A robotcsuklós modul az ipari robotok központi végrehajtó egysége, amely olyan kulcsfontosságú funkciókért felelős, mint az erőátvitel, a helyzetbeállítás és a precíziós vezérlés. Összetétele közvetlenül meghatározza a robot terhelhetőségét, mozgási pontosságát, reakciósebességét és megbízhatóságát. Az ipari minőségű csuklós modulokat általában integráltan tervezik (eltérően a polgári vagy kutatási szintű osztott szerkezetektől), és alapelemeik négy modulra oszthatók: mechanikai szerkezet, hajtásrendszer, érzékelő visszacsatoló rendszer, kenő- és védelmi rendszer. Az egyes modulok együtt működnek a teljes zárt-kör "teljesítménybemeneti mozgáskonverziós precíziós vezérlés" érdekében. A következő részletes szétszerelés:
1, mechanikus szerkezeti modul (magterhelés-csapágy és mozgásátvitel)
A mechanikai szerkezet a csuklós modul fizikai alapja, amelynek egyszerre kell megfelelnie a három követelménynek: "nagy merevség, könnyű súly és nagy pontosságú átvitel". Az alapvető összetevők a következők:
1. Harmonikus reduktor/RV reduktor (magátviteli alkatrész)
Funkció: A motor nagy-fordulatszámú, alacsony nyomatékú kimenetét alacsony-fordulatszámú nagy nyomatékká alakítja át, miközben biztosítja a sebességváltó pontosságát és merevségét. Ez a közös modul "teljesítményerősítő magja".
Típusok és alkalmazási forgatókönyvek:
Harmonikus reduktor: hullámgenerátorból, rugalmas kerekekből és merev kerekekből áll, 50-320 átviteli aránytartománnyal és 1 ívpercnél kisebb vagy azzal egyenlő visszatérési távolsággal. Könnyű, kompakt szerkezetű, alkalmas kis- és közepes méretű (10-50 kg teherbírású) teherrobotok alkarjára és csuklójára.
RV reduktor: cikloid kerékcsapból, bolygókerekes tartóból és tűfogaskerékházból áll, 30-120 átviteli áttételi tartományban és 0,5 ívpercnél kisebb vagy azzal egyenlő visszatérési távolsággal. Erős merevséggel és kiemelkedő ütésállósággal rendelkezik, és alkalmas olyan kulcsfontosságú kötésekhez, mint a nagy teherbírású (50 kg feletti terhelésű) robotok alapja, gémje és vállai.
2. Motor kimenő tengelye és tengelykapcsolója
Motor kimenő tengely: nagy-szilárdságú ötvözött acélból készült, felületkezelt karburátorral és oltással a kopásállóság és a torziós szilárdság biztosítása érdekében, mereven csatlakozik a reduktor bemeneti végéhez;
Csatlakozás: A motor tengelye és a reduktor bemeneti tengelye közötti koaxialitási hiba kiegyenlítésére szolgál, merev tengelykapcsolókra (például kulcscsatlakozások, tágulási hüvelyek) és rugalmas tengelykapcsolókra (például gumibetétek, hullámos csőtípusok) osztva. Az ipari robotokban általában merev tengelykapcsolókat használnak az átviteli késleltetés elkerülésére.
3. Köpeny és szerelőkarima
Shell: Alumíniumötvözetből készült, az alumíniumötvözet könnyű súlyú követelményeknek, az öntöttvas pedig nagy merevségű forgatókönyvekhez alkalmas; A héj belső kialakítása tartalmaz egy szűkítő beépítési kamrát, egy motor beépítő üléket, egy érzékelő beépítési hornyot, valamint külső fenntartott hőelvezető bordákat és tömítő hornyokat;
Telepítési karima: A csuklómodulok és robotkar-szegmensek csatlakoztatására szolgáló szabványos interfészek használatával a karima felülete precíziós megmunkálású (simaság 0,01 mm vagy annál kisebb), hogy biztosítsa a beszerelés pontosságát.
4. Kimenő tengely és csapágy alkatrészek
Kimeneti tengely: a reduktor kimeneti végéhez csatlakozik, a nyomaték továbbítására szolgál a robotkar-szakaszra, a felületet precíziós megmunkálásra van szükség, és a végét reteszhornyos, menetes furattal vagy tágulási hüvely interfésszel kell kialakítani;
Csapágyalkatrészek: Általában keresztgörgős csapágyakat vagy harmonikus csapágyakat használnak. A keresztgörgős csapágyak nagy teherbírású- (radiális+axiális kompozit terhelés) és nagy merevséggel rendelkeznek. A harmonikus csapágyak alkalmasak harmonikus reduktorok illesztésére, és a csapágyak pontossági szintjének el kell érnie a P4-et vagy annál magasabbat a csukló forgási pontosságának biztosítása érdekében.
2, Hajtásrendszer modul (kimeneti teljesítmény és vezérlőmag)
A hajtásrendszer táplálja a csuklós modult, így a fordulatszám és a nyomaték precíz beállítását éri el. Az alapvető összetevők a következők:
1. Szervomotor (áramforrás)
Típus: Az ipari robotok csuklós moduljai mind állandó mágneses szinkron szervomotorokat használnak, amelyek jellemzői: nagy teljesítménysűrűség, nagy reakciósebesség, alacsony tehetetlenség stb. A beépítési mód szerint belső típusra (a motor és a reduktor a házba van integrálva) és külső típusra (a motor karimán keresztül csatlakozik a házhoz) oszthatók;
Főbb paraméterek: névleges teljesítmény (100W-15kW), névleges fordulatszám (3000-6000 ford./perc), forgórész tehetetlensége (0,01-0,5kg · m ²), nyomatékállandó (0,1-5N · m/A), a sebességváltó áttételéhez igazodva (motor kimeneti nyomatéka x áttételi arány=).
2. Szervohajtás (vezérlő egység)
Funkció: Vezérlési utasítások (pozíció-, fordulatszám-, nyomatékjelek) fogadása a felső számítógéptől (robotvezérlő), PWM-jelek kibocsátása a PID-szabályozáson keresztül a szervomotor működésbe hozásához, valamint olyan védelmi funkciók elérése, mint a túláram, a túlfeszültség, a túlterhelés és a túlmelegedés;
Alapvető technológia: Támogatja a pozíció üzemmódot (a csukló forgási szögének szabályozása), a sebesség üzemmódot (a csuklófordulatszám szabályozása) és a nyomaték módot (a kimeneti nyomaték szabályozását). Egyes csúcskategóriás meghajtók-elektronikus sebességváltókat, rezgéscsillapítót és adaptív vezérlőalgoritmusokat integrálnak a mozgás egyenletességének és pontosságának javítása érdekében.
3. Tápkábelek és interfészek
Tápkábel: A szervomotor három-fázisú tápellátását (U/V/W) és fékjeleit flexibilis kábelek segítségével továbbítja (amelyek hajlítási ellenállása 10 milliószor nagyobb vagy egyenlő), a külső burkolat anyaga PVC vagy PUR, olajálló, kopásálló és interferenciát gátló tulajdonságokkal;
Interfész: Az ipari szabvány interfészt alkalmazva a táp- és jelinterfész külön-külön került kialakításra az elektromágneses interferencia elkerülése érdekében.
3, Érzékelő visszacsatoló rendszer modul (precíziós vezérlés és állapotfigyelés)
Az érzékelő visszacsatoló rendszere valós idejű adatokat gyűjt a csuklóhelyzetről, sebességről, nyomatékról stb., alapot biztosítva a zárt-hurkú vezérléshez, és kulcsfontosságú a robot mozgásának pontosságában. Az alapvető összetevők a következők:
1. Pozícióérzékelő (mag-visszacsatoló komponens)
Típus: A mainstream abszolút érték kódolókat alkalmaz, amelyek fotoelektromos, mágneses elektromos és kapacitív típusokra oszthatók. Az ipari robotokban főként fotoelektromos abszolútérték-kódolókat használnak (a felbontás 17 bit vagy annál nagyobb, egyes csúcskategóriás termékek akár 25 bitesek is);
Beépítési mód: közvetlenül a szervomotor végére szerelve (a motor fordulatszámának érzékelésére), vagy a reduktor kimenő tengelyén keresztül csatlakoztatva (a csukló tényleges helyzetének közvetlen észlelésére és az átviteli hibák kiküszöbölésére);
Funkció: Az ízületek abszolút helyzetinformációinak (szögértékének) valós idejű kimenete. A felső számítógép ezen adatok alapján kiszámítja a pozícióhibát, és beállítja a szervomotor működési állapotát, hogy biztosítsa az ízületek pozicionálási pontosságát (ismételt pozicionálási pontosság ± 0,02 mm vagy annál kisebb).
2. Sebességérzékelő
Általában helyzetérzékelőkkel (például a jeladók sebességmérő funkciójával) integrálva a csatlakozási sebességet a jeladó impulzusjelének frekvenciájának észlelésével számítják ki. Egyes csúcskategóriás{1}}csatlakozómodulok emellett Hall-érzékelőket vagy sebességgenerátorokat is beépítenek, hogy javítsák a sebességérzékelés pontosságát alacsony-sebességű működés során.
3. Nyomatékérzékelő (opcionális alkatrész)
Funkció: Az ízületek kimeneti nyomatékának észlelése terhelésfigyeléshez, ütközésészleléshez és erőszabályozási műveletekhez (például összeszerelés és polírozás);
Típusok: nyúlásmérő, mágneses rugalmas és optikai. A nyúlásmérő nyomatékérzékelők alacsony költséggel és nagy pontossággal (± 0,5% FS) rendelkeznek, és az ipari robotok fő választása. A kimenő tengely és a karrész közé vagy a szűkítő belsejébe kell beszerelni.
4. Hőmérséklet- és rezgésérzékelők
Hőmérséklet-érzékelő: a motor tekercsére és a reduktorházra szerelve az alkatrészek hőmérsékletének érzékelésére. Ha a hőmérséklet meghaladja a küszöbértéket (általában 80-100 fok), a szervohajtás túlmelegedés elleni védelmet vált ki;
Rezgésérzékelő: gyorsulásérzékelő használata a rezgés amplitúdójának és frekvenciájának észlelésére a csuklós működés során, hibajelzésre (például reduktor kopása, csapágykárosodás) használatos, csak csúcskategóriás{0}}ipari robotcsukló-modulokban van konfigurálva.
4, Kenő- és védelmi rendszer modul (megbízhatóság biztosítása)
A kenési és védelmi rendszert a csatlakozási modulok élettartamának meghosszabbítására és az ipari telephelyek zord környezetéhez való alkalmazkodásra használják. Az alapvető összetevők a következők:
1. Kenőelemek
Kenőanyag: magas viszkozitási indexű, kopás- és -öregedésgátló tulajdonságú speciális zsírt használnak a reduktorhoz, kenőolajat vagy zsírt pedig a motor csapágyakhoz;
Kenés szerkezete: A reduktor belsejében olajbefecskendező nyílásokkal és olajleeresztő nyílásokkal van kialakítva, és egyes csúcskategóriás{0}} termékek automatikus kenőrendszerrel (időzített és mennyiségi olajbefecskendezés) vannak felszerelve. A házon kívül egy kenőzsír megfigyelő ablak van fenntartva az egyszerű karbantartás érdekében.
2. Tömítő alkatrészek
Statikus tömítés: O-gyűrű és lapos tömítés használata a héj és a karima, a motor és a héj közötti összekötéshez, hogy megakadályozza a kenőolaj szivárgását és a por bejutását;
Dinamikus tömítés: vázas olajtömítésekkel és V{0}}alakú tömítőgyűrűkkel, amelyek a kimenő tengely és a ház forgó részeihez használatosak. A csontváz olajtömítések közepes és alacsony{2}}sebességű forgatókönyvekhez alkalmasak.
3. Védőbevonat és hőelvezető szerkezet
Védőbevonat: A héj felületét eloxálással (alumíniumötvözet) és festéssel (öntöttvas) kezelik, amely -korrózió- és kopásálló- tulajdonságokkal rendelkezik. Egyes termékek háromálló bevonatot használnak (sópermet, nedvesség elleni, penészedésgátló), amelyek alkalmasak kültéri vagy zord műhelyi környezetre;
Hőelvezető szerkezet: A motorház hőleadó bordákkal van kialakítva, és egyes nagy{0}}teljesítményű csatlakozómodulok hőleadó ventilátorokkal vagy víz-hűtéses csatornákkal vannak felszerelve, hogy biztosítsák a motor és a meghajtó stabil hőmérsékletét a hosszú-távú működés során.