Robotski zglobni modul je osrednja izvršilna enota industrijskih robotov, ki je odgovoren za ključne funkcije, kot so prenos moči, prilagajanje položaja in natančen nadzor. Njegova sestava neposredno določa nosilnost robota, natančnost gibanja, hitrost odziva in zanesljivost. Industrijski spojni moduli so običajno zasnovani na integriran način (drugačen od civilnih ali raziskovalnih deljenih struktur), njihove glavne komponente pa je mogoče razdeliti na štiri module: mehansko strukturo, pogonski sistem, povratni sistem zaznavanja, mazanje in zaščitni sistem. Vsak modul deluje skupaj, da doseže popolno zaprto-zanko "natančnega nadzora pretvorbe vhodne moči". Sledi podrobna demontaža:
1, modul mehanske strukture (nosilnost-jedrne obremenitve in prenos gibanja)
Mehanska struktura je fizični temelj skupnega modula, ki mora hkrati izpolnjevati tri zahteve za "visoko togost, lahek in visoko{0}}natančen prenos". Glavne komponente vključujejo:
1. Harmonični reduktor/reduktor RV (jedrna komponenta prenosa)
Funkcija: Pretvori visoko{0}}hitrostni nizki navor motorja v nizko-hitrostni visok navor, hkrati pa zagotavlja natančnost in togost prenosa. Je "jedro za ojačanje moči" skupnega modula.
Vrste in scenariji uporabe:
Harmonični reduktor: sestavljen iz generatorja valov, prožnih koles in togih koles z razponom prenosnega razmerja 50-320 in povratnim razmikom manj kot ali enako 1 kotni minuti. Je lahek, kompaktne strukture in primeren za sklepe, kot sta podlaket in zapestje majhnih in srednje velikih tovornih robotov (z obremenitvijo 10-50 kg);
RV reduktor: sestavljen iz cikloidne vetrnice, planetnega nosilca in ohišja igelnega gonila, z razponom prenosnega razmerja 30-120 in povratnim razmikom manj kot ali enako 0,5 kotne minute. Ima močno togost in izjemno odpornost na udarce ter je primeren za ključne spoje, kot so osnova, roka in ramena težkih robotov (z obremenitvijo nad 50 kg).
2. Izhodna gred motorja in sklopka
Izhodna gred motorja: izdelana iz visoko{0}}trdnega legiranega jekla, površinsko obdelana z naogljičenjem in kaljenjem, da se zagotovi odpornost proti obrabi in torzijska trdnost, togo povezana z vhodnim koncem reduktorja;
Sklopka: Uporablja se za kompenzacijo napake koaksialnosti med gredjo motorja in vhodno gredjo reduktorja, razdeljena pa je na toge spojke (kot so ključavnice, raztezne puše) in elastične sklopke (kot so gumijaste blazinice, vrste valovite cevi). Toge sklopke se pogosto uporabljajo v industrijskih robotih, da se prepreči zaostajanje prenosa.
3. Lupina in namestitvena prirobnica
Lupina: izdelana iz aluminijeve zlitine, je aluminijeva zlitina primerna za zahteve po lahki teži, lito železo pa je primerno za scenarije visoke togosti; Notranja zasnova lupine vključuje vgradno komoro reduktorja, vgradni sedež motorja, utor za vgradnjo senzorja ter zunanja rezervirana rebra za odvajanje toplote in tesnilne utore;
Namestitvena prirobnica: z uporabo standardnih vmesnikov za povezovanje spojnih modulov in segmentov robotske roke je površina prirobnice natančno strojno obdelana (ravnost manj kot ali enaka 0,01 mm), da se zagotovi natančnost namestitve.
4. Izhodna gred in komponente ležaja
Izhodna gred: povezana z izhodnim koncem reduktorja, ki se uporablja za prenos navora na odsek robotske roke, površina mora biti natančno strojno obdelana, konec pa je zasnovan z utorom za moznik, navojno luknjo ali vmesnikom ekspanzijske tulke;
Sestavni deli ležajev: Običajno se uporabljajo prečni valjčni ležaji ali harmonični ležaji. Prečni valjčni ležaji imajo visoko-nosilnost (radialna+aksialna sestavljena obremenitev) in visoko togost. Harmonični ležaji so primerni za ujemanje harmoničnih reduktorjev, stopnja natančnosti ležajev pa mora doseči P4 ali več, da se zagotovi natančnost vrtenja sklepov.
2, modul pogonskega sistema (izhodna moč in krmilno jedro)
Pogonski sistem zagotavlja moč spojnemu modulu, s čimer se doseže natančno prilagajanje hitrosti in navora. Glavne komponente vključujejo:
1. Servo motor (vir energije)
Tip: Vsi skupni moduli industrijskih robotov uporabljajo sinhrone servo motorje s trajnimi magneti, ki imajo značilnosti visoke gostote moči, visoke odzivne hitrosti, nizke vztrajnosti itd. Glede na način namestitve se delijo na notranji tip (motor in reduktor sta integrirana v ohišje) in zunanji tip (motor je povezan z ohišjem preko prirobnice);
Ključni parametri: nazivna moč (100W-15kW), nazivna hitrost (3000-6000rpm), vztrajnost rotorja (0,01-0,5kg · m²), konstanta navora (0,1-5N · m/A), ki se ujema s prenosnim razmerjem menjalnika (izhodni navor motorja x razmerje prenosa=izhodni navor spoja).
2. Servo pogon (kontrolna enota)
Funkcija: prejemanje krmilnih navodil (signali položaja, hitrosti, navora) iz zgornjega računalnika (krmilnik robota), izhodni signali PWM prek regulacije PID za pogon servo motorja k delovanju in doseganje zaščitnih funkcij, kot so previsok tok, prenapetost, preobremenitev in pregrevanje;
Osnovna tehnologija: podpira položajni način (nadzor kota vrtenja sklepa), način hitrosti (nadzor hitrosti sklepa) in način navora (nadzor izhodnega navora). Nekateri-gonilniki višjega cenovnega razreda vključujejo elektronske menjalnike, dušenje tresljajev in prilagodljive algoritme za nadzor za izboljšanje gladkosti in natančnosti gibanja.
3. Napajalni kabli in vmesniki
Napajalni kabel: prenaša tri{0}}fazne napajalne (U/V/W) in zavorne signale servo motorja z uporabo gibljivih kablov (z upogibnim uporom, večjim od ali enakim 10-milijonkrat), material zunanje obloge pa je PVC ali PUR, z lastnostmi odpornosti na olje, odpornost proti obrabi in proti-motenjem;
Vmesnik: Sprejem industrijskega standardnega vmesnika, napajalni in signalni vmesnik sta zasnovana ločeno, da se izogneta elektromagnetnim motnjam.
3, modul senzorskega povratnega sistema (natančni nadzor in spremljanje stanja)
Sistem s povratnimi informacijami senzorjev zbira-podatke v realnem času o položaju sklepov, hitrosti, navoru itd., kar zagotavlja osnovo za nadzor-zanke in je ključnega pomena za zagotavljanje natančnosti gibanja robota. Glavne komponente vključujejo:
1. Senzor položaja (jedrna povratna komponenta)
Tip: Glavni tok sprejema dajalnike absolutne vrednosti, ki so razdeljeni na fotoelektrične, magnetno električne in kapacitivne vrste. V industrijskih robotih se večinoma uporabljajo fotoelektrični kodirniki absolutnih vrednosti (ločljivost večja ali enaka 17 bitov, nekateri visoko-končni izdelki do 25 bitov);
Način namestitve: neposredno nameščen na repu servo motorja (za zaznavanje hitrosti motorja) ali spojen skozi izhodno gred reduktorja (za neposredno zaznavanje dejanskega položaja spoja in odpravljanje napak pri prenosu);
Funkcija: realnočasovni izhod informacij o absolutnem položaju (vrednost kota) sklepov. Zgornji računalnik izračuna napako položaja na podlagi teh podatkov in prilagodi stanje delovanja servo motorja, da zagotovi natančnost pozicioniranja sklepov (natančnost ponavljajočega se pozicioniranja manjša ali enaka ± 0,02 mm).
2. Senzor hitrosti
Skupna hitrost, ki je običajno integrirana s senzorji položaja (kot je funkcija merjenja hitrosti kodirnikov), se izračuna z zaznavanjem frekvence impulznega signala kodirnika. Nekateri skupni-moduli višjega cenovnega razreda bodo dodatno namestili Hallove senzorje ali generatorje hitrosti za izboljšanje natančnosti zaznavanja hitrosti med delovanjem pri nizki-hitrosti.
3. Senzor navora (izbirna komponenta)
Funkcija: zaznavanje izhodnega navora sklepov za spremljanje obremenitve, zaznavanje trkov in postopke nadzora sile (kot sta sestavljanje in poliranje);
Vrste: merilniki napetosti, magnetno elastični in optični. Senzorji navora z merilnikom napetosti imajo nizke stroške in visoko natančnost (± 0,5 % FS) in so glavna izbira za industrijske robote. Nameščeni so med izhodno gredjo in delom roke ali znotraj reduktorja.
4. Temperaturni senzorji in senzorji vibracij
Senzor temperature: nameščen na navitje motorja in ohišje reduktorja za zaznavanje temperature komponent. Ko temperatura preseže prag (običajno 80-100 stopinj), servo pogon sproži zaščito pred pregrevanjem;
Senzor tresljajev: uporaba senzorja pospeška za zaznavanje amplitude in frekvence tresljajev med delovanjem spoja, ki se uporablja za opozarjanje na napake (kot je obraba reduktorja, poškodba ležaja), konfiguriran samo v-zglobnih modulih industrijskih robotov višjega cenovnega razreda.
4, Modul sistema za mazanje in zaščito (zagotavljanje zanesljivosti)
Sistem mazanja in zaščite se uporablja za podaljšanje življenjske dobe spojnih modulov in prilagajanje težkim okoljem v industrijskih obratih. Glavne komponente vključujejo:
1. Komponente mazanja
Mazivo: za reduktor se uporablja posebna mast z visokim indeksom viskoznosti, značilnostmi proti -obrabi in staranju, za ležaje motorja pa mazalno olje ali mast;
Struktura mazanja: Reduktor je zasnovan z luknjami za vbrizgavanje olja in luknjami za izpust olja v notranjosti, nekateri visoko{0}}izdelki pa so opremljeni s samodejnimi sistemi mazanja (časovno in kvantitativno vbrizgavanje olja). Okence za opazovanje mazalne masti je rezervirano zunaj ohišja za enostavno vzdrževanje.
2. Tesnilne komponente
Statično tesnjenje: uporaba O-tesnila in ploščatega tesnila za povezavo med ohišjem in prirobnico, motorjem in ohišjem, da se prepreči puščanje mazalnega olja in vdor prahu;
Dinamično tesnjenje: z uporabo skeletnih oljnih tesnil in tesnilnih obročev v obliki črke V-, ki se uporabljajo za vrtljive dele izhodne gredi in ohišja. Ogrodna oljna tesnila so primerna za scenarije srednje in nizke-hitrosti.
3. Zaščitni premaz in struktura za odvajanje toplote
Zaščitni premaz: površina ohišja je obdelana z eloksiranjem (aluminijeva zlitina) in lakiranjem (lito železo), ki ima proti-korozijske in -obrabne lastnosti. Nekateri izdelki uporabljajo triodporno prevleko (proti solnemu razpršilu, proti vlagi, proti plesni), ki je primerna za zunanja ali težka delovna okolja;
Struktura za odvajanje toplote: ohišje motorja je zasnovano z rebri za odvajanje toplote, nekateri visoko{0}}zmogljivi spojni moduli pa so opremljeni z ventilatorji za odvajanje toplote ali vodno{1}}hlajenimi kanali, ki zagotavljajo stabilno temperaturo motorja in gonilnika med dolgotrajnim-delovanjem.