Robotski zglobni modul je osnovna izvršna jedinica industrijskih robota, odgovorna za ključne funkcije kao što su prijenos snage, podešavanje položaja i precizna kontrola. Njegov sastav izravno određuje nosivost robota, točnost pokreta, brzinu odziva i pouzdanost. Industrijski spojni moduli obično su dizajnirani na integrirani način (različiti od civilnih ili istraživačkih razdvojenih struktura), a njihove osnovne komponente mogu se podijeliti u četiri modula: mehanička struktura, pogonski sustav, senzorski povratni sustav, sustav podmazivanja i zaštite. Svaki modul radi zajedno kako bi se postigla potpuna zatvorena-petlja "precizne kontrole pretvorbe ulazne snage". Slijedi detaljna demontaža:
1, Modul mehaničke strukture (jezgreno opterećenje-nošenja i prijenosa kretanja)
Mehanička struktura fizički je temelj zajedničkog modula, koji treba istovremeno ispuniti tri zahtjeva "velike krutosti, lagane i visoko{0}}precizne transmisije". Osnovne komponente uključuju:
1. Harmonijski reduktor/RV reduktor (jezgrena komponenta prijenosa)
Funkcija: Pretvorite izlazni moment niske-brzine motora u-visoki moment male brzine, istovremeno osiguravajući točnost i krutost prijenosa. To je "jezgra pojačanja snage" zajedničkog modula.
Vrste i scenariji primjene:
Harmonijski reduktor: sastoji se od generatora valova, fleksibilnih kotača i krutih kotača, s rasponom prijenosnog omjera od 50-320 i povratnim zazorom manjim ili jednakim 1 lučnoj minuti. Lagan je, kompaktne strukture i prikladan za zglobove kao što su podlaktica i zglob malih i srednjih teretnih robota (s opterećenjem od 10-50 kg);
RV reduktor: sastoji se od cikloidnog vjetrenjače, planetarnog nosača i kućišta igličastog zupčanika, s rasponom prijenosnog omjera od 30-120 i povratnim zazorom manjim ili jednakim 0,5 lučnih minuta. Ima snažnu krutost i izvanrednu otpornost na udarce i prikladan je za ključne spojeve kao što su baza, krak i ramena robota za teške uvjete rada (s opterećenjem preko 50 kg).
2. Izlazno vratilo motora i spojka
Izlazno vratilo motora: izrađeno od-legiranog čelika visoke čvrstoće, površinski tretirano naugljičenjem i kaljenjem kako bi se osigurala otpornost na habanje i torzijska čvrstoća, kruto povezano s ulaznim krajem reduktora;
Spojka: Koristi se za kompenzaciju pogreške koaksijalnosti između osovine motora i ulazne osovine reduktora, a dijeli se na krute spojke (kao što su ključni spojevi, ekspanzijske čahure) i elastične spojke (kao što su gumeni jastučići, tipovi valovitih cijevi). Krute spojke obično se koriste u industrijskim robotima kako bi se izbjeglo kašnjenje prijenosa.
3. Školjka i ugradbena prirubnica
Školjka: izrađena od aluminijske legure, aluminijska legura prikladna je za zahtjeve male težine, a lijevano željezo prikladno je za scenarije visoke krutosti; Unutarnji dizajn ljuske uključuje komoru za ugradnju reduktora, ugradbeno sjedište motora, utor za ugradnju senzora i vanjska rezervirana rebra za raspršivanje topline i utore za brtvljenje;
Instalacijska prirubnica: korištenjem standardnih sučelja za spajanje spojnih modula i segmenata robotske ruke, površina prirubnice je precizno strojno obrađena (ravnina manja od ili jednaka 0,01 mm) kako bi se osigurala točnost ugradnje.
4. Izlazno vratilo i komponente ležaja
Izlazna osovina: spojena na izlazni kraj reduktora, koristi se za prijenos okretnog momenta na dio robotske ruke, površina mora biti precizno strojno obrađena, a kraj je dizajniran s utorom za klin, rupom s navojem ili sučeljem ekspanzijske čahure;
Komponente ležaja: Obično se koriste križni valjkasti ležajevi ili harmonijski ležajevi. Križni valjkasti ležajevi imaju jak-kapacitet nošenja (radijalno+aksijalno kompozitno opterećenje) i veliku krutost. Harmonijski ležajevi prikladni su za usklađivanje harmonijskih reduktora, a razina točnosti ležajeva mora doseći P4 ili više kako bi se osigurala točnost rotacije zgloba.
2, modul pogonskog sustava (izlazna snaga i upravljačka jezgra)
Pogonski sustav daje snagu zglobnom modulu, čime se postiže precizna prilagodba brzine i momenta. Osnovne komponente uključuju:
1. Servo motor (izvor energije)
Tip: Svi zajednički moduli industrijskih robota koriste sinkrone servo motore s trajnim magnetima, koji imaju značajke velike gustoće snage, velike brzine odziva, male inercije itd. Prema načinu ugradnje dijele se na unutarnji tip (motor i reduktor integrirani su u kućište) i vanjski tip (motor je spojen na kućište preko prirubnice);
Ključni parametri: nazivna snaga (100W-15kW), nazivna brzina (3000-6000rpm), inercija rotora (0,01-0,5kg · m²), konstanta zakretnog momenta (0,1-5N · m/A), koje treba uskladiti s prijenosnim omjerom mjenjača (izlazni okretni moment motora x prijenosni omjer=zglobni izlazni okretni moment).
2. Servo pogon (upravljačka jedinica)
Funkcija: primanje upravljačkih uputa (signali položaja, brzine, zakretnog momenta) od gornjeg računala (kontroler robota), izlaz PWM signala kroz PID regulaciju za pogon servo motora na rad i postizanje zaštitnih funkcija kao što su prekomjerna struja, prenapon, preopterećenje i pregrijavanje;
Osnovna tehnologija: Podržava način rada položaja (kontrola kuta rotacije zgloba), način brzine (kontrola brzine zgloba) i način rada momenta (kontrola izlaznog momenta). Neki vrhunski drajveri integriraju elektroničke mjenjače, potiskivanje vibracija i prilagodljive algoritme upravljanja za poboljšanje glatkoće i točnosti kretanja.
3. Kabeli za napajanje i sučelja
Kabel za napajanje: prenosi tro{0}}fazno napajanje (U/V/W) i signale kočnice servo motora pomoću savitljivih kabela (s otporom na savijanje većim ili jednakim 10 milijuna puta), a materijal vanjske obloge je PVC ili PUR, otporan na ulja, habanje i protiv-smetnji;
Sučelje: Usvajanje industrijskog standardnog sučelja, sučelje napajanja i sučelje signala dizajnirani su odvojeno kako bi se izbjegle elektromagnetske smetnje.
3, modul sustava povratne informacije senzora (precizna kontrola i praćenje statusa)
Sustav senzorske povratne informacije prikuplja-podatke u stvarnom vremenu o položaju zgloba, brzini, okretnom momentu itd., pružajući osnovu za upravljanje zatvorenom-petljom i ključ je za osiguravanje točnosti kretanja robota. Osnovne komponente uključuju:
1. Senzor položaja (jezgra povratne komponente)
Tip: Glavni tok prihvaća kodere apsolutne vrijednosti, koji se dijele na fotoelektrične, magnetoelektrične i kapacitivne tipove. U industrijskim robotima uglavnom se koriste fotoelektrični koderi apsolutne vrijednosti (razlučivost veća ili jednaka 17 bita, neki visoko-krajnji proizvodi do 25 bita);
Način ugradnje: izravno instaliran na repu servo motora (za otkrivanje brzine motora), ili spojen kroz izlaznu osovinu reduktora (za izravno otkrivanje stvarnog položaja zgloba i uklanjanje grešaka u prijenosu);
Funkcija: Izlaz informacije o apsolutnom položaju (vrijednosti kuta) zglobova u stvarnom vremenu. Gornje računalo izračunava pogrešku položaja na temelju ovih podataka i prilagođava radni status servo motora kako bi se osigurala točnost pozicioniranja zgloba (ponovljena točnost pozicioniranja Manja ili jednaka ± 0,02 mm).
2. Senzor brzine
Obično integrirana sa senzorima položaja (kao što je funkcija mjerenja brzine enkodera), zajednička brzina izračunava se otkrivanjem frekvencije impulsnog signala enkodera. Neki skupni-moduli zglobova dodatno će instalirati Hallove senzore ili generatore brzine kako bi se poboljšala točnost detekcije brzine tijekom -rade male brzine.
3. Senzor momenta (opcijska komponenta)
Funkcija: Detekcija izlaznog momenta spojeva za praćenje opterećenja, otkrivanje sudara i operacije kontrole sile (kao što je sastavljanje i poliranje);
Vrste: mjerači naprezanja, magneto elastični i optički. Senzori zakretnog momenta mjerača naprezanja imaju nisku cijenu i visoku točnost (± 0,5% FS), te su glavni izbor za industrijske robote. Ugrađuju se između izlazne osovine i kraka ili unutar reduktora.
4. Senzori temperature i senzori vibracija
Senzor temperature: ugrađen na namot motora i kućište reduktora za otkrivanje temperature komponente. Kada temperatura prijeđe prag (obično 80-100 stupnjeva), servo pogon aktivira zaštitu od pregrijavanja;
Senzor vibracija: korištenje senzora ubrzanja za otkrivanje amplitude i frekvencije vibracija tijekom rada zgloba, koristi se za upozorenje o kvaru (kao što je istrošenost reduktora, oštećenje ležaja), konfigurirano samo u vrhunskim modulima industrijskih robotskih zglobova-.
4, Modul sustava za podmazivanje i zaštitu (osiguranje pouzdanosti)
Sustav podmazivanja i zaštite koristi se za produljenje vijeka trajanja spojnih modula i prilagođavanje teškim uvjetima u industrijskim pogonima. Osnovne komponente uključuju:
1. Komponente za podmazivanje
Mazivo: za reduktor se koristi posebna mast s visokim indeksom viskoznosti, karakteristikama protiv-habanja i starenja, a ulje za podmazivanje ili mast za ležajeve motora;
Struktura podmazivanja: Reduktor je dizajniran s rupama za ubrizgavanje ulja i rupama za ispuštanje ulja iznutra, a neki-proizvodi visoke klase opremljeni su automatskim sustavima podmazivanja (tempirano i kvantitativno ubrizgavanje ulja). Prozor za promatranje masti za podmazivanje rezerviran je izvan kućišta radi lakšeg održavanja.
2. Komponente za brtvljenje
Statičko brtvljenje: korištenje O-prstena i ravne brtve za spoj između ljuske i prirubnice, motora i ljuske, kako bi se spriječilo curenje ulja za podmazivanje i ulazak prašine;
Dinamičko brtvljenje: pomoću kosturnih uljnih brtvi i brtvenih prstenova u obliku slova V, koji se koriste za rotirajuće dijelove izlazne osovine i kućišta. Skeletne uljne brtve prikladne su za scenarije srednjih i-niskih brzina.
3. Zaštitni premaz i struktura za raspršivanje topline
Zaštitni premaz: Površina kućišta je obrađena eloksiranjem (aluminijska legura) i bojanjem (lijevano željezo), što ima svojstva protiv -korozije i -trošenja. Neki proizvodi koriste trootporan premaz (protiv slanog spreja, protiv vlage, protiv plijesni), prikladan za vanjske prostore ili okruženja u teškim radionicama;
Struktura rasipanja topline: Kućište motora dizajnirano je s rebrima za raspršivanje topline, a neki-zglobni moduli velike snage opremljeni su ventilatorima za raspršivanje topline ili kanalima-hlađenim vodom kako bi se osigurala stabilna temperatura motora i pogona tijekom dugotrajnog-rada.