Zglobni modul robota je glavna izvršna jedinica industrijskih robota, odgovorna za ključne funkcije kao što su prijenos snage, podešavanje položaja i precizna kontrola. Njegov sastav direktno određuje nosivost robota, tačnost pokreta, brzinu odziva i pouzdanost. Industrijski spojni moduli su obično dizajnirani na integrisan način (različit od civilnih ili istraživačkih razdvojenih struktura), a njihove osnovne komponente se mogu podijeliti u četiri modula: mehanička struktura, pogonski sistem, sistem povratnih informacija senzora, sistem za podmazivanje i zaštitu. Svaki modul radi zajedno kako bi se postigla potpuna zatvorena-petlja "precizne kontrole konverzije kretanja ulazne snage". U nastavku slijedi detaljna demontaža:
1, modul mehaničke strukture (nosivost jezgre{1}}i prijenos kretanja)
Mehanička struktura je fizička osnova spojnog modula, koji istovremeno treba da ispuni tri zahtjeva "visoke krutosti, lagane težine i{0}}preciznog prijenosa". Osnovne komponente uključuju:
1. Harmonični reduktor/RV reduktor (komponenta prijenosa jezgre)
Funkcija: Pretvorite izlaz velike-brzine i malog obrtnog momenta motora u niski-visoki obrtni moment, istovremeno osiguravajući tačnost i krutost prijenosa. To je "jezgro za pojačavanje snage" zajedničkog modula.
Vrste i scenariji primjene:
Harmonični reduktor: sastavljen od generatora talasa, fleksibilnih točkova i krutih točkova, sa opsegom prenosnog odnosa od 50-320 i povratnim zazorom manjim od ili jednakim 1 lučnoj minuti. Lagan je, kompaktne strukture i pogodan za zglobove kao što su podlaktica i ručni zglob malih i srednjih robota za opterećenje (sa opterećenjem od 10-50 kg);
RV reduktor: sastoji se od cikloidnog zupčanika, planetarnog nosača i kućišta zupčanika igle, s rasponom prijenosnog omjera od 30-120 i povratnim zazorom manjim ili jednakim 0,5 lučnih minuta. Ima jaku krutost i izvanrednu otpornost na udar, te je pogodan za ključne zglobove kao što su baza, grana i ramena robota za teške uvjete rada (sa opterećenjem od preko 50 kg).
2. Izlazna osovina motora i spojnica
Izlazna osovina motora: izrađena od legiranog čelika visoke čvrstoće, površina obrađena karburizacijom i gašenjem kako bi se osigurala otpornost na habanje i torzijska čvrstoća, čvrsto spojena na ulazni kraj reduktora;
Spojnica: Koristi se za kompenzaciju greške koaksijalnosti između osovine motora i ulaznog vratila reduktora, podijeljena je na krute spojnice (kao što su priključci za ključeve, ekspanzione čahure) i elastične spojnice (kao što su gumeni jastučići, vrste valovite cijevi). Krute spojnice se obično koriste u industrijskim robotima kako bi se izbjeglo kašnjenje u prijenosu.
3. Oklop i prirubnica za ugradnju
Oklop: Napravljen od legure aluminija, aluminijska legura je pogodna za zahtjeve male težine, a lijevano željezo je pogodno za scenarije visoke krutosti; Unutrašnji dizajn školjke uključuje komoru za ugradnju reduktora, sjedalo za ugradnju motora, žljeb za ugradnju senzora i vanjska rezervirana rebra za rasipanje topline i žljebove za brtvljenje;
Prirubnica za instalaciju: Koristeći standardna sučelja za povezivanje spojnih modula i segmenata robotske ruke, površina prirubnice je precizno obrađena (ravnost manja ili jednaka 0,01 mm) kako bi se osigurala točnost instalacije.
4. Izlazna osovina i komponente ležaja
Izlazna osovina: spojena na izlazni kraj reduktora, koristi se za prijenos obrtnog momenta na dio ruke robota, površina treba biti precizno obrađena, a kraj je dizajniran s utorom za ključ, rupom s navojem ili sučeljem proširene čahure;
Komponente ležaja: Obično se koriste križni valjkasti ležajevi ili harmonični ležajevi. Poprečni valjkasti ležajevi imaju jaku nosivost-(radijalno+aksijalno kompozitno opterećenje) i veliku krutost. Harmonični ležajevi su pogodni za usklađivanje harmonijskih reduktora, a nivo tačnosti ležajeva treba da dostigne P4 ili više da bi se osigurala tačnost rotacije zgloba.
2, modul pogonskog sistema (izlazna snaga i kontrolno jezgro)
Pogonski sistem obezbeđuje napajanje modulu zgloba, postižući precizno podešavanje brzine i obrtnog momenta. Osnovne komponente uključuju:
1. Servo motor (izvor energije)
Tip: Svi spojni moduli industrijskih robota koriste sinhrone servo motore s permanentnim magnetima, koji imaju karakteristike velike gustine snage, velike brzine odziva, niske inercije itd. Prema načinu ugradnje dijele se na unutrašnji tip (motor i reduktor su integrirani u kućište) i vanjski (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 obrtnog momenta (0,1-5N · m/A), da se uskladi sa prenosnim odnosom mjenjača (izlazni odnos motora{{5} moment prenosa).
2. Servo pogon (kontrolna jedinica)
Funkcija: Primajte kontrolne instrukcije (signale položaja, brzine, momenta) od gornjeg računara (kontroler robota), emitujte PWM signale putem PID regulacije za pokretanje servo motora da radi i postizanje zaštitnih funkcija kao što su prekomjerna struja, prenapon, preopterećenje i pregrijavanje;
Osnovna tehnologija: Podržava režim položaja (kontrolisanje ugla rotacije zgloba), režim brzine (kontrolisanje brzine zgloba) i režim obrtnog momenta (kontrolisanje izlaznog obrtnog momenta). Neki vrhunski{1}}drajveri integrišu elektronske mjenjače, suzbijanje vibracija i adaptivne algoritme upravljanja kako bi poboljšali glatkoću i preciznost pokreta.
3. Kablovi za napajanje i interfejsi
Kabl za napajanje: prenosi trofazno napajanje (U/V/W) i signale kočnice servo motora, koristeći fleksibilne kablove (sa otpornošću na savijanje većom ili jednakom 10 miliona puta), a vanjski materijal je PVC ili PUR, sa otpornošću na ulje, otpornošću na habanje i karakteristikama protiv -smetanja;
Interfejs: Usvajanje industrijskog standardnog interfejsa, interfejs za napajanje i signalni interfejs su dizajnirani odvojeno kako bi se izbegle elektromagnetne smetnje.
3, modul sistema za povratne informacije senzora (precizna kontrola i praćenje statusa)
Sistem povratne informacije senzora prikuplja-podatke u stvarnom vremenu o položaju zgloba, brzini, obrtnom momentu, itd., pružajući osnovu za kontrolu-u zatvorenoj petlji i ključ je za osiguravanje tačnosti kretanja robota. Osnovne komponente uključuju:
1. Senzor položaja (jezgra povratne komponente)
Tip: Glavni tok usvaja enkodere apsolutne vrijednosti, koji se dijele na fotoelektrične, magnetoelektrične i kapacitivne tipove. U industrijskim robotima uglavnom se koriste fotoelektrični enkoderi apsolutne vrijednosti (rezolucija veća ili jednaka 17 bita, neki vrhunski- proizvodi do 25 bita);
Način ugradnje: direktno instaliran na repu servo motora (za detekciju brzine motora), ili spojen kroz izlaznu osovinu reduktora (za direktnu detekciju stvarnog položaja zgloba i eliminaciju grešaka u prijenosu);
Funkcija: Izlaz u realnom vremenu informacija o apsolutnoj poziciji (vrijednosti ugla) spojeva. Gornji računar izračunava grešku položaja na osnovu ovih podataka i prilagođava radni status servo motora kako bi se osigurala tačnost pozicioniranja zgloba (tačnost višestrukog pozicioniranja manja ili jednaka ± 0,02 mm).
2. Senzor brzine
Obično integriran sa senzorima položaja (kao što je funkcija mjerenja brzine kod enkodera), brzina zgloba se izračunava detekcijom frekvencije impulsnog signala enkodera. Neki vrhunski-moduli za spajanje će dodatno instalirati Hall senzore ili generatore brzine kako bi se poboljšala preciznost detekcije brzine tokom rada pri malim{2}}brzinama.
3. Senzor momenta (opciona komponenta)
Funkcija: Otkrivanje izlaznog momenta spojeva za praćenje opterećenja, detekciju sudara i operacije kontrole sile (kao što je montaža i poliranje);
Vrste: mjerač naprezanja, magneto elastični i optički. Senzori zakretnog momenta za mjerenje naprezanja imaju nisku cijenu i visoku preciznost (± 0,5% FS) i glavni su izbor za industrijske robote. Ugrađuju se između izlaznog vratila i kraka ili unutar reduktora.
4. Senzori temperature i senzori vibracija
Senzor temperature: instaliran na namotaju motora i kućištu reduktora za detekciju temperature komponente. Kada temperatura pređe prag (obično 80-100 stepeni), servo pogon aktivira zaštitu od pregrijavanja;
Senzor vibracija: korištenje senzora ubrzanja za otkrivanje amplitude i frekvencije vibracija tokom rada zgloba, koristi se za upozorenje o greškama (kao što je trošenje reduktora, oštećenje ležaja), konfiguriran samo u vrhunskim-modulima industrijskih robotskih spojeva.
4, Modul sistema za podmazivanje i zaštitu (osiguranje pouzdanosti)
Sistem podmazivanja i zaštite se koristi za produženje vijeka trajanja spojnih modula i prilagođavanje teškim okruženjima u industrijskim pogonima. Osnovne komponente uključuju:
1. Komponente za podmazivanje
Mazivo: specijalna mast sa visokim indeksom viskoznosti, karakteristikama protiv habanja i -starenja se koristi za reduktor, a ulje za podmazivanje ili mast za ležaj motora;
Struktura podmazivanja: Reduktor je dizajniran sa otvorima za ubrizgavanje ulja i otvorima za ispuštanje ulja unutar, a neki vrhunski{0}} proizvodi su opremljeni automatskim sistemima za podmazivanje (tempirano i kvantitativno ubrizgavanje ulja). Prozor za posmatranje maziva rezervisan je izvan kućišta radi lakšeg održavanja.
2. Komponente za zaptivanje
Statičko zaptivanje: korišćenje O-prstena i ravne brtve za vezu između kućišta i prirubnice, motora i školjke, kako bi se sprečilo curenje ulja za podmazivanje i ulazak prašine;
Dinamičko zaptivanje: pomoću skeletnih uljnih zaptivki i zaptivnih prstena u obliku slova V-, koji se koriste za rotirajuće dijelove izlaznog vratila i kućišta. Skeletne uljne brtve su pogodne za scenarije srednje i niske{2}}brzine.
3. Zaštitni premaz i struktura za disipaciju toplote
Zaštitni premaz: Površina kućišta je obrađena eloksiranjem (legura aluminijuma) i farbanjem (liveno gvožđe), koje ima karakteristike otpornosti na-koroziju i habanje{1}}. Neki proizvodi koriste trootporni premaz (protiv slanog spreja, protiv vlage, protiv plijesni), pogodan za vanjska ili oštra okruženja u radionici;
Struktura odvođenja topline: Kućište motora je dizajnirano sa rebrima za rasipanje topline, a neki-moduli spoja velike snage opremljeni su ventilatorima za disipaciju topline ili kanalima za hlađenje vodom{1}}kako bi se osigurala stabilna temperatura motora i pogona tokom dugotrajnog-radnja.