De robotgewrichtsmodule is de kernuitvoeringseenheid van industriële robots en is verantwoordelijk voor sleutelfuncties zoals krachtoverbrenging, standaanpassing en precisiecontrole. De samenstelling ervan bepaalt direct het draagvermogen, de bewegingsnauwkeurigheid, de reactiesnelheid en de betrouwbaarheid van de robot. Verbindingsmodules van industriële kwaliteit zijn meestal op een geïntegreerde manier ontworpen (anders dan gesplitste structuren van civiele of onderzoekskwaliteit), en hun kerncomponenten kunnen worden onderverdeeld in vier modules: mechanische structuur, aandrijfsysteem, sensorfeedbacksysteem, smeer- en beschermingssysteem. Elke module werkt samen om een volledig gesloten-lus van 'precisiecontrole van de bewegingsconversie van het ingangsvermogen' te realiseren. Hieronder volgt een gedetailleerde demontage:
1, Mechanische structuurmodule (kernbelasting-lager en bewegingsoverdracht)
De mechanische structuur is de fysieke basis van de verbindingsmodule, die tegelijkertijd moet voldoen aan de drie vereisten van 'hoge stijfheid, lichtgewicht en hoge-precisietransmissie'. De kerncomponenten omvatten:
1. Harmonisch verloopstuk/RV-verloopstuk (kerntransmissiecomponent)
Functie: Zet het hoge-toerental en lage koppel van de motor om in laag-toerental hoog koppel, terwijl de nauwkeurigheid en stijfheid van de transmissie worden gewaarborgd. Het is de "vermogensversterkingskern" van de gewrichtsmodule.
Typen en toepassingsscenario's:
Harmonische reductiemiddel: samengesteld uit een golfgenerator, flexibele wielen en starre wielen, met een overbrengingsverhoudingsbereik van 50-320 en een retourspeling van minder dan of gelijk aan 1 boogminuut. Het is lichtgewicht, compact van structuur en geschikt voor gewrichten zoals de onderarm en pols van kleine en middelgrote laadrobots (met een belasting van 10-50 kg);
RV-reductiemiddel: samengesteld uit een cycloïdaal pinwheel, een planetaire drager en een naaldtandwielhuis, met een overbrengingsverhoudingsbereik van 30-120 en een retourspeling van minder dan of gelijk aan 0,5 boogminuten. Het heeft een sterke stijfheid en uitstekende slagvastheid, en is geschikt voor belangrijke verbindingen zoals de basis, giek en schouders van zware robots (met een belasting van meer dan 50 kg).
2. Uitgaande as en koppeling van de motor
Uitgaande motoras: gemaakt van gelegeerd staal met hoge{0}}sterkte, oppervlak behandeld met carboneren en afschrikken om slijtvastheid en torsiesterkte te garanderen, stevig verbonden met het ingangseinde van het verloopstuk;
Koppeling: wordt gebruikt om de coaxialiteitsfout tussen de motoras en de ingaande as van het verloopstuk te compenseren, deze is verdeeld in starre koppelingen (zoals spieverbindingen, expansiehulzen) en elastische koppelingen (zoals rubberen kussens en gegolfde buistypes). Starre koppelingen worden vaak gebruikt in industriële robots om transmissievertraging te voorkomen.
3. Shell en installatieflens
Shell: Gemaakt van aluminiumlegering, aluminiumlegering is geschikt voor lichtgewichtvereisten, en gietijzer is geschikt voor scenario's met hoge stijfheid; Het interne ontwerp van de schaal omvat een installatiekamer voor een verloopstuk, een motorinstallatiestoel, een sensorinstallatiegroef en externe gereserveerde warmtedissipatieribben en afdichtingsgroeven;
Installatieflens: Met behulp van standaardinterfaces voor het verbinden van gewrichtsmodules en robotarmsegmenten wordt het flensoppervlak nauwkeurig bewerkt (vlakheid kleiner dan of gelijk aan 0,01 mm) om de nauwkeurigheid van de installatie te garanderen.
4. Uitgaande as en lagercomponenten
Uitgangsas: verbonden met het uitgangsuiteinde van het verloopstuk, gebruikt om koppel over te brengen naar het robotarmgedeelte, het oppervlak moet nauwkeurig worden bewerkt en het uiteinde is ontworpen met een spiebaan, een schroefdraadgat of een expansiehulsinterface;
Lagercomponenten: Meestal worden dwarsrollagers of harmonische lagers gebruikt. Dwarsrollagers hebben een groot draagvermogen- (radiale+axiale composietbelasting) en hoge stijfheid. Harmonische lagers zijn geschikt voor het matchen van harmonische verloopstukken, en het nauwkeurigheidsniveau van de lagers moet P4 of hoger bereiken om de nauwkeurigheid van de gezamenlijke rotatie te garanderen.
2, aandrijfsysteemmodule (vermogen en besturingskern)
Het aandrijfsysteem levert stroom aan de gewrichtsmodule, waardoor een nauwkeurige aanpassing van snelheid en koppel wordt bereikt. De kerncomponenten omvatten:
1. Servomotor (krachtbron)
Type: De gezamenlijke modules van industriële robots maken allemaal gebruik van synchrone servomotoren met permanente magneet, die de kenmerken hebben van een hoge vermogensdichtheid, hoge reactiesnelheid, lage traagheid, enz. Volgens de installatiemethode zijn ze onderverdeeld in intern type (de motor en het reductiemiddel zijn geïntegreerd in de behuizing) en extern type (de motor is via een flens met de behuizing verbonden);
Belangrijkste parameters: nominaal vermogen (100 W-15 kW), nominaal toerental (3000-6000 tpm), traagheid van de rotor (0,01-0,5 kg · m²), koppelconstante (0,1-5N · m/A), aan te passen aan de overbrengingsverhouding van de versnellingsbak (uitgangskoppel van de motor x overbrengingsverhouding=gezamenlijk uitgangskoppel).
2. Servoaandrijving (besturingseenheid)
Functie: Ontvang besturingsinstructies (positie, snelheid, koppelsignalen) van de bovenste computer (robotcontroller), voer PWM-signalen uit via PID-regeling om de servomotor te laten werken en bereik beveiligingsfuncties zoals overstroom, overspanning, overbelasting en oververhitting;
Kerntechnologie: Ondersteunt de positiemodus (controle van de gewrichtsrotatiehoek), snelheidsmodus (controle van de gewrichtssnelheid) en koppelmodus (controle van het uitgaande koppel). Sommige high{1}}-drivers integreren elektronische versnellingsbakken, trillingsonderdrukking en adaptieve besturingsalgoritmen om de soepelheid en nauwkeurigheid van bewegingen te verbeteren.
3. Stroomkabels en interfaces
Voedingskabel: verzendt de drie- stroomtoevoer (U/V/W) en remsignalen van de servomotor, met behulp van flexibele kabels (met een buigweerstand groter dan of gelijk aan 10 miljoen keer), en het buitenhuidmateriaal is PVC of PUR, met oliebestendigheid, slijtvastheid en anti-interferentie-eigenschappen;
Interface: Door de industriële standaardinterface aan te nemen, zijn de voedingsinterface en de signaalinterface afzonderlijk ontworpen om elektromagnetische interferentie te voorkomen.
3, Sensorfeedbacksysteemmodule (precisiecontrole en statusbewaking)
Het sensorfeedbacksysteem verzamelt real-gegevens over gewrichtspositie, snelheid, koppel, enz., wat een basis vormt voor gesloten-loopcontrole en is de sleutel tot het garanderen van de nauwkeurigheid van de robotbeweging. De kerncomponenten omvatten:
1. Positiesensor (kernfeedbackcomponent)
Type: De mainstream gebruikt encoders met absolute waarde, die zijn onderverdeeld in foto-elektrische, magneto-elektrische en capacitieve typen. In industriële robots worden voornamelijk foto-elektrische absolute-waarde-encoders gebruikt (resolutie groter dan of gelijk aan 17 bits, sommige hoogwaardige-producten tot 25 bits);
Installatiemethode: direct geïnstalleerd aan de staart van de servomotor (om het motortoerental te detecteren), of gekoppeld via de uitgaande as van het verloopstuk (om de werkelijke positie van de verbinding direct te detecteren en transmissiefouten te elimineren);
Functie: Realtime uitvoer van absolute positie-informatie (hoekwaarde) van verbindingen. De bovenste computer berekent de positiefout op basis van deze gegevens en past de bedrijfsstatus van de servomotor aan om de nauwkeurigheid van de gezamenlijke positionering te garanderen (herhaalde positioneringsnauwkeurigheid kleiner dan of gelijk aan ± 0,02 mm).
2. Snelheidssensor
Meestal geïntegreerd met positiesensoren (zoals de snelheidsmeetfunctie van encoders), wordt de gezamenlijke snelheid berekend door de frequentie van het encoderpulssignaal te detecteren. Sommige hoogwaardige verbindingsmodules zullen bovendien Hall-sensoren of snelheidsgeneratoren installeren om de nauwkeurigheid van de snelheidsdetectie te verbeteren tijdens werking op lage- snelheden.
3. Koppelsensor (optioneel onderdeel)
Functie: Detecteer het uitgangskoppel van verbindingen voor belastingmonitoring, botsingsdetectie en krachtcontrole (zoals montage en polijsten);
Typen: rekstrookje, magneto-elastisch en optisch. Treksterkte-koppelsensoren hebben lage kosten en hoge nauwkeurigheid (± 0,5% FS) en zijn de reguliere keuze voor industriële robots. Ze worden geïnstalleerd tussen de uitgaande as en het armgedeelte of in het verloopstuk.
4. Temperatuursensoren en trillingssensoren
Temperatuursensor: geïnstalleerd op de motorwikkeling en het reductiehuis om de temperatuur van de componenten te detecteren. Wanneer de temperatuur de drempel overschrijdt (meestal 80-100 graden), activeert de servoaandrijving een oververhittingsbeveiliging;
Trillingssensor: gebruikt een versnellingssensor om de trillingsamplitude en -frequentie te detecteren tijdens de werking van de verbinding, gebruikt voor foutwaarschuwing (zoals slijtage van reductiemiddelen, lagerschade), alleen geconfigureerd in hoogwaardige industriële robotverbindingsmodules.
4, Module smeer- en beschermingssysteem (betrouwbaarheidsgarantie)
Het smeer- en beschermingssysteem wordt gebruikt om de levensduur van verbindingsmodules te verlengen en zich aan te passen aan zware omstandigheden op industriële locaties. De kerncomponenten omvatten:
1. Smeercomponenten
Smeermiddel: speciaal vet met hoge viscositeitsindex, anti-slijtage- en anti-verouderingseigenschappen wordt gebruikt voor reductiemiddel, en smeerolie of vet wordt gebruikt voor motorlagers;
Smeerstructuur: het verloopstuk is ontworpen met olie-injectiegaten en olie-afvoergaten aan de binnenkant, en sommige hoogwaardige- producten zijn uitgerust met automatische smeersystemen (getimede en kwantitatieve olie-injectie). Buiten de behuizing is een kijkvenster voor smeervet gereserveerd voor eenvoudig onderhoud.
2. Afdichtingscomponenten
Statische afdichting: gebruik van O--ring en platte pakking voor de verbinding tussen behuizing en flens, motor en behuizing, om te voorkomen dat smeerolielekkage en stof binnendringen;
Dynamische afdichting: gebruik van skeletolieafdichtingen en V-vormige afdichtingsringen, gebruikt voor de roterende delen van de uitgaande as en behuizing. Skeletoliekeerringen zijn geschikt voor scenario's met gemiddelde en lage- snelheden.
3. Beschermende coating en warmteafvoerstructuur
Beschermende coating: het oppervlak van de schaal is behandeld met anodiseren (aluminiumlegering) en schilderen (gietijzer), wat anti-corrosie- en slijtvaste- eigenschappen heeft. Sommige producten gebruiken een drielaagse coating (anti-zoutnevel, anti-vochtigheid, anti-schimmel), geschikt voor buiten of zware werkplaatsomgevingen;
Warmtedissipatiestructuur: de motorbehuizing is ontworpen met warmtedissipatieribben en sommige hoog-verbindingsmodules zijn uitgerust met warmtedissipatieventilatoren of water-gekoelde kanalen om een stabiele temperatuur van de motor en de driver te garanderen tijdens langdurig gebruik-.