Kĺbový modul robota je hlavnou vykonávacou jednotkou priemyselných robotov, ktorá je zodpovedná za kľúčové funkcie, ako je prenos sily, nastavenie polohy a presné riadenie. Jeho zloženie priamo určuje nosnosť robota, presnosť pohybu, rýchlosť odozvy a spoľahlivosť. Spojovacie moduly priemyselnej triedy sú zvyčajne navrhnuté integrovaným spôsobom (odlišným od civilných alebo výskumných delených štruktúr) a ich základné komponenty možno rozdeliť do štyroch modulov: mechanická štruktúra, systém pohonu, systém spätnej väzby snímania, systém mazania a ochrany. Každý modul spolupracuje na dosiahnutí úplnej uzavretej-slučky „presného riadenia konverzie pohybu vstupného signálu“. Nasleduje podrobná demontáž:
1, Modul mechanickej konštrukcie (nosné-ložisko jadra a prenos pohybu)
Mechanická štruktúra je fyzickým základom modulu spoja, ktorý musí súčasne spĺňať tri požiadavky: „vysoká tuhosť, nízka hmotnosť a vysoko{0}}presný prevod“. Medzi základné komponenty patria:
1. Harmonický reduktor/RV reduktor (komponent jadrovej prevodovky)
Funkcia: Premeňte vysokootáčkový výstup motora s nízkym krútiacim momentom na nízky- krútiaci moment pri nízkych otáčkach a zároveň zaistite presnosť a tuhosť prevodovky. Je to „jadro zosilnenia výkonu“ spoločného modulu.
Typy a scenáre aplikácie:
Harmonický reduktor: skladá sa z generátora vĺn, pružných kolies a pevných kolies s rozsahom prevodového pomeru 50-320 a spätnou vôľou menšou alebo rovnou 1 oblúkovej minúte. Je ľahký, má kompaktnú štruktúru a je vhodný pre kĺby, ako je predlaktie a zápästie malých a stredne veľkých robotov (so záťažou 10-50 kg);
RV reduktor: skladá sa z cykloidného veterníka, planétového nosiča a puzdra ihlového prevodu, s rozsahom prevodového pomeru 30-120 a spätnou vôľou menšou alebo rovnou 0,5 oblúkovej minúty. Má silnú tuhosť a vynikajúcu odolnosť proti nárazu a je vhodný pre kľúčové kĺby, ako je základňa, výložník a ramená vysokovýkonných robotov (so záťažou nad 50 kg).
2. Výstupný hriadeľ motora a spojka
Výstupný hriadeľ motora: vyrobený z vysokopevnostnej legovanej ocele, povrchovo upravený nauhličovaním a kalením na zaistenie odolnosti proti opotrebovaniu a torznej pevnosti, pevne spojený so vstupným koncom reduktora;
Spojka: Používa sa na kompenzáciu chyby súososti medzi hriadeľom motora a vstupným hriadeľom reduktora, delí sa na tuhé spojky (ako sú napríklad kľúče, expanzné objímky) a elastické spojky (ako sú gumené podložky, typy vlnitých rúr). Pevné spojky sa bežne používajú v priemyselných robotoch, aby sa predišlo oneskoreniu prenosu.
3. Plášť a inštalačná príruba
Plášť: Vyrobený z hliníkovej zliatiny, hliníková zliatina je vhodná pre ľahké požiadavky a liatina je vhodná pre scenáre s vysokou tuhosťou; Vnútorná konštrukcia plášťa obsahuje inštalačnú komoru reduktora, montážne sedlo motora, montážnu drážku snímača a vonkajšie rezervované rebrá na odvod tepla a tesniace drážky;
Inštalačná príruba: Pomocou štandardných rozhraní na pripojenie kĺbových modulov a segmentov ramena robota je povrch príruby presne opracovaný (rovinnosť menšia alebo rovná 0,01 mm), aby sa zabezpečila presnosť inštalácie.
4. Výstupný hriadeľ a súčasti ložísk
Výstupný hriadeľ: pripojený k výstupnému koncu reduktora, ktorý sa používa na prenos krútiaceho momentu na sekciu ramena robota, povrch musí byť presne opracovaný a koniec je navrhnutý s drážkou pre pero, závitovým otvorom alebo rozhraním expanznej objímky;
Ložiskové komponenty: Zvyčajne sa používajú krížové valčekové ložiská alebo harmonické ložiská. Krížové valčekové ložiská majú vysokú-únosnosť (radiálne + axiálne kompozitné zaťaženie) a vysokú tuhosť. Harmonické ložiská sú vhodné na prispôsobenie harmonických reduktorov a úroveň presnosti ložísk musí dosiahnuť P4 alebo vyššiu, aby sa zabezpečila presnosť otáčania spoja.
2, Modul pohonného systému (výkon a riadiace jadro)
Pohonný systém dodáva energiu kĺbovému modulu, čím sa dosahuje presné nastavenie rýchlosti a krútiaceho momentu. Medzi základné komponenty patria:
1. Servomotor (zdroj energie)
Typ: Všetky kĺbové moduly priemyselných robotov používajú synchrónne servomotory s permanentnými magnetmi, ktoré sa vyznačujú vysokou hustotou výkonu, vysokou rýchlosťou odozvy, nízkou zotrvačnosťou atď. Podľa spôsobu inštalácie sa delia na vnútorný typ (motor a redukcia sú integrované do krytu) a externý typ (motor je pripojený ku krytu cez prírubu);
Kľúčové parametre: menovitý výkon (100W-15kW), menovité otáčky (3000-6000 ot./min.), zotrvačnosť rotora (0,01-0,5 kg · m²), konštantný krútiaci moment (0,1-5 N · m/A), ktoré sa majú prispôsobiť prevodovému pomeru prevodovky (výstupný krútiaci moment motora x prevodový pomer=kĺbový výstupný krútiaci moment).
2. Servopohon (riadiaca jednotka)
Funkcia: Prijímanie riadiacich pokynov (signály polohy, rýchlosti, krútiaceho momentu) z horného počítača (ovládač robota), výstup signálov PWM prostredníctvom regulácie PID na pohon servomotora do prevádzky a dosiahnutie ochranných funkcií, ako je nadprúd, prepätie, preťaženie a prehriatie;
Základná technológia: Podporuje režim polohy (riadenie uhla natočenia kĺbu), režim rýchlosti (riadenie rýchlosti kĺbu) a režim krútiaceho momentu (riadenie výstupného krútiaceho momentu). Niektoré-ovládače vyššej triedy integrujú elektronické prevodovky, potláčanie vibrácií a adaptívne riadiace algoritmy na zlepšenie plynulosti a presnosti pohybu.
3. Napájacie káble a rozhrania
Napájací kábel: Prenáša trojfázové napájanie (U/V/W) a signály bŕzd servomotora pomocou flexibilných káblov (s odporom v ohybe 10 miliónov krát alebo väčším) a materiál vonkajšieho plášťa je PVC alebo PUR s odolnosťou voči oleju, opotrebeniu a proti-rušeniu;
Rozhranie: Prijatie priemyselného štandardného rozhrania, napájacie rozhranie a signálové rozhranie sú navrhnuté samostatne, aby sa zabránilo elektromagnetickému rušeniu.
3, modul systému spätnej väzby snímača (presné riadenie a monitorovanie stavu)
Systém spätnej väzby snímača zhromažďuje v reálnom čase-údaje o polohe kĺbov, rýchlosti, krútiacom momente atď., čím poskytuje základ pre uzavretú-slučku riadenia a je kľúčom k zaisteniu presnosti pohybu robota. Medzi základné komponenty patria:
1. Snímač polohy (komponent spätnej väzby jadra)
Typ: Mainstream používa snímače absolútnej hodnoty, ktoré sa delia na fotoelektrické, magnetoelektrické a kapacitné typy. V priemyselných robotoch sa používajú hlavne fotoelektrické kódovače absolútnej hodnoty (rozlíšenie väčšie alebo rovné 17 bitom, niektoré špičkové-produkty až 25 bitov);
Spôsob inštalácie: priamo namontovaný na chvoste servomotora (na zistenie otáčok motora) alebo spojený cez výstupný hriadeľ reduktora (na priamu detekciu skutočnej polohy spoja a odstránenie chýb prenosu);
Funkcia: Výstup informácií o absolútnej polohe (hodnota uhla) kĺbov v reálnom čase. Horný počítač vypočítava chybu polohy na základe týchto údajov a upravuje prevádzkový stav servomotora tak, aby bola zabezpečená presnosť polohovania spoja (presnosť opakovaného polohovania menšia alebo rovná ± 0,02 mm).
2. Snímač rýchlosti
Zvyčajne integrovaná so snímačmi polohy (ako je funkcia merania rýchlosti snímačov), rýchlosť spoja sa vypočítava detekciou frekvencie impulzného signálu snímača. Niektoré špičkové{1}}moduly spojov budú dodatočne inštalovať Hallove senzory alebo generátory rýchlosti na zlepšenie presnosti detekcie rýchlosti pri prevádzke s nízkou-rýchlosťou.
3. Snímač krútiaceho momentu (voliteľný komponent)
Funkcia: Detekcia výstupného krútiaceho momentu kĺbov na monitorovanie zaťaženia, detekciu kolízií a operácie kontroly sily (ako je montáž a leštenie);
Typy: tenzometer, magnetoelastický a optický. Tenzometrické snímače krútiaceho momentu majú nízku cenu a vysokú presnosť (± 0,5 % FS) a sú hlavnou voľbou pre priemyselné roboty. Inštalujú sa medzi výstupný hriadeľ a časť ramena alebo vo vnútri reduktora.
4. Snímače teploty a snímače vibrácií
Snímač teploty: inštalovaný na vinutí motora a kryte reduktora na detekciu teploty komponentov. Keď teplota prekročí prahovú hodnotu (zvyčajne 80-100 stupňov), servopohon spustí ochranu proti prehriatiu;
Senzor vibrácií: pomocou senzora zrýchlenia zisťuje amplitúdu a frekvenciu vibrácií počas prevádzky spoja, používa sa na varovanie pred poruchami (ako je opotrebovanie reduktora, poškodenie ložísk), nakonfigurované iba v-výkonných moduloch kĺbov priemyselných robotov.
4, Modul systému mazania a ochrany (zabezpečenie spoľahlivosti)
Systém mazania a ochrany sa používa na predĺženie životnosti kĺbových modulov a prispôsobenie sa drsnému prostrediu v priemyselných areáloch. Medzi základné komponenty patria:
1. Komponenty mazania
Mazivo: špeciálne mazivo s vysokým indexom viskozity, vlastnosťami proti{0}}opotrebeniu a starnutiu{1}} sa používa na reduktor a mazací olej alebo mazivo sa používa na ložiská motora;
Štruktúra mazania: Reduktor je navrhnutý s otvormi na vstrekovanie oleja a otvormi na vypúšťanie oleja vo vnútri a niektoré-výrobky vyššej triedy sú vybavené automatickými systémami mazania (časované a kvantitatívne vstrekovanie oleja). Pre ľahkú údržbu je mimo krytu vyhradené okienko na pozorovanie mazacieho tuku.
2. Tesniace komponenty
Statické tesnenie: pomocou O-krúžku a plochého tesnenia na spojenie medzi plášťom a prírubou, motorom a plášťom, aby sa zabránilo úniku mazacieho oleja a vniknutiu prachu;
Dynamické tesnenie: pomocou skeletových olejových tesnení a tesniacich krúžkov v tvare V-, ktoré sa používajú pre rotujúce časti výstupného hriadeľa a krytu. Olejové tesnenia skeletu sú vhodné pre scenáre so strednou a nízkou-rýchlosťou.
3. Ochranný náter a štruktúra rozptylu tepla
Ochranný náter: Povrch škrupiny je ošetrený eloxovaním (zliatina hliníka) a lakovaním (liatina), ktoré má vlastnosti proti-korózii a opotrebeniu-. Niektoré výrobky používajú trojvrstvový náter (proti soľnému spreju, proti vlhkosti, proti plesniam), vhodný pre vonkajšie alebo drsné pracovné prostredie;
Konštrukcia na odvádzanie tepla: Kryt motora je navrhnutý s rebrami na odvádzanie tepla a niektoré{0}}výkonné kĺbové moduly sú vybavené ventilátormi na odvádzanie tepla alebo vodou{1}}chladenými kanálmi, aby sa zabezpečila stabilná teplota motora a pohonu počas-dlhodobej prevádzky.