρθρωσης) και τη λειτουργία ροπής (έλεγχος της ροπής εξόδου). Ορισμένα προγράμματα οδήγησης υψηλών{1}}ενσωματώνουν ηλεκτρονικά κιβώτια ταχυτήτων, αλγόριθμους καταστολής κραδασμών και προσαρμοστικού ελέγχου για να βελτιώσουν την ομαλότητα και την ακρίβεια της κίνησης.
3. Καλώδια τροφοδοσίας και διεπαφές
Καλώδιο τροφοδοσίας: Μεταδίδει τα σήματα τροφοδοσίας τριών φάσεων (U/V/W) και πέδησης του σερβοκινητήρα, χρησιμοποιώντας εύκαμπτα καλώδια (με αντίσταση κάμψης μεγαλύτερη ή ίση με 10 εκατομμύρια φορές) και το εξωτερικό υλικό του δέρματος είναι PVC ή PUR, με αντοχή σε λάδι, αντοχή στη φθορά και χαρακτηριστικά κατά των{{2} παρεμβολών.
Διεπαφή: Υιοθετώντας τη διεπαφή βιομηχανικών προτύπων, η διεπαφή ισχύος και η διεπαφή σήματος έχουν σχεδιαστεί χωριστά για την αποφυγή ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών.
3, Μονάδα συστήματος ανάδρασης αισθητήρα (έλεγχος ακριβείας και παρακολούθηση κατάστασης)
Το σύστημα ανάδρασης αισθητήρα συλλέγει δεδομένα πραγματικού χρόνου για τη θέση της άρθρωσης, την ταχύτητα, τη ροπή κ.λπ., παρέχοντας μια βάση για έλεγχο κλειστού-βρόχου και είναι το κλειδί για τη διασφάλιση της ακρίβειας της κίνησης του ρομπότ. Τα βασικά συστατικά περιλαμβάνουν:
1. Αισθητήρας θέσης (συστατικό πυρήνα ανάδρασης)
Τύπος: Το mainstream υιοθετεί κωδικοποιητές απόλυτης τιμής, οι οποίοι χωρίζονται σε φωτοηλεκτρικούς, μαγνητοηλεκτρικούς και χωρητικούς τύπους. Στα βιομηχανικά ρομπότ, χρησιμοποιούνται κυρίως φωτοηλεκτρικοί κωδικοποιητές απόλυτης τιμής (ανάλυση μεγαλύτερη από ή ίση με 17 bit, ορισμένα προϊόντα υψηλής-έως 25 bit).
Μέθοδος εγκατάστασης: εγκαθίσταται απευθείας στην ουρά του σερβοκινητήρα (για την ανίχνευση της ταχύτητας του κινητήρα) ή συνδέεται μέσω του άξονα εξόδου του μειωτήρα (για την άμεση ανίχνευση της πραγματικής θέσης του συνδέσμου και την εξάλειψη σφαλμάτων μετάδοσης).
Λειτουργία: Έξοδος σε πραγματικό χρόνο πληροφοριών απόλυτης θέσης (τιμή γωνίας) αρθρώσεων. Ο επάνω υπολογιστής υπολογίζει το σφάλμα θέσης με βάση αυτά τα δεδομένα και προσαρμόζει την κατάσταση λειτουργίας του σερβοκινητήρα για να διασφαλίσει την ακρίβεια τοποθέτησης της άρθρωσης (ακρίβεια επαναλαμβανόμενης τοποθέτησης Μικρότερη ή ίση με ± 0,02 mm).
2. Αισθητήρας ταχύτητας
Συνήθως ενσωματωμένος με αισθητήρες θέσης (όπως η λειτουργία μέτρησης ταχύτητας των κωδικοποιητών), η ταχύτητα σύνδεσης υπολογίζεται ανιχνεύοντας τη συχνότητα του σήματος παλμού του κωδικοποιητή. Ορισμένες αρθρώσεις υψηλών-ενοτήτων θα εγκαταστήσουν επιπλέον αισθητήρες Hall ή γεννήτριες ταχύτητας για να βελτιώσουν την ακρίβεια ανίχνευσης ταχύτητας κατά τη λειτουργία χαμηλής-ταχύτητας.
3. Αισθητήρας ροπής (προαιρετικό εξάρτημα)
Λειτουργία: Ανίχνευση της ροπής εξόδου των αρθρώσεων για την παρακολούθηση φορτίου, την ανίχνευση σύγκρουσης και τις λειτουργίες ελέγχου δύναμης (όπως συναρμολόγηση και στίλβωση).
Τύποι: Μετρητής τάσης, μαγνητοελαστικός και οπτικός. Οι αισθητήρες ροπής με μετρητή τάσης έχουν χαμηλό κόστος και υψηλή ακρίβεια (± 0,5% FS) και αποτελούν την κύρια επιλογή για βιομηχανικά ρομπότ. Τοποθετούνται μεταξύ του άξονα εξόδου και του τμήματος του βραχίονα ή μέσα στον μειωτήρα.
4. Αισθητήρες θερμοκρασίας και αισθητήρες κραδασμών
Αισθητήρας θερμοκρασίας: τοποθετημένος στην περιέλιξη του κινητήρα και στο περίβλημα του μειωτήρα για την ανίχνευση της θερμοκρασίας του εξαρτήματος. Όταν η θερμοκρασία υπερβαίνει το όριο (συνήθως 80-100 μοίρες), ο σερβομηχανισμός ενεργοποιεί την προστασία από υπερθέρμανση.
Αισθητήρας κραδασμών: χρήση αισθητήρα επιτάχυνσης για την ανίχνευση του πλάτους και της συχνότητας των κραδασμών κατά τη λειτουργία της άρθρωσης, που χρησιμοποιείται για προειδοποίηση σφαλμάτων (όπως φθορά του μειωτήρα, ζημιά στα ρουλεμάν), που έχει διαμορφωθεί μόνο σε αρθρώσεις βιομηχανικών ρομπότ υψηλής ποιότητας.
4, Μονάδα συστήματος λίπανσης και προστασίας (διασφάλιση αξιοπιστίας)
Το σύστημα λίπανσης και προστασίας χρησιμοποιείται για την παράταση της διάρκειας ζωής των αρθρώσεων και την προσαρμογή σε σκληρά περιβάλλοντα σε βιομηχανικούς χώρους. Τα βασικά συστατικά περιλαμβάνουν:
1. Εξαρτήματα λίπανσης
Λιπαντικό: χρησιμοποιείται ειδικό γράσο με υψηλό δείκτη ιξώδους, αντι{0}}φθορά και αντι-χαρακτηριστικά για μειωτήρα και λιπαντικό λάδι ή γράσο για ρουλεμάν κινητήρα.
Δομή λίπανσης: Ο μειωτήρας έχει σχεδιαστεί με οπές έγχυσης λαδιού και οπές εκκένωσης λαδιού εσωτερικά και ορισμένα προϊόντα υψηλής ποιότητας είναι εξοπλισμένα με συστήματα αυτόματης λίπανσης (χρονομετρημένη και ποσοτική έγχυση λαδιού). Ένα παράθυρο παρατήρησης λιπαντικού γράσου είναι δεσμευμένο έξω από το περίβλημα για εύκολη συντήρηση.
2. Στεγανοποιητικά στοιχεία
Στατική στεγανοποίηση: χρήση δακτυλίου Ο-και επίπεδης φλάντζας για τη σύνδεση μεταξύ του κελύφους και της φλάντζας, του κινητήρα και του κελύφους, για να αποτρέψετε τη διαρροή λιπαντικού λαδιού και την είσοδο σκόνης.
Δυναμική στεγανοποίηση: με χρήση στεγανοποιήσεων λαδιού σκελετού και στεγανοποιητικών δακτυλίων σε σχήμα V-, που χρησιμοποιούνται για τα περιστρεφόμενα μέρη του άξονα εξόδου και του περιβλήματος. Οι σφραγίδες λαδιού σκελετού είναι κατάλληλες για σενάρια μεσαίας και χαμηλής-ταχύτητας.
3. Προστατευτική επίστρωση και δομή απαγωγής θερμότητας
Προστατευτική επίστρωση: Η επιφάνεια του κελύφους έχει υποστεί επεξεργασία με ανοδίωση (κράμα αλουμινίου) και βαφή (χυτοσίδηρος), η οποία έχει αντιδιαβρωτικά και ανθεκτικά-χαρακτηριστικά. Ορισμένα προϊόντα χρησιμοποιούν επίστρωση τριών αντοχών (αντι ψεκασμού αλατιού, κατά της υγρασίας, κατά της μούχλας), κατάλληλη για υπαίθρια ή σκληρά περιβάλλοντα εργαστηρίου.
Δομή απαγωγής θερμότητας: Το περίβλημα του κινητήρα έχει σχεδιαστεί με νευρώσεις απαγωγής θερμότητας και ορισμένες μονάδες σύνδεσης υψηλής ισχύος- είναι εξοπλισμένες με ανεμιστήρες απαγωγής θερμότητας ή υδρόψυκτα κανάλια-για να διασφαλίζεται σταθερή θερμοκρασία του κινητήρα και του οδηγού κατά τη διάρκεια της μακροχρόνιας λειτουργίας.