Στις σύγχρονες γραμμές βιομηχανικής παραγωγής, τα βιομηχανικά ρομπότ αναλαμβάνουν εργασίες με υψηλή επαναληψιμότητα και αυστηρές απαιτήσεις ακρίβειας. Το κλειδί για τη σταθερή λειτουργία αυτών των συσκευών 24-ωρών χωρίς στάση βρίσκεται σε ένα ακριβές μηχανικό σύστημα μετάδοσης. Αυτό το άρθρο θα εμβαθύνει στις βασικές τεχνολογίες και τις πρακτικές εφαρμογές των βιομηχανικών συστημάτων μετάδοσης ρομπότ.
Χαρακτηριστικά και Εφαρμογές Κοινών Μεθόδων Μετάδοσης
Το σύστημα μετάδοσης των βιομηχανικών ρομπότ αποτελείται από πολλαπλούς τρόπους μετάδοσης, ο καθένας με τη μοναδική του απόδοση και τα εφαρμόσιμα σενάρια.
Η μετάδοση με γρανάζια είναι μια από τις πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες μεθόδους μετάδοσης. Μεταδίδει ισχύ μέσω του πλέγματος μεταξύ των γραναζιών, με απόδοση μετάδοσης άνω του 98% και μπορεί να επιτύχει έλεγχο κίνησης υψηλής ακρίβειας-. Στο σταθμό συγκόλλησης στην αυτοκινητοβιομηχανία, ο ρομποτικός βραχίονας βασίζεται στη μετάδοση με γρανάζια ακριβείας για την ολοκλήρωση των εργασιών συγκόλλησης με ακρίβεια επαναληψιμότητας ± 0,1 χιλιοστών. Ωστόσο, η μετάδοση του κιβωτίου ταχυτήτων απαιτεί εξαιρετικά υψηλή ακρίβεια εγκατάστασης και τα υπερβολικά σφάλματα συναρμολόγησης μπορεί να οδηγήσουν σε αυξημένο θόρυβο λειτουργίας και μη φυσιολογική φθορά, απαιτώντας επαγγελματίες τεχνικούς για την εγκατάσταση και τον εντοπισμό σφαλμάτων.
Οι σύγχρονοι ιμάντες είναι ο πιο κοινός τύπος κίνησης ιμάντα, ο οποίος χρησιμοποιείται συνήθως σε σενάρια-ευαίσθητα στο θόρυβο και σε σενάρια ευαίσθητα στο κόστος-. Για παράδειγμα, το ρομπότ διαλογής στη γραμμή παραγωγής συσκευασιών τροφίμων υιοθετεί τη σύγχρονη κίνηση ιμάντα, η οποία μπορεί να εξασφαλίσει ταχύτητα ταξινόμησης δεκάδων φορές ανά λεπτό και να ελέγξει τον θόρυβο λειτουργίας κάτω από 60 ντεσιμπέλ. Ωστόσο, υπάρχουν εγγενή ελαττώματα στη μετάδοση του ιμάντα, τα οποία μπορούν εύκολα να προκαλέσουν ολίσθηση όταν υπερφορτωθούν ή υποβληθούν σε σημαντικές κρούσεις εκκίνησης, περιορίζοντας την εφαρμογή του σε σενάρια βαρέως-καθήκοντος.
Η αλυσίδα μετάδοσης κίνησης έχει γίνει η προτιμώμενη επιλογή για ρομπότ χειρισμού-βαρέως τύπου λόγω της εξαιρετικής χωρητικότητας-φόρτωσης. Σε γερανούς στοίβαξης βαρέως-σε αποθήκες εφοδιαστικής, η μετάδοση με κυλινδρική αλυσίδα μπορεί εύκολα να μεταδώσει ροπή εκατοντάδων Newton μέτρων, επιτυγχάνοντας κατακόρυφη ανύψωση εμπορευμάτων σε επίπεδο τόνου. Ωστόσο, η αλυσίδα χρειάζεται τακτική λίπανση και συντήρηση, διαφορετικά το βήμα μπορεί να γίνει μεγαλύτερο λόγω φθοράς, επηρεάζοντας την ακρίβεια μετάδοσης και προκαλώντας ακόμη και θραύση.
Το κιβώτιο ταχυτήτων ατέρμονα έχει μοναδικά χαρακτηριστικά αυτο-ασφάλισης και χρησιμοποιείται συνήθως σε καταστάσεις όπου απαιτείται συντήρηση θέσης. Για παράδειγμα, η περιστροφική πλατφόρμα του ρομπότ ψεκασμού υιοθετεί το κιβώτιο ταχυτήτων ατέρμονα για να κλειδώνει αυτόματα τη θέση του σε περίπτωση διακοπής ρεύματος, αποτρέποντας ατυχήματα ασφαλείας που προκαλούνται από τυχαία αιώρηση του πιστολιού ψεκασμού. Αλλά η απόδοση μετάδοσης είναι σχετικά χαμηλή, συνήθως γύρω στο 70% -80%.
Συνεργατική σχεδίαση συστήματος μεταφοράς
Το σύστημα μετάδοσης ενός βιομηχανικού ρομπότ έξι αξόνων είναι μια ενοποίηση πολλαπλών τεχνολογιών. Ο σερβοκινητήρας παρέχει ισχύ εξόδου, ο μειωτήρας είναι υπεύθυνος για τη μείωση της ταχύτητας και την αύξηση της ροπής και εξαρτήματα όπως τα γρανάζια και οι σύνδεσμοι ολοκληρώνουν τη μετάδοση ισχύος και τη μετατροπή κίνησης.
Διαφορετικά μέρη επιλέγουν διαφορετικά σχήματα μετάδοσης με βάση τα χαρακτηριστικά φορτίου: η βάση ρομπότ χρησιμοποιεί συνήθως μειωτήρες RV, οι οποίοι έχουν συμπαγή δομή και αντέχουν έως και 1500 N · m ροπής. Λόγω του περιορισμένου χώρου στην περιοχή του καρπού, χρησιμοποιούνται συνήθως αρμονικοί μειωτήρες, οι οποίοι έχουν όγκο μόνο ένα-ένα τρίτο από εκείνους των μειωτήρων RV ίδιας προδιαγραφής, αλλά μπορούν να επιτύχουν ακρίβεια τοποθέτησης ± 15 λεπτά τόξου. Ο τελικός τελεστής μπορεί να κινείται από έναν μικροσύγχρονο ιμάντα για να ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις ευέλικτης και ελαφριάς κίνησης.
Στη γραμμή συναρμολόγησης του αυτοκινήτου, ο σχεδιασμός του συστήματος μετάδοσης ενός συγκεκριμένου μοντέλου ρομπότ είναι εξαιρετικά αντιπροσωπευτικός: η βάση υιοθετεί μια δομή διπλής απόστασης γραναζιών, η οποία εξαλείφει την οπισθοδρόμηση του κιβωτίου ταχυτήτων μέσω της προσύσφιξης και επιτυγχάνει μηδενική περιστροφή οπισθοπορείας. Ο άνω βραχίονας χρησιμοποιεί ζεύγη σφαιρικών βιδών και γραμμικούς οδηγούς για την επίτευξη θέσης σε επίπεδο χιλιοστών για γραμμική κίνηση. Ο αρμονικός μειωτήρας της άρθρωσης του καρπού, σε συνδυασμό με ρουλεμάν υψηλής ακρίβειας{{0}, μπορεί να επιτύχει λεπτή ρύθμιση ± 0,02 μοιρών.
Εξισορρόπηση απόδοσης και κόστους
Ο σχεδιασμός των βιομηχανικών συστημάτων μετάδοσης ρομπότ εξισορροπεί πάντα την ακρίβεια, τη διάρκεια ζωής και το κόστος. Το σφάλμα μετάδοσης των αρμονικών μειωτών υψηλής ακρίβειας-μπορεί να ελεγχθεί εντός 1 λεπτού τόξου, αλλά η περίπλοκη εύκαμπτη δομή του τροχού οδηγεί σε υψηλό κόστος κατασκευής και απαιτεί τη χρήση ειδικών υλικών από κράμα χάλυβα. Στον τομέα της κατασκευής ημιαγωγών, το ετήσιο κόστος συντήρησης των αρμονικών μειωτών για ρομπότ χειρισμού πλακιδίων φτάνει τα 300000 γιουάν, αντιπροσωπεύοντας το 40% του συνολικού κόστους συντήρησης εξοπλισμού.
Για γενικές βιομηχανικές εφαρμογές, οι μηχανικοί δίνουν μεγαλύτερη έμφαση στην-οικονομική απόδοση. Βελτιστοποιώντας τη διαδικασία θερμικής επεξεργασίας του κιβωτίου ταχυτήτων, χρησιμοποιώντας υλικά υψηλής αντοχής στη φθορά-και συνδυάζοντας-λιπαντικό γράσο μεγάλης διάρκειας, ο κύκλος συντήρησης μπορεί να επεκταθεί σε περισσότερες από 3000 ώρες. Το ρομπότ σημειακής συγκόλλησης σε ένα συγκεκριμένο συνεργείο συγκόλλησης αυτοκινήτων έχει βελτιωθεί για να επιτυγχάνει συνεχή-λειτουργία χωρίς σφάλματα για 20000 ώρες, μειώνοντας αποτελεσματικά το κόστος συντήρησης του χρόνου διακοπής λειτουργίας.
Η σωστή συντήρηση και συντήρηση είναι ζωτικής σημασίας για την παράταση της διάρκειας ζωής του συστήματος μετάδοσης. Ένα συγκεκριμένο εργοστάσιο επεξεργασίας τροφίμων εφαρμόζει αυστηρά το σύστημα αντικατάστασης του λιπαντικού λαδιού του μειωτήρα κάθε 2000 ώρες. Ένα ρομπότ παλετοποίησης λειτουργεί συνεχώς για 8 χρόνια και εξακολουθεί να διατηρεί καλή απόδοση, η οποία είναι 30% μεγαλύτερη από τον συμβατικό κύκλο συντήρησης.
Τάσεις τεχνολογικής ανάπτυξης
Με την ανάπτυξη του βιομηχανικού αυτοματισμού, τα συστήματα μηχανικής μετάδοσης εξελίσσονται προς την ευφυΐα και την ολοκλήρωση. Ο έξυπνος μειωτήρας με-ενσωματωμένους αισθητήρες μπορεί να παρακολουθεί τη θερμοκρασία, τους κραδασμούς και άλλες παραμέτρους σε πραγματικό χρόνο και να ανεβάζει δεδομένα στο σύστημα διαχείρισης μέσω της τεχνολογίας IoT για να επιτύχει προγνωστική συντήρηση. Η εφαρμογή αυτο-λιπαντικών υλικών επεκτείνει το διάστημα συντήρησης των εξαρτημάτων μετάδοσης σε περισσότερες από 10000 ώρες.
Ο ενσωματωμένος σχεδιασμός ενσωματώνει εξαρτήματα όπως κινητήρες, μειωτήρες, κωδικοποιητές κ.λπ., σε μία μονάδα. Ενώ μειώνει τον όγκο της κοινής μονάδας μιας συγκεκριμένης μάρκας συνεργατικού ρομπότ κατά 40%, ενσωματώνει επίσης μια λειτουργία ανάδρασης ροπής, επιτρέποντας ασφαλέστερη συνεργασία του ανθρώπου-μηχανής. Η εφαρμογή αυτών των καινοτόμων τεχνολογιών οδηγεί την ανάπτυξη βιομηχανικών συστημάτων μετάδοσης ρομπότ προς υψηλότερες επιδόσεις και χαμηλότερο κόστος.