Robotleddmodulen er kjerneutførelsesenheten til industriroboter, ansvarlig for nøkkelfunksjoner som kraftoverføring, holdningsjustering og presisjonskontroll. Sammensetningen bestemmer direkte robotens lastekapasitet, bevegelsesnøyaktighet, responshastighet og pålitelighet. Skjøtmoduler av industrikvalitet er vanligvis utformet på en integrert måte (forskjellig fra delte strukturer av sivile eller forskningsgrader), og deres kjernekomponenter kan deles inn i fire moduler: mekanisk struktur, drivsystem, sensortilbakemeldingssystem, smøre- og beskyttelsessystem. Hver modul jobber sammen for å oppnå en fullstendig lukket-sløyfe av "kraftinngang bevegelseskonverteringspresisjonskontroll". Følgende er en detaljert demontering:
1, Mekanisk strukturmodul (kjernelast-lager og bevegelsesoverføring)
Den mekaniske strukturen er det fysiske fundamentet til leddmodulen, som må oppfylle de tre kravene «høy stivhet, lett og høy-presisjonsoverføring» samtidig. Kjernekomponentene inkluderer:
1. Harmonisk redusering/RV-redusering (kjernetransmisjonskomponent)
Funksjon: Konverter motorens høye-lave dreiemoment til lav-høyt dreiemoment, samtidig som du sikrer overføringsnøyaktighet og stivhet. Det er "effektforsterkningskjernen" til leddmodulen.
Typer og bruksscenarier:
Harmonisk redusering: består av en bølgegenerator, fleksible hjul og stive hjul, med et utvekslingsområde på 50-320 og en returklaring på mindre enn eller lik 1 bueminutt. Den er lett, kompakt i strukturen og egnet for ledd som underarmen og håndleddet til små og mellomstore lasteroboter (med en belastning på 10-50 kg);
RV-redusering: sammensatt av cykloidt pinwheel, planetbærer og nålgirhus, med et utvekslingsområde på 30-120 og en returklaring på mindre enn eller lik 0,5 bueminutter. Den har sterk stivhet og enestående slagfasthet, og er egnet for nøkkelledd som basen, bommen og skuldrene til kraftige roboter (med en belastning på over 50 kg).
2. Motor utgående aksel og kobling
Motorens utgangsaksel: laget av høy-legert stål, overflatebehandlet med karburering og bråkjøling for å sikre slitestyrke og torsjonsstyrke, stivt koblet til inngangsenden av reduksjonsrøret;
Kobling: Brukes til å kompensere for koaksialitetsfeilen mellom motorakselen og inngangsakselen til reduksjonsgiret, den er delt inn i stive koblinger (som nøkkelforbindelser, ekspansjonshylser) og elastiske koblinger (som gummiputer, korrugerte rørtyper). Stive koblinger brukes ofte i industriroboter for å unngå overføringsforsinkelse.
3. Skal og installasjonsflens
Skall: Laget av aluminiumslegering, aluminiumslegering er egnet for lette krav, og støpejern er egnet for scenarier med høy stivhet; Den interne utformingen av skallet inkluderer et reduksjonsinstallasjonskammer, et motorinstallasjonssete, et sensorinstallasjonsspor og eksterne reserverte varmespredningsribber og tetningsspor;
Installasjonsflens: Ved å bruke standard grensesnitt for tilkobling av leddmoduler og robotarmsegmenter, er flensoverflaten presisjonsbearbeidet (flathet mindre enn eller lik 0,01 mm) for å sikre installasjonsnøyaktighet.
4. Utgående aksel og lagerkomponenter
Utgangsaksel: koblet til utgangsenden av reduksjonen, brukt til å overføre dreiemoment til robotarmseksjonen, overflaten må presisjonsbearbeides, og enden er designet med kilespor, gjenget hull eller ekspansjonshylsegrensesnitt;
Lagerkomponenter: Kryssrullelager eller harmoniske lagre brukes vanligvis. Tverrrullelagre har sterk belastnings-bærekapasitet (radial+aksial komposittbelastning) og høy stivhet. Harmoniske lagre er egnet for å matche harmoniske reduksjonsmidler, og nøyaktighetsnivået til lagrene må nå P4 eller høyere for å sikre nøyaktighet i leddrotasjonen.
2, Drive systemmodul (effektutgang og kontrollkjerne)
Drivsystemet gir kraft til leddmodulen, og oppnår presis justering av hastighet og dreiemoment. Kjernekomponentene inkluderer:
1. Servomotor (strømkilde)
Type: Fellesmodulene til industriroboter bruker alle permanentmagnet synkrone servomotorer, som har egenskapene til høy effekttetthet, høy responshastighet, lav treghet, etc. I henhold til installasjonsmetoden er de delt inn i intern type (motoren og reduksjonen er integrert i huset) og ekstern type (motoren er koblet til huset gjennom en flens);
Nøkkelparametere: merkeeffekt (100W-15kW), nominell hastighet (3000-6000rpm), rotortreghet (0,01-0,5kg · m²), dreiemomentkonstant (0,1-5N · m/A), som skal matches med girkassens utvekslingsforhold (motorens utgangsmoment x transmisjonsforholdet=ledd).
2. Servodrift (kontrollenhet)
Funksjon: Motta kontrollinstruksjoner (posisjon, hastighet, dreiemomentsignaler) fra den øvre datamaskinen (robotkontrolleren), sende ut PWM-signaler gjennom PID-regulering for å drive servomotoren til å fungere, og oppnå beskyttelsesfunksjoner som overstrøm, overspenning, overbelastning og overoppheting;
Kjerneteknologi: Støtter posisjonsmodus (kontrollerer leddrotasjonsvinkel), hastighetsmodus (kontrollerer leddhastighet) og dreiemomentmodus (kontrollerer utgangsmoment). Noen avanserte-drivere integrerer elektroniske girkasser, vibrasjonsdemping og adaptive kontrollalgoritmer for å forbedre bevegelsen jevn og nøyaktig.
3. Strømkabler og grensesnitt
Strømkabel: Den overfører tre-fasestrømforsyningen (U/V/W) og bremsesignalene til servomotoren, ved hjelp av fleksible kabler (med en bøyemotstand på større enn eller lik 10 millioner ganger), og det ytre hudmaterialet er PVC eller PUR, med oljemotstand, slitestyrke og anti-interferensegenskaper;
Grensesnitt: Ved å bruke industristandardgrensesnitt, er strømgrensesnittet og signalgrensesnittet designet separat for å unngå elektromagnetisk interferens.
3, Sensortilbakemeldingssystemmodul (presisjonskontroll og statusovervåking)
Sensortilbakemeldingssystemet samler inn sanntid-data om leddposisjon, hastighet, dreiemoment osv., og gir et grunnlag for kontroll med lukket-sløyfe og er nøkkelen til å sikre nøyaktigheten av robotens bevegelser. Kjernekomponentene inkluderer:
1. Posisjonssensor (kjernetilbakemeldingskomponent)
Type: Hovedstrømmen tar i bruk absolutte verdikodere, som er delt inn i fotoelektriske, magnetoelektriske og kapasitive typer. I industrielle roboter brukes hovedsakelig fotoelektriske absoluttverdikodere (oppløsning større enn eller lik 17 bits, noen high-produkter opptil 25 bits);
Installasjonsmetode: direkte installert på baksiden av servomotoren (for å oppdage motorhastigheten), eller koblet gjennom utgangsakselen til reduksjonen (for direkte å oppdage den faktiske posisjonen til leddet og eliminere overføringsfeil);
Funksjon: Sanntidsutgang av absolutt posisjonsinformasjon (vinkelverdi) av ledd. Den øvre datamaskinen beregner posisjonsfeilen basert på disse dataene og justerer driftsstatusen til servomotoren for å sikre skjøtposisjoneringsnøyaktighet (gjentatt posisjoneringsnøyaktighet Mindre enn eller lik ± 0,02 mm).
2. Hastighetssensor
Vanligvis integrert med posisjonssensorer (som hastighetsmålefunksjonen til givere), beregnes felleshastigheten ved å detektere frekvensen til enkoderpulssignalet. Noen høye-skjøtmoduler vil i tillegg installere Hall-sensorer eller hastighetsgeneratorer for å forbedre hastighetsdeteksjonsnøyaktigheten under drift med lav-hastighet.
3. Momentsensor (valgfri komponent)
Funksjon: Registrer utgangsmomentet til leddene for lastovervåking, kollisjonsdeteksjon og kraftkontrolloperasjoner (som montering og polering);
Typer: Strekkmåler, magneto elastisk og optisk. Strain gauge dreiemomentsensorer har lave kostnader og høy nøyaktighet (± 0,5 % FS), og er hovedvalget for industriroboter. De er installert mellom utgående aksel og armseksjon eller inne i reduksjonen.
4. Temperatursensorer og vibrasjonssensorer
Temperatursensor: installert på motorviklingen og reduksjonshuset for å oppdage komponenttemperatur. Når temperaturen overstiger terskelen (vanligvis 80-100 grader), utløser servostasjonen overopphetingsbeskyttelse;
Vibrasjonssensor: bruk av en akselerasjonssensor for å oppdage vibrasjonsamplituden og frekvensen under ledddrift, brukt til feilvarsling (som reduksjonsslitasje, lagerskade), kun konfigurert i avanserte industrirobotleddmoduler.
4, Smøre- og beskyttelsessystemmodul (pålitelighetsforsikring)
Smøre- og beskyttelsessystemet brukes til å forlenge levetiden til skjøtemoduler og tilpasse seg tøffe miljøer i industriområder. Kjernekomponentene inkluderer:
1. Smørekomponenter
Smøremiddel: spesialfett med høy viskositetsindeks, anti-slitasje og anti-aldringsegenskaper brukes som reduksjonsmiddel, og smøreolje eller fett brukes til motorlager;
Smørestruktur: Reduksjonsventilen er utformet med oljeinjeksjonshull og oljeutslippshull inni, og noen avanserte produkter er utstyrt med automatiske smøresystemer (tidsbestemt og kvantitativ oljeinjeksjon). Et observasjonsvindu for smørefett er reservert utenfor huset for enkelt vedlikehold.
2. Tette komponenter
Statisk tetning: bruk av O-ring og flat pakning for forbindelsen mellom skallet og flensen, motoren og skallet, for å hindre at smøreoljelekkasjer og støv kommer inn;
Dynamisk tetning: Bruk av skjelettoljetetninger og V--formede tetningsringer, brukt til de roterende delene av utgående aksel og hus. Skjelettoljetetninger er egnet for scenarier med middels og lav-hastighet.
3. Beskyttende belegg og varmeavledningsstruktur
Beskyttende belegg: Overflaten på skallet er behandlet med anodisering (aluminiumslegering) og maling (støpejern), som har anti-korrosjons- og slitebestandige-egenskaper. Noen produkter bruker et trebestandig belegg (anti saltspray, anti fuktighet, anti mugg), egnet for utendørs eller tøffe verkstedmiljøer;
Varmeavledningsstruktur: Motorhuset er designet med varmeavledningsribber, og noen høy-fugemoduler er utstyrt med varmeavledningsvifter eller vann-kjølte kanaler for å sikre stabil temperatur på motoren og driveren under lang-drift.