Na moderních průmyslových výrobních linkách provádějí průmyslové roboty úkoly s vysokou opakovatelností a přísnými požadavky na přesnost. Klíčem ke stabilnímu provozu těchto 24-hodinových nonstop zařízení je přesný mechanický převodový systém. Tento článek se ponoří do základních technologií a praktických aplikací průmyslových robotických přenosových systémů.
Charakteristika a aplikace běžných přenosových metod
Přenosový systém průmyslových robotů se skládá z několika přenosových režimů, z nichž každý má svůj jedinečný výkon a použitelné scénáře.
Převodovka je jedním z nejpoužívanějších způsobů převodu. Přenáší výkon prostřednictvím záběru mezi ozubenými koly s účinností převodu více než 98 % a dokáže dosáhnout vysoce-přesného řízení pohybu. Ve svařovací stanici ve výrobě automobilů se robotické rameno spoléhá na přesnou převodovku s ozubením, aby plnila svařovací úkoly s přesností opakovatelnosti ± 0,1 milimetru. Převodovka však vyžaduje extrémně vysokou přesnost instalace a nadměrné chyby při montáži mohou vést ke zvýšené provozní hlučnosti a abnormálnímu opotřebení, což vyžaduje profesionální techniky pro instalaci a ladění.
Synchronní řemeny jsou nejběžnějším typem řemenového pohonu, který se běžně používá v situacích, které jsou -citlivé na hluk a náklady{1}}. Například třídicí robot ve výrobní lince na balení potravin využívá synchronní řemenový pohon, který dokáže zajistit rychlost třídění desítkykrát za minutu a řídit provozní hluk pod 60 decibelů. Existují však přirozené vady řemenového převodu, které mohou snadno způsobit prokluzování při přetížení nebo vystavení značným nárazům při startování, což omezuje jeho použití v těžkých{5}}zátěžových situacích.
Řetězový pohon se stal preferovanou volbou pro těžké-manipulační roboty kvůli své vynikající nosnosti-. Na těžkých-zakládacích jeřábech v logistických skladech může válečková řetězová převodovka snadno přenášet stovky newtonmetrů točivého momentu a dosáhnout tak vertikálního zvedání zboží na úrovni tun. Řetěz však potřebuje pravidelné mazání a údržbu, jinak se může v důsledku opotřebení prodloužit rozteč, což může ovlivnit přesnost převodu a dokonce způsobit zlomení.
Šneková převodovka má jedinečné samosvorné{0}}vlastnosti a běžně se používá v situacích, kdy je potřeba udržovat polohu. Například rotační platforma stříkacího robota využívá šnekovou převodovku pro automatické zablokování její polohy v případě výpadku proudu, čímž se zabrání bezpečnostním nehodám způsobeným náhodným otočením stříkací pistole. Ale jeho přenosová účinnost je relativně nízká, obvykle kolem 70% -80%.
Kolaborativní návrh přenosového systému
Přenosový systém šestiosého průmyslového robota je integrací více technologií. Servomotor poskytuje výkon, reduktor je zodpovědný za snížení rychlosti a zvýšení točivého momentu a komponenty, jako jsou ozubená kola a spojky, dokončují přenos výkonu a převod pohybu.
Různé části volí různá schémata převodu na základě charakteristik zatížení: základna robota obvykle používá redukce RV, které mají kompaktní konstrukci a vydrží točivý moment až 1500 N · m; Kvůli omezenému prostoru v oblasti zápěstí se běžně používají harmonické redukce, které mají objem pouze jednu-třetinu objemu RV reduktorů stejné specifikace, přesto mohou dosáhnout přesnosti polohování ± 15 obloukových minut; Koncový efektor může být poháněn mikrosynchronním řemenem, aby byly splněny požadavky na flexibilní a lehký pohyb.
Na automobilové montážní lince je konstrukce převodového systému určitého modelu robota vysoce reprezentativní: základna využívá strukturu s dvojitou vůlí ozubených kol, která eliminuje vůli ozubených kol prostřednictvím předběžného utažení a dosahuje otáčení s nulovou vůlí; Horní rameno používá páry kuličkových šroubů a lineární vedení k dosažení milimetrové úrovně polohování pro lineární pohyb; Harmonický reduktor zápěstního kloubu v kombinaci s vysoce{0}}přesnými ložisky může dosáhnout jemného nastavení ± 0,02 stupně.
Vyvážení výkonu a nákladů
Konstrukce převodových systémů průmyslových robotů vždy vyvažuje přesnost, životnost a náklady. Chybu přenosu vysoce přesných{1}} harmonických reduktorů lze ovládat během 1 obloukové minuty, ale složitá pružná konstrukce kola vede k vysokým výrobním nákladům a vyžaduje použití speciálních materiálů z legované oceli. V oblasti výroby polovodičů dosahují roční náklady na údržbu harmonických reduktorů pro roboty manipulující s destičkami až 300 000 juanů, což představuje 40 % celkových nákladů na údržbu zařízení.
U obecných průmyslových aplikací kladou inženýři větší důraz na nákladovou-efektivitu. Optimalizací procesu tepelného zpracování ozubených kol, použitím materiálů vysoce odolných proti opotřebení-a v kombinaci s-dlouhotrvajícím mazacím tukem lze prodloužit cyklus údržby na více než 3000 hodin. Robot pro bodové svařování v určité automobilové svařovací dílně byl vylepšen, aby dosahoval nepřetržitého-bezporuchového provozu po dobu 20 000 hodin, čímž se účinně snižují náklady na údržbu prostojů.
Správná údržba a údržba jsou klíčové pro prodloužení životnosti převodového systému. Jistý potravinářský závod striktně zavádí systém výměny mazacího oleje reduktoru každých 2000 hodin. Paletizační robot běží nepřetržitě již 8 let a stále si udržuje dobrý výkon, který je o 30 % delší než běžný cyklus údržby.
Trendy technologického vývoje
S rozvojem průmyslové automatizace se mechanické přenosové systémy vyvíjejí směrem k inteligenci a integraci. Inteligentní redukce s vestavěnými-senzory dokáže v reálném čase monitorovat teplotu, vibrace a další parametry a nahrávat data do systému správy prostřednictvím technologie IoT, aby bylo dosaženo prediktivní údržby. Použití samomazných-materiálů prodlužuje interval údržby součástí převodovky na více než 10 000 hodin.
Integrovaný design integruje komponenty, jako jsou motory, redukce, enkodéry atd., do jednoho modulu. Zatímco objem společného modulu určité značky kolaborativního robota snižuje o 40 %, integruje také funkci zpětné vazby točivého momentu, která umožňuje bezpečnější spolupráci člověka-stroje. Aplikace těchto inovativních technologií pohání vývoj průmyslových robotických přenosových systémů směrem k vyššímu výkonu a nižší ceně.